Hiểu về biểu đồ quỹ đạo trục trong phân tích rung động
A quỹ đạo trục là một biểu đồ hiển thị đường đi được trục quay vẽ ra bởi tâm hình học của nó trong một hoặc nhiều vòng quay. Đó là một chế độ xem hai chiều về chuyển động của trục trong khe hở ổ trục, như thể bạn đang nhìn thẳng xuống đầu trục. Chẩn đoán mạnh mẽ này được tạo ra bằng cách gắn một cặp cảm biến không tiếp xúc đầu dò tiệm cận cách nhau 90 độ — thường trong cấu hình X-Y — và vẽ các tín hiệu dịch chuyển đồng thời của chúng so với nhau thay vì so với thời gian.
1. Tại sao Biểu đồ Quỹ đạo Lại Hữu ích
A standard dạng sóng thời gian hoặc Phổ FFT shows rung động theo một hướng duy nhất. Biểu đồ quỹ đạo kết hợp hai hướng vuông góc để cung cấp một bức tranh hoàn chỉnh về chuyển động động học của trục, cho phép những người phân tích hình dung hình dạng và hướng thực tế của chuyển động thay vì suy luận nó. Chiều thứ tư đó cung cấp những manh mối vô cùng quý báu để chẩn đoán một loạt các lỗi, đó là lý do tại sao quỹ đạo là nền tảng của động học cánh quạt phân tích — đặc biệt là đối với máy móc tốc độ cao, quan trọng được trang bị với vòi chứa chất lỏng ổ trục, chẳng hạn như turbine, máy nén và máy phát điện lớn.
Vì các cảm biến đo độ dịch chuyển trực tiếp so với ổ trục, quỹ đạo cũng cho thấy trục nằm ở đâu trong khoảng trống của nó, không chỉ là nó chuyển động bao xa — thông tin mà máy đo gia tốc đơn giản là không thể cung cấp. Thêm một máy đo tốc độ hoặc phím pha dấu đánh dấu mỗi vòng quay lên quỹ đạo, cố định giai đoạn và làm cho hướng tiền di rõ ràng.
2. Cách Diễn giải Hình dạng Quỹ đạo
Hình dạng, kích thước và hướng của quỹ đạo là những chỉ số trực tiếp về lực tác động lên rotor. Một nhà phân tích lành nghề có thể chẩn đoán tình trạng của máy chỉ bằng cách quan sát hình dạng quỹ đạo.
Quỹ đạo tròn hoặc hình elip
Một quỹ đạo tròn hoặc hình elip đơn giản, có tâm ở ổ trục, thường chỉ ra một rotor hoạt động tốt được thống trị bởi một tần số duy nhất — thường là mất cân bằng. Quỹ đạo sẽ tròn nếu độ cứng hỗ trợ của ổ trục giống nhau ở cả hai hướng (đẳng hướng) và hình elip nếu độ cứng khác nhau theo chiều ngang và chiều dọc (hướng không đều), điều này rất phổ biến trong thực tế vì hầu hết các máy móc cứng hơn theo chiều dọc so với chiều ngang.
Quỹ đạo méo mó, hình số 8 hoặc hình quả chuối
Khi quỹ đạo bị biến dạng từ một hình elip đơn giản, nhiều tần số đang ảnh hưởng đến chuyển động của trục:
- A “quả chuối” hoặc hốc mắt hình lưỡi liềm thường được liên kết với sự không thẳng hàng, nơi cả tần số 1× và 2× đều có mặt.
- A hình số 8 là một dấu hiệu điển hình của một thành phần 2× mạnh mẽ, một chỉ báo sách giáo khoa về sai lệch trục. Một hình chữ số 8 với một vòng lặp bên trong thường gợi ý một điều kiện nghiêm trọng hơn hoặc sự hiện diện của một lần cọ xát.
Quỹ đạo có góc gấp hoặc góc nhọn
Những thay đổi đột ngột về hướng, các điểm phẳng hoặc "vết gấp" trên quỹ đạo là bằng chứng mạnh mẽ về ma sát rotor-stator. Chúng cho thấy rằng chuyển động của trục đang bị hạn chế tạm thời khi nó tiếp xúc với một thành phần cố định như một vòng bi, một con dấu, hoặc vỏ máy.
Quỹ đạo cực kỳ bất thường
Một quỹ đạo không ổn định, bất thường, hoặc có vẻ đầy “nhiễu” có thể báo hiệu sự hư hại cơ học nghiêm trọng sự lỏng lẻo, tính không ổn định do chất lỏng gây ra như xoáy dầu hoặc whip, hoặc điều kiện dòng chảy hỗn loạn trong máy bơm hoặc máy nén.
3. Hướng Tiến Động: Tiến hay Lùi
Hướng mà quỹ đạo được vẽ, tương đối với hướng quay của trục, chính nó là một yếu tố chẩn đoán quan trọng:
- Quay tiến: quỹ đạo được vẽ theo cùng hướng với quay của trục. Đây là hành vi bình thường cho các lực như mất cân bằng.
- Tiền chuyển động: quỹ đạo được vẽ ngược lại với quay của trục. Đây là một điều kiện bất thường và có thể chỉ ra một vết nứt trục, xước rub nghiêm trọng, hoặc một số loại tính không ổn định do chất lỏng gây ra.
Phân biệt hai loại này yêu cầu dấu hiệu pha một lần mỗi vòng quay; nếu không có nó quỹ đạo cho thấy hình dạng nhưng không phải là cảm giác mà nó được di chuyển, và sự phân biệt chẩn đoán bị mất.
4. Quỹ đạo trong Chẩn đoán Thực địa
Cảm biến gần cực cố định cung cấp cho một hệ thống giám sát là cách sách giáo khoa để nắm bắt một quỹ đạo trên các máy lớn quan trọng, nhưng nguyên tắc cơ bản — hai tín hiệu dịch chuyển vuông góc được vẽ biểu đồ so với nhau với tham chiếu pha — cũng có sẵn cho kỹ sư thực địa. Một công cụ hai kênh di động như Balanset-1A đo biên độ đồng bộ và pha trên hai mặt phẳng cùng một lúc, vì vậy khi một quỹ đạo hoặc phổ đã xác nhận rằng mất cân bằng là lực chiếm ưu thế, cùng một thiết lập mang thẳng qua đến cân bằng trường và xác minh trạng thái được sửa chữa. Khi quỹ đạo thay vào đó tiết lộ sai căn chỉnh, xước rub, hoặc tính không ổn định, phát hiện đó chuyển hướng công việc hướng tới căn chỉnh hoặc sửa chữa cơ học chứ không phải cân bằng.
5. Biểu đồ Quỹ đạo Hiển thị Cái gì
Tóm lại, một biểu đồ quỹ đạo duy nhất cung cấp rất nhiều thông tin trong một cái nhìn:
- Biên độ rung động chung của trục.
- – Hình dạng chuyển động của trục, giúp xác định loại lỗi.
- Hướng tiến động, tiến hay lùi.
- Vị trí trung bình của trục trong khoảng hở vòng bi — nó đường tâm trục.
Được phân tích kết hợp với phổ FFT và dạng sóng thời gian, quỹ đạo cho phép một nhà phân tích đạt được một chẩn đoán của hành vi động học của máy — kết hợp "mức độ bao nhiêu," "hình dạng như thế nào," và "hướng nào" thành một bức tranh quyết định duy nhất.
