Hiểu về đường tâm trục trong giám sát rung động
Trong giám sát máy móc với đầu dò tiệm cận, cái vị trí đường tâm trục là vị trí trung bình hoặc trạng thái ổn định của tâm hình học trục trong khoảng trống vòm bi dòng chảy của nó. Trong khi một rung động phép đo — thành phần AC của tín hiệu — mô tả chuyển động động lực nhanh của trục xung quanh vị trí trung bình đó, phép đo đường trung tâm — thành phần DC — mô tả Ở đâu vị trí trung bình thực sự nằm bên trong ổ đỡ. Theo dõi cách vị trí DC này thay đổi theo thời gian mang lại một số thông tin quý giá nhất có sẵn về tải trọng ổ đỡ, sự liên kết, và mòn dài hạn, tất cả những điều mà một biểu đồ quỹ đạo sẽ bỏ lỡ.
1. Tại sao Vị trí Đường Trung tâm Lại Quan trọng
Một rotor trong một ổ trục không nằm ở tâm của lỗ của nó. Khi đứng yên, nó nằm ở đáy của khoảng trống; khi hoạt động, nó leo lên nêm dầu hydrodynamic và ổn định ở một vị trí lệch, lệch tâm được chi phối bởi tốc độ, tải trọng, độ nhớt dầu và các lực tác dụng thông qua khớp nối. Vị trí cân bằng đó là một phép đo vật lý trực tiếp và cơ bản của các lực ổn định tác dụng trên rotor. Rung động cho bạn biết shaft đang rung lắc bao nhiêu kịch liệt; đường trung tâm cho bạn biết nó đang bị đẩy đến đâu. Hai điều này trả lời những câu hỏi về cơ bản khác nhau, và một chẩn đoán hoàn chỉnh về một máy chất lỏng phim cần cả hai.
2. Cách Vị trí Đường Trung tâm Shaft Được Đo
Vị trí được lấy từ đầu ra điện áp DC của một cặp cảm biến gần – X–Y được gắn cách nhau 90 độ ở cùng một mặt phẳng trục. Quá trình diễn ra như sau:
- Điện áp khoảng cảm biến: driver của mỗi cảm biến gần xuất ra điện áp DC âm tỷ lệ thuận với khoảng cách giữa đầu cảm biến và bề mặt shaft. Một hiệu chuẩn phổ biến là −200 mV/mil, vì vậy điện áp trở nên âm hơn khi shaft di chuyển ra xa cảm biến. Đặt và kiểm tra khoảng trống bias đó một cách chính xác là một bước vận hành thông thường, và của chúng tôi Máy tính điện áp khe hở đầu dò tiệm cận làm cho việc chuyển đổi trở nên đơn giản.
- Đặt lại về không vị trí: để thiết lập tham chiếu, các điện áp khoảng DC từ cảm biến gần thường được đặt lại về không hoặc ghi lại khi shaft đứng yên ở đáy ổ đỡ của nó.
- Theo dõi vị trí trung bình: khi máy khởi động và đạt tốc độ và nhiệt độ vận hành, shaft nâng lên trên bộ phim dầu hydrodynamic của nó. Hệ thống liên tục giám sát các điện áp khoảng DC trung bình từ cảm biến X và Y.
- Vẽ biểu đồ vị trí: Bằng cách biểu diễn điện áp DC X và Y so với nhau, hệ thống giám sát có thể hiển thị vị trí trung bình của trục trên đồ thị 2D biểu diễn khe hở ổ trục.
Vì phép đo dựa vào nội dung DC của một dòng xoáy tín hiệu, nó yêu cầu một cặp cảm biến được cài đặt vĩnh viễn và một thiết bị giám sát có khả năng giải quyết xu hướng DC chậm – không phải một sự dịch chuyển đọc được. Đây là lý do tại sao giám sát đường trung tâm là một tính năng của các hệ thống bảo vệ turbomachinery được cài đặt hơn là các tuyến đi bộ.
3. Giá Trị Chẩn Đoán của Biểu Đồ Đường Tâm Trục
A sơ đồ đường tâm trục hiển thị con đường của vị trí trục trung bình khi tốc độ hoặc tải của máy thay đổi. Trên các máy tuốc bin, đây là một công cụ chẩn đoán mạnh mẽ, và nó tiết lộ một số điều kiện mà dữ liệu rung động một mình không thể thấy được.
1. Xác Nhận Hoạt Động Bình Thường của Vòng Bi
Khi khởi động, một rotor lành mạnh trong một vòng bi dùng dầu chảy lên và di chuyển sang bên khi kêm dầu thủy động phát triển — kết quả của hình học vòng bi và hướng quay. Con đường nó vẽ trên biểu đồ đường tâm phải mịn màng và có thể lặp lại mỗi lần máy khởi động. Một con đường nhất quán xác nhận rằng các vòng bi tạo ra lực nâng thích hợp và rằng rotor được định vị đúng trong giải phóng mặt bằng.
2. Chẩn đoán mài mòn vòng bi
Khi một vòng bi mài mòn, trục dần dần chìm xuống thấp hơn trong khoảng trống của nó. Bằng cách xếp chồng vị trí đường tâm hôm nay lên vị trí được ghi lại một năm trước, một nhà phân tích có thể thấy rõ xu hướng và dự đoán khi nào vòng bi sẽ cần thay thế — lâu trước khi mòn ổ trục bắt đầu tạo ra rung động cao. Đường tâm về cơ bản là một kênh cảnh báo sớm dẫn trước xu hướng rung động.
3. Phát Hiện Sự Thay Đổi Trong Căn Chỉnh hoặc Tải
Vị trí của trục được xác định bởi các lực tác dụng lên nó. Nếu căn chỉnh của máy thay đổi — thông qua tăng trưởng nhiệt, căng dây ống, hoặc nền móng chìm — các lực vòng bi thay đổi, và vị trí đường tâm thay đổi để đáp ứng. Một sự thay đổi đột ngột vị trí đường tâm trong hoạt động ổn định khác là một dấu hiệu mạnh mẽ của một sự thay đổi đáng kể trong các lực trên rotor và đảm bảo kiểm tra ngay lập tức. Đây là một trong những chỉ số trường rõ ràng nhất của phát triển sự không thẳng hàng hoặc một cung nhiệt, và là một kiểm tra chéo hữu ích trên sự thành lập tình trạng.
4. Xác định các không ổn định vòng bi
Trong những điều kiện nhất định, trục không bao giờ chìm vào một vị trí ổn định mà thay vào đó bắt đầu thực hiện tiền xử lý, hoặc quay, trong vòng bi. Điều kiện này — xoáy dầu hoặc quay dầu, một hình thức của sự mất ổn định của rôto — hiển thị lên dưới dạng một chuyến du lịch lớn, không ổn định trên biểu đồ đường tâm, khác biệt với con đường gọn gàng, có thể lặp lại của một máy lành mạnh. Đọc kèm theo xoáy chữ ký trong phổ, nó xác nhận một vấn đề tự kích thích chứ không phải là một vấn đề bắt buộc.
4. Vị trí Trung tâm Versus Quỹ đạo
Điều cần thiết là phải phân biệt hai đồ thị mà một cặp cảm biến xung quanh duy nhất có thể tạo ra, vì chúng được đọc theo những cách hoàn toàn khác nhau:
- The sơ đồ đường tâm trục sử dụng Điện áp DC để hiển thị trung bình vị trí của trục. Đây là công cụ phù hợp để theo dõi những thay đổi chậm theo thời gian — xu hướng — và hành vi trong quá trình khởi động and tắt máy.
- The biểu đồ quỹ đạo trục sử dụng Điện áp AC để hiển thị chuyển động động học của trục quanh vị trí đường tâm trung bình của nó. Đây là công cụ phù hợp để chẩn đoán những lỗi động cụ thể như mất cân bằng và misalignment.
Cái này ghi lại sự trôi dạo chậm của điểm cân bằng; cái kia ghi lại sự rung động nhanh quanh nó. Khi được sử dụng cùng nhau, chúng cung cấp bức tranh đầy đủ và chi tiết về tình trạng và hành vi của rotor bên trong vòng bi của nó.
5. Ghi Chú Thực Tế và Hạn Chế
Một số thực tế quyết định cách sử dụng dữ liệu đường tâm trong thực tế:
- Độ lệch tâm cơ học và điện: chỉ số DC bao gồm bất kỳ chạy ra ngoài trong khu vực mục tiêu của cảm biến, cần phải được xác định ở tốc độ quay chậm để không bị nhầm lẫn với sự thay đổi vị trí thực sự.
- Nó áp dụng cho vòng bi màng chất lỏng: khái niệm phụ thuộc vào một nhật ký nổi lên trên một màng dầu, vì vậy nó có ý nghĩa ít đối với vòng bi cuộn, thiếu cùng một khoảng trống để di chuyển.
- Bối cảnh nhiệt độ rất quan trọng: sự thay đổi vị trí là bình thường khi một máy nóng lên; tín hiệu chẩn đoán là một thay đổi xảy ra sau đó cân bằng nhiệt độ đã được đạt được.
Trên các máy quan trọng được cài đặt, giám sát đường tâm nằm trong hệ thống bảo vệ vĩnh viễn. Trên nhiều máy nhỏ hơn không có cảm biến xung quanh, công việc độ tin cậy tương đương được thực hiện bằng một bộ phân tích hai kênh cầm tay như Balanset-1A, đo rung động vỏ máy và 1× biên độ và pha tại các vòng bi và — khi lỗi là mất cân bằng — điều chỉnh nó bằng cách cân bằng tại hiện trường rotor tại chỗ. Hai phương pháp này bổ sung cho nhau: đồ thị đường tâm theo dõi nơi một rotor lớn đặt, trong khi bộ phân tích cầm tay chẩn đoán và sửa chữa các lực động làm cho nó chuyển động.
