Biểu đồ giao thoa là gì? Bản đồ tốc độ tới hạn • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác Biểu đồ giao thoa là gì? Bản đồ tốc độ tới hạn • Máy cân bằng di động, máy phân tích rung động "Balanset" dùng để cân bằng động máy nghiền, quạt, máy nghiền, máy khoan trên máy gặt đập liên hợp, trục, máy ly tâm, tua bin và nhiều loại rôto khác

Biểu đồ giao thoa là gì? Bản đồ tốc độ tới hạn

Được xuất bản bởi admin trên

Hiểu về biểu đồ giao thoa

Định nghĩa: Biểu đồ giao thoa là gì?

MỘT sơ đồ giao thoa là một công cụ đồ họa được sử dụng trong động lực học rôto để xác định phạm vi tốc độ quay trong đó tần số kích thích “can thiệp” vào (phù hợp) hệ thống tần số tự nhiên, tạo điều kiện cho sự cộng hưởng. Thuật ngữ “nhiễu” đề cập đến sự tương tác có vấn đề giữa tần số cưỡng bức (từ mất cân bằng, lưỡi dao đi qua, hoặc các nguồn khác) và tần số tự nhiên có thể gây ra quá mức rung động.

Trong khi có liên quan chặt chẽ với Biểu đồ Campbell, sơ đồ giao thoa thường tập trung cụ thể vào việc làm nổi bật các điểm giao nhau (giao thoa) và các vùng tốc độ liên quan cần tránh hoặc vượt qua nhanh chóng trong quá trình vận hành.

Mối quan hệ với Biểu đồ Campbell

Trên thực tế, thuật ngữ "biểu đồ giao thoa" và "biểu đồ Campbell" thường được sử dụng thay thế cho nhau vì chúng hiển thị thông tin tương tự nhau. Tuy nhiên, vẫn có những điểm khác biệt tinh tế:

Biểu đồ Campbell nhấn mạnh

  • Hiển thị bức tranh hoàn chỉnh về cách tần số tự nhiên thay đổi theo tốc độ
  • Hiển thị các đường cong tần số tự nhiên dưới dạng các hàm liên tục của tốc độ
  • Được sử dụng chủ yếu cho phân tích và thiết kế động lực học rôto toàn diện

Biểu đồ giao thoa Nhấn mạnh

  • Tập trung sự chú ý vào các khu vực có vấn đề cụ thể—các điểm giao nhau
  • Thường bao gồm các "khu vực cấm" được tô bóng xung quanh tốc độ quan trọng
  • Tập trung nhiều hơn vào hoạt động, nhấn mạnh vào phạm vi tốc độ để tránh
  • Có thể bao gồm nhiều nguồn kích thích ngoài sự mất cân bằng

Xây dựng biểu đồ giao thoa

Biểu đồ giao thoa được xây dựng tương tự như biểu đồ Campbell nhưng có thêm bối cảnh hoạt động:

Các yếu tố cơ bản

  • Trục ngang: Tốc độ quay (RPM hoặc Hz)
  • Trục dọc: Tần số kích thích hoặc tần số tự nhiên (Hz hoặc CPM)
  • Đường tần số tự nhiên: Hiển thị cách tần số tự nhiên của hệ thống thay đổi theo tốc độ
  • Dòng lệnh kích thích: Các đường chéo cho 1X, 2X, 3X và các nguồn kích thích khác

Các tính năng bổ sung

  • Điểm giao nhau được đánh dấu: Tốc độ quan trọng được đánh dấu rõ ràng bằng ký hiệu hoặc chú thích
  • Khu vực cấm tốc độ: Các dải bóng mờ xung quanh mỗi tốc độ quan trọng cho thấy phạm vi cần tránh
  • Phạm vi tốc độ hoạt động: Được chỉ định rõ ràng, thường là một dải dọc hoặc vùng được tô sáng
  • Khu vực di chuyển nhanh: Phạm vi tốc độ để vượt qua nhanh chóng trong quá trình khởi động/tắt máy
  • Nhiều nguồn kích thích: Đường tần suất lưỡi dao, tần suất ăn khớp bánh răng, tần suất khuyết tật ổ trục

Các loại nhiễu

Biểu đồ giao thoa có thể xác định nhiều loại tương tác có vấn đề khác nhau:

1. Nhiễu đồng bộ (1X)

Loại phổ biến nhất, trong đó lực mất cân bằng một lần mỗi vòng quay trùng với tần số tự nhiên. Đây là loại cổ điển tốc độ tới hạn tình trạng.

2. Giao thoa sóng hài (2X, 3X, v.v.)

Các sóng hài cao hơn của tốc độ chạy cũng có thể kích thích cộng hưởng. Các nguồn phổ biến bao gồm:

  • 2X: Từ sự không thẳng hàng, độ lỏng lẻo về mặt cơ học hoặc độ cứng không đối xứng
  • 3X, 4X: Từ các tiếp điểm răng bánh răng, ổ trục nhiều thùy hoặc sự bất đối xứng về cấu trúc

3. Sự can thiệp của cánh quạt/cánh quạt

Đối với máy tua-bin, tần số cánh quạt (số cánh quạt x vòng/phút) có thể kích thích các chế độ cấu trúc. Biểu đồ giao thoa cho thấy vị trí các đường tần số cánh quạt giao nhau với tần số tự nhiên.

4. Nhiễu dưới đồng bộ

Các hiện tượng như xoáy dầu (thường ở mức 0,43X-0,48X) có thể tạo ra nhiễu không đồng bộ cần phải được xác định và quản lý.

5. Nhiễu tần số nhịp

Trong các hệ thống ghép nối hoặc hệ thống có nhiều phần tử quay, tần số nhịp từ sự chênh lệch tốc độ nhỏ có thể tạo ra nhiễu.

Ứng dụng thực tế trong thiết kế máy móc

Ứng dụng giai đoạn thiết kế

  1. Tránh tốc độ quan trọng: Đảm bảo phạm vi tốc độ hoạt động không chồng lấn với các vùng nhiễu
  2. Xác minh khoảng cách phân tách: Xác nhận biên độ thích hợp (thường là ±15% đến ±30%) xung quanh tất cả các tốc độ quan trọng
  3. Quản lý nguồn kích thích: Nếu không thể tránh được nhiễu, hãy giảm biên độ của nguồn kích thích (cải thiện sự cân bằng, giảm độ lệch, v.v.)
  4. Yêu cầu giảm chấn: Xác định nơi được tăng cường giảm chấn là cần thiết để kiểm soát rung động cộng hưởng

Sửa đổi và khắc phục sự cố

Khi máy móc hiện có gặp vấn đề về rung động, sơ đồ can thiệp sẽ giúp:

  • Xác định xem vấn đề có phải do vận hành quá gần tốc độ tới hạn hay không
  • Đánh giá các sửa đổi được đề xuất (thay đổi ổ trục, khối lượng bổ sung, sửa đổi độ cứng)
  • Dự đoán tác động của việc thay đổi tốc độ hoặc hoạt động tốc độ thay đổi
  • Xác định xem vấn đề có phải xuất phát từ nguồn kích thích bất ngờ không

Thiết lập vùng cấm tốc độ

Một tính năng chính của sơ đồ giao thoa là xác định vùng tốc độ bị cấm hoặc hạn chế:

Xác định chiều rộng vùng

Chiều rộng của mỗi vùng cấm phụ thuộc vào một số yếu tố:

  • Hệ thống giảm chấn: Độ giảm chấn thấp yêu cầu vùng rộng hơn; độ giảm chấn cao cho phép vùng hẹp hơn
  • Biên độ kích thích: Các nguồn kích thích mạnh đòi hỏi vùng tránh xa rộng hơn
  • Hậu quả hoạt động: Thiết bị quan trọng có thể yêu cầu vùng bảo thủ hơn (rộng hơn)
  • Giá trị điển hình: ±15% đối với hệ thống giảm chấn tốt, ±20-30% đối với hệ thống giảm chấn kém

Quy trình vận hành

Dựa trên sơ đồ giao thoa, các quy trình vận hành được thiết lập:

  • Hoạt động liên tục được phép: Phạm vi tốc độ không có nhiễu
  • Yêu cầu di chuyển nhanh: Các vùng cấm phải đi qua nhanh chóng khi khởi động/tắt máy
  • Tuyệt đối cấm: Các vùng cộng hưởng nghiêm trọng không bao giờ được phép hoạt động

Ví dụ: Sơ đồ giao thoa tuabin

Hãy xem xét một tua bin hơi nước có những đặc điểm sau:

  • Tốc độ hoạt động: 3000 vòng/phút (50 Hz)
  • Tốc độ tới hạn đầu tiên: 2400 vòng/phút (40 Hz)
  • Tốc độ tới hạn thứ hai: 4200 vòng/phút (70 Hz)
  • Số lượng lưỡi dao: 60
  • Tần số chuyển động của lưỡi dao ở 3000 vòng/phút: 60 × 50 Hz = 3000 Hz

Biểu đồ giao thoa cho thấy:

  • Đường thẳng 1X cắt tần số tự nhiên đầu tiên: Tốc độ tới hạn ở 2400 vòng/phút—Vùng cấm: 2040-2760 vòng/phút (±15%)
  • Đường thẳng 1X cắt tần số tự nhiên thứ hai: Tốc độ tới hạn ở 4200 vòng/phút—Không đáng lo ngại vì tốc độ vận hành thấp hơn nhiều
  • Tốc độ hoạt động (3000 vòng/phút): An toàn giữa hai tốc độ quan trọng với biên độ phân tách tốt
  • Tần suất chuyển động của lưỡi dao: Ở tần số 3000 Hz, không có sự can thiệp vào các chế độ cấu trúc trong phạm vi hoạt động

Hướng dẫn vận hành:

  • Trong quá trình khởi động, tăng tốc qua phạm vi 2040-2760 vòng/phút trong vòng chưa đầy 30 giây
  • Hoạt động liên tục ở mức 2800-3200 vòng/phút là chấp nhận được
  • Không cố gắng vận hành liên tục ở mức 2040-2760 vòng/phút

Những cân nhắc nâng cao

Tác động của nhiệt độ

Một số sơ đồ giao thoa bao gồm nhiều đường cong cho thấy tần số tự nhiên thay đổi theo nhiệt độ (sự gia tăng nhiệt độ ảnh hưởng đến độ cứng và đặc tính ổ trục). Tốc độ tới hạn có thể thay đổi khi máy nóng lên.

Hiệu ứng tải

Đối với máy móc mà tải trọng quá trình ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng của ổ trục hoặc độ lệch của rôto, biểu đồ giao thoa có thể hiển thị các nhóm đường cong cho các điều kiện tải khác nhau.

Hệ thống ghép nối

Khi nhiều rôto được ghép nối (bộ động cơ-bơm, bộ tua bin-máy phát điện), sơ đồ giao thoa phải tính đến các chế độ xoắn và ngang ghép nối có thể tạo ra các tốc độ tới hạn bổ sung.

Tạo biểu đồ giao thoa

Từ các mô hình phân tích

  1. Phát triển mô hình phần tử hữu hạn của hệ thống ổ trục rotor
  2. Tính toán tần số tự nhiên ở nhiều tốc độ
  3. Vẽ đường cong tần số tự nhiên so với tốc độ
  4. Các đường lệnh kích thích chồng lên nhau (1X, 2X, chuyển động của cánh quạt, v.v.)
  5. Đánh dấu các điểm giao nhau và thiết lập các khu vực cấm
  6. Chú thích với phạm vi tốc độ hoạt động và các thủ tục

Từ dữ liệu thực nghiệm

  1. Thực hiện các thử nghiệm khởi động và chạy thử với chức năng giám sát độ rung
  2. Phát ra các lô đất thác nước hoặc Biểu đồ Bode
  3. Xác định vị trí tốc độ quan trọng từ các đỉnh biên độ và độ lệch pha
  4. Tạo sơ đồ giao thoa đánh dấu tốc độ quan trọng đã quan sát
  5. Thiết lập các vùng cấm theo kinh nghiệm dựa trên mức độ rung động đã đo được

Lợi ích cho hoạt động và bảo trì

Biểu đồ giao thoa cung cấp hướng dẫn có giá trị cho người vận hành máy và nhân viên bảo trì:

  • Xóa giới hạn hoạt động: Chỉ báo trực quan về phạm vi tốc độ an toàn và không an toàn
  • Quy trình khởi động/tắt máy: Xác định tốc độ để di chuyển nhanh chóng
  • Hoạt động tốc độ thay đổi: Xác định phạm vi tốc độ chấp nhận được cho các ổ đĩa tốc độ có thể điều chỉnh
  • Công cụ khắc phục sự cố: Giúp chẩn đoán xem vấn đề rung động có liên quan đến tốc độ hay không
  • Kế hoạch sửa đổi: Hiển thị tác động của những thay đổi được đề xuất trước khi triển khai
  • Hỗ trợ đào tạo: Công cụ giáo dục để hiểu hành vi động lực của máy móc

Đối với máy móc quay quan trọng, sơ đồ giao thoa là tài liệu thiết yếu mà người vận hành, kỹ thuật viên bảo trì và nhân viên kỹ thuật phải có, đảm bảo mọi người đều hiểu các đặc điểm động của máy và vận hành máy trong phạm vi tốc độ an toàn.

← Quay lại Mục lục chính

Categories:
WhatsApp