DeДџiЕџken HД±zlД± Makineler Д°Г§in Mertebe Analizini Anlama
mertebe analizi uzmanlaşmış bir titreşim analizi teknik, tek ve sabit bir hızda çalışmayan makineler için geliştirilmiştir. Genliği, Hz veya CPM cinsinden sabit bir frekans eksenine göre çizmek yerine, genliği mertebeler — şaft'ın anlık dönme hızının katları çalışma hızı. 1. mertebe, tam olarak 1× (çalışma hızı) değerindeki titreşimdir; 2. mertebe ise bu hızın 2 katıdır ve bu şekilde devam eder. Analizi saat yerine şaftın kendisine dayandırarak, mertebe analizi, makine ne kadar hızlansa veya serbest hareket etse de hızla ilgili bileşenleri net bir şekilde ortaya koyar.
1. Tanım: Mertebe Nedir?
Bir mertebe temel dönme hızının bir harmonik frekansıdır. Çok sayıda makine arızası, şaft hızının tam katlarında titreşime yol açtığı için, spektrumu mertebeler halinde ifade etmek, her bir tepe noktasını doğrudan fiziksel bir nedene bağlar. 1. mertebe neredeyse her zaman balanssızlık; 2. mertebe, klasik bir göstergesidir hizasızlık ve belirli gevşeklik koşulları; daha yüksek tam sayı mertebeleri ise dişli örgüsü, kanat veya bıçak geçişi rotordaki eleman sayısına bağlı olaylardır. Tam sayı olmayan (kesirli) mertebeler, alt-senkron yağ girdabı veya kayış kusurları gibi olayları gösterir. Kısacası, mertebe ekseni rotorla birlikte hareket eden bir teşhis haritasıdır.
2. Değişken Hızlı Makinelerde Standart FFT Neden Başarısız Olur?
Geleneksel bir Hızlı Fourier Dönüşümü (FFT) belirli bir zaman aralığı boyunca titreşimi ölçer zaman ve bu aralıkta hızın sabit olduğunu varsayar. Sabit hızlı bir makinede bu durum mükemmeldir. Ancak veri toplanırken şaft hızlanır veya yavaşlarsa, hızla ilgili her bileşen yakalama sırasında spektrum boyunca kayar. Enerjisi birçok bitişik frekans bölmesine yayılır ve net bir çizgi yerine geniş, alçak, bulanık bir tepe oluşturur. Spektrumun üzerinde yükselmesi gereken 1× dengesizlik tepe noktası, gürültüye dönüşebilir — bu da doğru bir şekilde okunmasını imkansız hale getirir ve trend analizi. Bu karalama, şunun ardındaki mekanizmayla aynıdır spektral sızıntı, değişen RPM ile daha da belirginleşir. Mertebe analizi, bunu önlemek için özel olarak geliştirilmiştir.
3. Çözüm: Mertebe Takibi
Bunu mümkün kılan teknik şudur: mertebe takibive bu, ikinci bir girdiye bağlıdır: bir takometre (veya “tako”) şafttan devir başına bir darbe üretir. Analizör, zaman tabanı olarak iç kristal saatini değil bu darbe dizisini kullanır. Sabit zaman aralıklarında (örneğin her milisaniyede bir) örnekleme yapmak yerine, sabit açısal açısal aralıklarla (örneğin her dönüş derecesinde) örnekleme yapar. Buna açı alanında yeniden örnekleme.
Genellikle iki yöntem kullanılır. Donanım (senkron) örnekleme analog-dijital dönüştürücüyü takometre darbesinin faz kilitli bir katından doğrudan çalıştırır; böylece her devirde her zaman aynı sayıda örnekleme elde edilir. Hesaplanan (yazılım tabanlı) mertebe takibi yüksek sabit bir hızda örnekler alır, ardından kaydedilen takometre zamanlamasını kullanarak kaydı eşit açılı adımlara dijital olarak yeniden enterpolasyon yapar. Her iki durumda da, elde edilen dönüşüm Hz cinsinden değil, mertebe cinsinden ifade edilir. Makine hızını değiştirirse, 1× çizgisi 1. mertebe bölmesinde uzun ve dar bir tepe noktası olarak sabit kalır — yayılma ortadan kalkar. Takometre ayrıca bir faz referans; bu sayede analizör Bode ve Nyquist yükseliş sürecindeki grafikler.
Ana fikir: mertebe analizi, veri toplamayı şaft açı yerine zaman, böylece devirle senkronize titreşim her devirde netliğini korur.
4. Başlıca Uygulamalar
Hızın sabit olmadığı her durumda mertebe analizi vazgeçilmezdir:
- Araç ve motor testleri: tüm devir aralığı boyunca motor, şanzıman ve aktarma organlarındaki titreşimleri gidermek.
- Rüzgar türbinleri: rotor hızı rüzgarı sürekli izler; bu nedenle sabit frekanslı bir görünüm anlamsızdır — mertebe analizi şarttır.
- Hızlanma ve yavaşlama analizi: Bir makine çalışmaya başlarken veya dururken titreşimi kaydetmek, sorunun kaynağını tespit etmenin etkili bir yoludur kritik hızlar ve rezonanslar; mertebe takibi, ortaya çıkan serbest yavaşlama grafikler net ve okunaklı.
- Pistonlu makineler: her bir çevrim içinde anlık hızı dalgalanma gösteren kompresörler ve motorlar.
- Ağır ve hareketli iş makineleri: hafriyat makineleri, madencilik araçları ve diğer değişken hızlı tahrik sistemleri.
5. Mertebe Analizi Verileri Nasıl Görüntülenir
Sonuçlar birbirini tamamlayan çeşitli biçimlerde görüntülenir:
- Mertebe spektrumu: genliğin mertebelere karşı grafiği — standart bir FFT gibidir, ancak x ekseninde Hz yerine mertebeler yer alır.
- Şelale veya çağlayan Arsa: hız değiştikçe her bir mertebe'nin genliğinin nasıl değiştiğini gösteren, üst üste yerleştirilmiş 3 boyutlu bir mertebe spektrumları kümesi.
- Bode grafiği: izlenen tek bir mertebenin genliği ve fazının (genellikle 1× veya 2×) makine hızına göre çizilmesi; bu, hızlanma/yavaşlama testlerinin bel kemiğidir.
- Campbell diyagramı: mertebe çizgileri sistem'in doğal frekansları üzerine bindirilir; böylece bir mertebe çizgisinin doğal frekans çizgisini kestiği her yerde rezonans ortaya çıkar.
A izleme filtresi düzeltme işleri için tek bir mertebeyi gerçek zamanlı olarak ayırabilir ve bir Campbell Diyagramı Hesaplayıcısı test yapılmadan önce bu geçişlerin nerede gerçekleşeceğini tahmin etmeye yardımcı olur.
6. Uygulamalı Saha Çalışmalarında Mertebe Analizi
Üretim sahasında, mertebe analizi sabit hızı koruyamayan makine'lerde dengelemenin temelini oluşturur. Örneğin Balanset-1A optik lazerli takometresini kullanarak titreşim verilerini şaft açısına göre sabitler; böylece ölçtüğü 1× dengesizlik bileşeni yerinde balanslama yük altında devri düşen bir fan veya pompada bile temiz kalır. Aynı takometre referanslı yaklaşım, analizörün hız senkronlu 1× tepe değerini, sabit frekanslı gürültülerden (örneğin) rulman arıza frekansları, böylece ağır noktanın güvenilir bir okuması elde edilir. Özünde mertebe analizi, değişken hızlı bir makineden gelen titreşim verilerini mühendisin eyleme dönüştürebileceği bilgiye çevirir — farklı hız aralıklarında çalışan herhangi bir rotorun durumunu doğru biçimde teşhis etmeyi sağlar.
