Вимірювання відносної вібрації ротора за допомогою безконтактних датчиків лінійних переміщень
За допомогою Balanset-1A можна виміряти відносну вібрація з ротор за допомогою безконтактних лінійних енкодерів.
1.1 Вибір типу датчика та його налаштування
Залежно від завдання для вимірювань можуть використовуватися або датчики вібрації, або датчики переміщення. Для вибору типу датчика необхідно на панелі “Sensor type” (внизу головного вікна) поставити позначку в полі “Vibro” або “Linear”.
Рис. 1. Головне робоче вікно програми Balanset.T
Перед початком вимірювання необхідно переконатися, що коефіцієнти перетворення датчиків встановлені правильно. Для цього в головному робочому вікні програми (див. рис. 1) натисніть кнопку “F4-Settings” і перейдіть до вікна налаштувань, призначеного для введення коефіцієнтів перетворення (див. рис. 2).
У робочому вікні, зображеному на рис. 2, у відповідні поля слід ввести коефіцієнти перетворення лінійного та вібраційного датчиків. Ці коефіцієнти вказані в паспорті приладу. Зазвичай змінювати їх не потрібно.
Для лінійного зміщення для датчиків, що використовуються в комплекті приладу Балансет-1А, коефіцієнти перетворення відповідно дорівнюють:
- Kprl1= 0,94 мВ/мкм (коефіцієнт перетворення датчика 1-го каналу);
- Kprl2 = 0,94 мВ/мкм (коефіцієнт перетворення датчика 2-го каналу.
Для правильної роботи лінійний енкодер повинен бути встановлений на певній відстані від поверхні об'єкта вимірювання. Номінальний зазор між поверхнею і торцем датчика становить 3,5 мм. В цьому випадку на виході датчика буде постійна напруга 2,48 вольт. Ця напруга буде відображатися в полях "Канал1" і "Канал2" для першого і другого каналів відповідно.
Щоб компенсувати це, необхідно натиснути кнопку “Remove DC”. Невелике залишкове зміщення не завадить вимірюванню.
Рис. 2. Робоче вікно для введення коефіцієнтів перерахунку та вибору типу використовуваних датчиків
Струнко! Вказані значення номінального зазору та коефіцієнтів перетворення датчиків лінійного переміщення наведені для роторів, виготовлених зі сталі. Для роторів з інших металів (мідь, бронза, алюміній) номінальний зазор і коефіцієнти перетворення датчиків повинні бути визначені користувачем експериментально шляхом проведення калібрування.
Щоб зберегти змінені параметри, натисніть кнопку “OK”. Нові параметри буде збережено у файлі й використано для подальших вимірювань.
1.2 Вимірювання радіального биття ротора
Радіальне биття ротора можна виміряти безконтактно зонди наближення у двох площинах за схемою, наведеною на рис. 3. Для того, щоб виміряти і побудувати функцію часу і спектр биття ротора, при необхідності, необхідно виконати ряд підготовчих операцій, в т.ч:
- - виберіть діаметральні перерізи ротора, в яких будуть проводитися вимірювання;
- встановити безконтактні датчики лінійних переміщень 5 і 6 та фаза датчик кута 7 на станині верстата за допомогою спеціальних пристосувань (наприклад, магнітних штативів);
- підключіть датчики наближення лінійного переміщення до роз'ємів X1 і X2, а датчик фазового кута - до роз'єму X3 вимірювального блоку;
- - встановити номінальний вимірювальний зазор ∆ між поверхнею ротора та чутливим елементом для кожного лінійного енкодера (для ротора зі сталі ∆ = 3,5 мм);
- розмістіть на роторі світловідбиваючу мітку, необхідну для спрацьовування датчика фазового кута 7, і перевірте спрацьовування датчика;
- підключіть вимірювальний пристрій до комп'ютера.
Рис. 3. Вимірювання радіального биття ротора
Якщо в головному робочому вікні (див. рис. 1) натиснути кнопку “F8 – Charts”, на дисплеї комп'ютера з'явиться робоче вікно “Graphs” (див. рис. 5), призначене для побудови різних графіків радіального биття ротора.
Рис. 5. Робоче вікно режиму “Charts”
Кнопки у цьому вікні будують наступні графіки:
- Після натискання кнопки “Broadband vibration” у цьому вікні відображається часова функція радіального биття ротора.
- Після натискання кнопки “Rotation frequency vibration” відображається часова функція складової радіального биття ротора на частоті обертання.
- Якщо натиснути кнопку “Harmonics (1/rev)”, на дисплеї з'явиться графік розкладання радіального биття ротора в ряд гармонік. Перша гармоніка відповідає значенню вібрації на частоті обертання ротора (1x), друга – на подвоєній частоті (2x) тощо.
- Після натискання кнопки “Spectrum (Hz)” на дисплеї відображається спектр радіального биття ротора.
- Після натискання кнопки “Orbit” відображається графік орбіти ротора (прецесії).
1.3 Побудова графіка орбіти ротора
Побудову графіка орбіти ротора можна виконати за схемою, показаною на рис. 6.
Рис. 6. Схема вимірювання орбіти ротора 1a – ротор (вигляд з торця); 1b – ротор (вигляд збоку); 2, 3 – безконтактні датчики; 4 – світловідбивна мітка датчика фазового кута.
Для того, щоб провести вимірювання та побудувати відповідний графік, необхідно виконати ряд підготовчих операцій, серед яких:
- - встановити безконтактні лінійні енкодери 2 і 3 в одному з діаметральних перерізів ротора під кутом 90° один до одного за умови, що вісь вимірювання енкодера 2 повинна співпадати з віссю X, а вісь вимірювання енкодера 3 - з віссю Y;
- встановити номінальний вимірювальний зазор ∆x (∆y) між поверхнею ротора та чутливим елементом кожного лінійного енкодера (для сталі ∆ = 3.5 mm);
- - встановити датчик фазового кута (на схемі не показано) в площині X - Z, що збігається з площиною встановлення безконтактного датчика 2;
- встановіть світловідбивну мітку 4 на роторі 1 у площині X – Z, яка необхідна для роботи датчика фазового кута;
- - підключіть безконтактні лінійні енкодери 2 і 3 до роз'ємів X1 і X2, а енкодер фазового кута - до роз'єму X3 вимірювального блоку;
- підключіть вимірювальний пристрій до комп'ютера.
Щоб почати вимірювання орбіти ротора в головному робочому вікні (див. рис. 1), натисніть кнопку “F8 – Charts” і перейдіть до робочого вікна “Graphs” (див. рис. 5), яке призначене для побудови різних графіків радіального биття ротора. У цьому робочому вікні необхідно натиснути кнопку “Orbit”, після чого на дисплеї комп'ютера з'явиться робоче вікно, в якому виконується потрібний цикл вимірювань (див. рис. 7).
Рис.7. Графік орбіти ротора. Програмне забезпечення Balanset.
Щоб продовжити роботу в зазначеному робочому вікні (див. Fig. 7), необхідно ввімкнути обертання ротора та, натиснувши кнопку “F9 – RUN”, виконати вимірювання миттєвих значень радіального биття ротора Sxi та Syi протягом періоду, що дорівнює одному оберту ротора.
Масив миттєвих значень Sxi та Syi, отриманих під час вимірювання, використовується для побудови орбіти контрольованого ротора (кожна i-та точка орбіти має координати Sxi, Syi). Величина миттєвого радіального переміщення обчислюється за формулою:
S∑i = √ (Sxi² + Syi²) (1)
де S∑i — миттєве значення величини радіального переміщення (довжина радіус-вектора орбіти ротора), розраховане для i-тої точки графіка;
- Sxi – миттєве значення радіального биття ротора, виміряне вздовж осі X датчиком 2 (див. Fig. 6) в i-тій точці;
- Syi – миттєве значення радіального биття ротора, виміряне вздовж осі Y датчиком 3 (див. Fig. 6) в i-тій точці.
