Fáziselemzés: a rezgéselemzés megkönnyítése

a rezgéselemzés többnyire tanult készség. 70% – ban a tapasztalatokon, 30% – ban az osztálytermi képzésen és az önálló tanuláson alapul. Évekbe telik, hogy magabiztos és kompetens vibrációs elemzővé válj. Ha az elemzés helytelen, a javításra vonatkozó ajánlások is helytelenek lesznek. Egyetlen rezgéselemző sem akar rossz hívást kezdeményezni. Ebben a szakmában a hitelesség kis lépésekben nyerhető, nagy darabokban pedig elveszik.

a csapágyházra helyezett és a rezgésanalizátorhoz csatlakoztatott rezgésérzékelő idő -, frekvencia-és amplitúdó-információt szolgáltat hullámforma és spektrum formájában (1.ábra). Ezek az adatok képezik a rezgéselemzés alapját. Tartalmazza a gépen található szinte minden mechanikai és elektromos hiba aláírását.

1.ábra. Rezgés hullámforma és Spektrum

a rezgéselemzési folyamat magában foglalja a rezgés súlyosságának meghatározását, a frekvenciák és minták azonosítását, a csúcsok és minták összekapcsolását mechanikus vagy elektromos alkatrészekkel, következtetések levonását és szükség esetén javítási javaslatokat.

mindenki, aki részt vesz a rezgéselemzésben, tudja, hogy a rezgéselemzés nem könnyű és nem automatizált. Gondolkozott már azon, hogy miért? Íme néhány ok:

1) a gépeknek több hibája van: A rezgésminták, amiket az edzéseken tanulunk és a könyvekben olvasunk, egyszerűen nem egyformák a Való Világban. Megtanuljuk, hogyan néznek ki a mechanikai és elektromos hibák a legtisztább formában – mintha mindig csak egy probléma lenne a gépen, ami rezgést okoz. A gépeknek általában egynél több rezgéstermelő hibája van. Legalább minden gépnek van némi kiegyensúlyozatlansága és eltolódása. Amikor más hibák alakulnak ki, a hullámforma és a spektrum gyorsan bonyolulttá és nehezen elemezhetővé válik. Az adatok már nem felelnek meg a megtanult hibamintáknak.

2) Ok-okozati rezgés: minden művelethez reakció van. Az általunk mért rezgések egy része más problémák hatása. Például a rotor kiegyensúlyozatlansága által okozott erő miatt a gép úgy néz ki, mintha nincs összehangolva, laza vagy dörzsölve. Fontolja meg az összes olyan dolgot, amely rázza és csörög az autóján, amikor az egyik gumiabroncs kiegyensúlyozatlan.

3) Sok Hibatípus Hasonló Mintázattal Rendelkezik: Mivel a gép forgórészei meghatározott sebességgel forognak, és a rezgés ciklikus erő, sok mechanikai és elektromos hiba hasonló frekvenciamintákat mutat, amelyek megnehezítik az egyik hiba megkülönböztetését a másiktól.

a rezgés elemzésének megtanulása csak időt vesz igénybe. Képzések, műszaki kiadványok és egyéb források, például online források és kereskedelmi öntanító anyagok állnak rendelkezésre, amelyek javíthatják az elemzési készségeket és lerövidíthetik a tanulási görbét.

van egy diagnosztikai technika, amely gyorsan eljut a legtöbb rezgési probléma forrásához. Ez talán a legerősebb az összes rezgésdiagnosztikai technika közül. Azóta létezik, amíg maga a rezgéselemzés nem kapott sok figyelmet, és ritka, hogy jó információt találjunk a témáról. Mi ez a technika? Fáziselemzésnek hívják.

mi a fázis?
fázis a forgó rész helyzete bármely pillanatban egy rögzített ponthoz képest. A fázis adja meg a rezgés irányát. Az autó motorjának időzítőlámpával és induktív érzékelővel történő hangolása a fáziselemzés egyik alkalmazása (2.ábra).

2.ábra. A motor hangolása időzítő lámpával fáziselemzés.

a fázisvizsgálat egy gépen vagy szerkezeten végzett fázismérések gyűjteménye, amelyet az alkatrészek közötti relatív mozgással kapcsolatos információk feltárására értékeltek. A rezgéselemzésben a fázist abszolút vagy relatív technikákkal mérik.

az abszolút fázis mérése egy érzékelővel és egy fordulatszámmérővel történik, amely a forgótengelyen lévő jelre utal (3.ábra). Az analizátor minden mérési ponton kiszámítja a fordulatszámmérő kioldója és a következő pozitív hullámforma csúcsrezgés közötti időt. Ez az időintervallum fokokra van konvertálva, és abszolút fázisként jelenik meg (4.ábra). A fázis mérhető a tengely forgási frekvenciáján vagy a tengelysebesség bármely egész számának többszörösén (szinkron frekvenciák). A rotor kiegyensúlyozásához abszolút fázis szükséges.

3.ábra. Abszolút Fázismérés

a relatív fázist többcsatornás rezgésanalizátoron mérik két vagy több (hasonló típusú) rezgésérzékelő segítségével. Az analizátornak képesnek kell lennie a csatornák közötti fázis mérésére. Egy egytengelyes érzékelő szolgál rögzített referenciaként, és valahol a gépen helyezkedik el (jellemzően egy csapágyházon). Egy másik egytengelyes vagy háromtengelyes érzékelőt egymás után mozgatunk az összes többi vizsgálati pontra (5.ábra). Az analizátor minden vizsgálati ponton összehasonlítja a rögzített és a mozgó érzékelők közötti hullámformákat. A relatív fázis a hullámformák közötti időbeli különbség egy adott frekvencián, fokokra konvertálva (6.ábra). A relatív fázishoz nincs szükség fordulatszámmérőre, így a fázis bármilyen frekvencián mérhető.

5.ábra. Relatív Fázismérés

6. Ábra. Két Rezgéshullám között számított relatív fázis

mindkét típusú fázismérés könnyen elvégezhető. A relatív fázis a legkényelmesebb módszer a fázis mérésére egy gépen, mivel a gépet nem kell leállítani a fényvisszaverő szalag tengelyre történő felszereléséhez. A fázis bármilyen frekvencián mérhető. A legtöbb egycsatornás rezgésanalizátor képes mérni az abszolút fázist. A többcsatornás rezgésanalizátorok, mint például a 7. ábrán bemutatott Pruftechnik VibXpert, standard funkciókkal rendelkeznek mind az abszolút, mind a relatív fázis mérésére.

7.ábra. Pruftechnik VibXpert 2 csatornás vibrációs analizátor

mikor kell használni a Fáziselemzést
mindenkinek szüksége van fáziselemzésre. Fázisvizsgálatot kell végezni a problémás gépeken, ha a rezgés forrása nem egyértelmű, vagy ha meg kell erősíteni a feltételezett rezgésforrásokat. A fázisvizsgálat tartalmazhat csak a gép csapágyain mért pontokat, vagy tartalmazhat pontokat az egész gépen az alapozástól a csapágyakig. Az alábbiakban bemutatjuk, hogy a fázis hogyan segíthet a rezgés elemzésében.

puha láb
a puha láb kifejezést a gépkeret torzításának leírására használják. Okozhatja olyan állapot, amikor a motor, a szivattyú vagy más alkatrész lába nem lapos, négyzet alakú és szoros a szerelvényéhez, vagy sok más dolog, például megmunkálási hibák, hajlított vagy csavart lábak és nem lapos szerelési felületek. A puha láb növeli a rezgést, és indokolatlan stresszt okoz a csapágyaknak, tömítéseknek és csatlakozóknak. A motor puha lába torzítja az állórész házát, ami nem egyenletes rotort hoz létre az állórész légrésében, ami rezgést eredményez a vonal kétszeres frekvenciáján.

egy jó lézeres tengelybeállító rendszert kell használni a puha láb ellenőrzésére a gép lábainak egyesével történő meglazításával.

fázis használható a puha láb azonosítására a gép működése közben. Mérje meg a függőleges fázist a láb és a rögzítőfelület között. Ha az ízület szoros, a fázisszög megegyezik a felületek között. Ha a fázisszög több mint 20 fokkal eltér, a láb laza vagy a gépkeret repedt vagy gyenge. A 8. ábra egy példa a fáziseltolódásra egy puha lábon.

8.ábra. A láb és a tartó közötti fáziseltolódás puha lábat jelezhet.

felhúzott csapágyak és hajlított tengelyek
fázis kimutatására használják felhúzott csapágyak és hajlított tengelyek. Mérje meg a fázist négy tengelyirányú helyen a csapágyház körül. Ha a csapágy fel van húzva, vagy a tengely át van hajlítva a csapágyon, akkor a fázis minden helyen eltérő lesz. Ha a tengely egyenes és a csapágy nem csavarodik, a fázis minden helyen azonos lesz (9.ábra).

9.ábra. Fázis azonosítja síkban vagy csavaró csapágy mozgás.

erősítse meg az egyensúlyhiányt
a fordulatonkénti egyszeri radiális rezgés általában a rotor kiegyensúlyozatlanságát jelenti. Használja a fázist annak bizonyítására, hogy az egyensúlyhiány a probléma. Az egyensúlyhiány megerősítéséhez mérje meg a tengely vagy a csapágyház vízszintes és függőleges fázisát. Ha a fázisértékek közötti különbség körülbelül 90 fok, akkor a probléma a rotor kiegyensúlyozatlansága (10.ábra). Ha a fáziskülönbség közelebb van nullához vagy 180 fokhoz, akkor a rezgést reakcióerő okozza. Az excentrikus szíjtárcsa és a tengely eltérése példák a reakcióerőkre.

10.ábra. Körülbelül 90 fokos vízszintes-függőleges fáziseltolódás megerősíti a kiegyensúlyozatlanságot

lazaság, hajlítás vagy csavarás
a fázist a szerkezetek laza illesztéseinek kimutatására használják, gyengeség vagy rezonancia miatt hajlítva vagy csavarva. A lazaság ellenőrzéséhez mérje meg a függőleges fázist minden egyes mechanikus csatlakozásnál a 11. ábrán látható nyilak szerint. Ha az ízületek lazaek, körülbelül 180 fokos fáziseltolódás lesz. A fázisszög nem változik egy szoros ízületen.

11.ábra. A csavarozott kötések közötti fáziseltolódás lazaságot jelez.

tengely eltérése
a tengely eltérése fázissal könnyen ellenőrizhető. Mérje meg az egyes csapágyakat vízszintes, függőleges és axiális irányban. Jegyezze fel az értékeket egy táblázatban vagy buborékdiagramban a 12. ábrán látható módon. Hasonlítsa össze a vízszintes fázist a csapágytól a csapágyig az egyes alkatrészeken és a tengelykapcsolón keresztül. Ismételje meg az összehasonlítást függőleges, majd axiális adatokkal. A jó beállítás nem mutat jelentős fáziseltolódást a csapágyak között vagy a tengelykapcsolón. A 12. ábrán látható gépnek sugárirányban 180 fokos fáziseltolása van a kapcsolón keresztül. Az axiális irányok fázisban vannak a gépen. Az adatok párhuzamos (eltolt) tengely eltérést jeleznek.

12.ábra. A fázisadatok a tengely párhuzamos eltolódását jelzik

működési elhajlási alakzatok
ahelyett, hogy összehasonlítanák a fázis-és nagysági számokat egy táblázatból vagy buborékdiagramból, a működési elhajlási alak szoftver (ODS) használható gépi rajz animálására. Az ODS egy mérési technika, amelyet a forgó berendezések és szerkezetek mozgásának elemzésére használnak normál működés közben. Az ODS a fáziselemzés kiterjesztése, ahol a gép számítógép által generált modelljét animálják fázis-és nagyságrendű adatokkal vagy egyidejűleg mért időhullámokkal. Az animációt vizuálisan elemzik a problémák diagnosztizálására. Az ODS tesztelés számos mechanikai hibát és rezonancia problémát képes azonosítani, mint például a lazaság, a puha láb, a törött varratok, az eltérés, a kiegyensúlyozatlanság, a rezonancia hajlítása vagy csavarása, a szerkezeti gyengeség és az alapozási problémák.

a 13. ábra három közvetlenül kapcsolt tengely egyszerű ODS-je. A fázist és a nagyságot állandóan szerelt X és Y elmozdulás-érzékelőkkel mértük egy turbinagenerátoron. A táblázatban felsorolt értékeket az ODS szoftverben használták fel a nagy – és alacsony nyomású turbinatengelyek és a generátor tengely pálcikaábrázolásának animálására. A táblázat jobb oldalán található kép az ODS animációból készült felvétel, amely bemutatja az egyes tengelyek rezgési mintázatát és a tengelyek közötti relatív mozgást 3600 ciklus / perc sebességgel (fordulási sebesség).

13.ábra. Tengely működési elhajlás alakja

sok gép rezeg miatt romlott alapjait, lazaság, rezonancia a tartószerkezet és egyéb problémák, amelyek a gép alatt csapágyak. Egy fázisvizsgálat több száz tesztpontot tartalmazhat, amelyeket a gép és az alapozás egészében mérnek. A jó ODS szoftver megkönnyíti a fázis-és nagysági adatok elemzését számos tesztpontból. Az ODS elemzése magában foglalja a mozgásban lévő gép megfigyelését és értelmezését. A 14. ábra egy függőleges szivattyú ODS szerkezeti rajza.

14.ábra. Függőleges szivattyú működési alakváltozás szerkezet rajz

következtetés
állapot-alapú rezgésvizsgálat létfontosságú eleme a megbízhatóságon alapuló karbantartási program. A rezgésérzékelők, műszerek és szoftverek képesek kulcsfontosságú információkat szolgáltatni a gépek állapotáról. A lánc gyenge láncszeme az elemző azon képessége, hogy értelmezze az adatokat, pontosan diagnosztizálja a problémát és irányítsa a hibát, amíg eljön az ideje, hogy korrekciós intézkedéseket javasoljon. A fáziselemzés nagyon hatékony diagnosztikai eszköz. Minden rezgéselemzőnek fázist kell használnia a rezgéselemzés pontosságának javítása érdekében.

A szerzőről:
Tony DeMatteo egy vibrációs elemző és műszaki képzési oktató a 4X Diagnostics LLC-nél, egy szolgáltató és képzési cégnél, amely tanácsadási szolgáltatásokat, mentorálást és képzést nyújt a diagnosztikai mérés, elemzés, operatív alakváltozás-tesztelés és modális elemzés területén. Az 585-293-3234 vagy www.4xdiagnostics.com.