Vibrasjonsanalyse er for det meste en lært ferdighet. Den er basert 70 prosent på erfaring og 30 prosent på klasseromsopplæring og selvstudium. Det tar år å bli en trygg og kompetent vibrasjonsanalytiker. Når analysen er feil, vil anbefalingene for reparasjon også være feil. Ingen vibrasjonsanalytiker vil gjøre feil anrop. I denne bransjen, troverdighet er oppnådd i små skritt og tapt i store biter.
en vibrasjonssensor plassert på et lagerhus og koblet til en vibrasjonsanalysator gir informasjon om tid, frekvens og amplitude i form av en bølgeform og et spektrum (Figur 1). Disse dataene er grunnlaget for vibrasjonsanalyse. Den inneholder signaturene til nesten alle mekaniske og elektriske feil som er tilstede på maskinen.
Figur 1. Vibrasjonsbølgeform Og Spektrum
vibrasjonsanalyseprosessen innebærer å bestemme vibrasjonsgraden, identifisere frekvenser og mønstre, knytte toppene og mønstrene med mekaniske eller elektriske komponenter, danne konklusjoner og, om nødvendig, gi anbefalinger for reparasjon.
Alle som er involvert i vibrasjonsanalyse vet at analyse av vibrasjon ikke er lett eller automatisert. Har du noen gang lurt på hvorfor? Her er noen grunner:
1) Maskiner Har Flere Feil: Vibrasjonsmønstrene vi lærer i trening og leser om i bøker, ser bare ikke ut i den virkelige verden. Vi lærer hvordan mekaniske og elektriske feil ser ut i reneste form-som om det alltid var bare det ene problemet på maskinen som forårsaket vibrasjon. Maskiner har vanligvis mer enn en vibrasjons-produserende feil. På et minimum, alle maskiner har noen ubalanse og feiljustering. Når andre feil utvikler seg, blir bølgeformen og spekteret raskt komplisert og vanskelig å analysere. Dataene samsvarer ikke lenger med feilmønstrene vi har lært.
2) Årsak Og Virkning Vibrasjon: for hver handling er det en reaksjon. Noen av vibrasjonene vi måler er effekten av andre problemer. For eksempel kan kraften forårsaket av rotorubalanse få maskinen til å se ut som den er ute av justering, løs eller gnidning. Vurdere alle de tingene som riste og rasle på bilen din når ett dekk går ut av balanse.
3) Mange Feiltyper Har Lignende Mønstre: Fordi maskinrotorer roterer med en bestemt hastighet, og vibrasjon er en syklisk kraft, viser mange mekaniske og elektriske feil lignende frekvensmønstre som gjør det vanskelig å skille en feil fra en annen.
Å Lære å analysere vibrasjon tar bare tid. Opplæringskurs, tekniske publikasjoner og andre ressurser som elektroniske ressurser og kommersielt selvundervisningsmateriale er tilgjengelige som kan forbedre analyseferdigheter og forkorte læringskurven.
det er en diagnostisk teknikk som raskt kommer til kilden til de fleste vibrasjonsproblemer. Det er muligens den kraftigste av alle vibrasjonsdiagnostiske teknikker. Det har eksistert så lenge vibrasjonsanalyse selv ennå ikke har fått mye oppmerksomhet, og det er sjelden å finne god informasjon om emnet. Hva er denne teknikken? Det kalles faseanalyse.
Hva Er Fase?
Fase er posisjonen til en roterende del når som helst med hensyn til et fast punkt. Fase gir oss vibrasjonsretningen. Tuning av en bilmotor ved hjelp av en timing lys og induktiv sensor er en anvendelse av faseanalyse (Figur 2).
Figur 2. Motor tuning ved hjelp av en timing lys er faseanalyse.
en fasestudie er en samling av fasemålinger gjort på en maskin eller struktur og evaluert for å avsløre informasjon om relativ bevegelse mellom komponenter. I vibrasjonsanalyse måles fase ved hjelp av absolutte eller relative teknikker.
Absolutt fase måles med en sensor og ett turteller som refererer til et merke på den roterende akselen(Figur 3). Ved hvert målepunkt beregner analysatoren tiden mellom turtallsutløseren og den neste positive bølgeformens toppvibrasjon. Dette tidsintervallet konverteres til grader og vises som absolutt fase(Figur 4). Fase kan måles ved akselrotasjonsfrekvens eller et helt tall flere av akselhastigheten (synkrone frekvenser). Absolutt fase er nødvendig for rotorbalansering.
Figur 3. Absolutt Fasemåling
Relativ fase måles på en flerkanals vibrasjonsanalysator ved hjelp av to eller flere vibrasjonssensorer (lignende type). Analysatoren må kunne måle tverrkanalfasen. En enkeltaksesensor fungerer som fast referanse og er plassert et sted på maskinen(vanligvis på et lagerhus). En annen enkeltakse eller triaksial sensor flyttes sekvensielt til alle de andre testpunktene (Figur 5). Ved hvert testpunkt sammenligner analysatoren bølgeformer mellom de faste og roving sensorene. Relativ fase er tidsforskjellen mellom bølgeformene ved en bestemt frekvens konvertert til grader (Figur 6). Relativ fase krever ikke et takometer, slik at fasen kan måles ved hvilken som helst frekvens.
Figur 5. Relativ Fasemåling
Figur 6. Relativ Fase Beregnet Mellom To Vibrasjonsbølgeformer
Begge typer fasemålinger er enkle å lage. Relativ fase er den mest praktiske måten å måle fase på en maskin fordi maskinen ikke trenger å stoppes for å installere reflekterende tape på akselen. Fase kan måles ved hvilken som helst frekvens. De fleste enkeltkanals vibrasjonsanalysatorer kan måle absolutt fase. Flerkanals vibrasjonsanalysatorer som Pruftechnik VibXpert illustrert i Figur 7 har standardfunksjoner for måling av både absolutt og relativ fase.
Figur 7. Pruftechnik VibXpert 2-Kanals Vibrasjonsanalysator
Når Skal Du bruke Faseanalyse
Alle trenger faseanalyse. En fasestudie bør gjøres på problemmaskiner når kilden til vibrasjonen ikke er klar eller når det er nødvendig å bekrefte mistenkte kilder til vibrasjon. En fasestudie kan inkludere punkter målt bare på maskinlagrene, eller det kan inkludere punkter over hele maskinen fra fundamentet opp til lagrene. Følgende er eksempler på hvordan fase kan bidra til å analysere vibrasjon.
Myk Fot
begrepet myk fot brukes til å beskrive maskinrammeforvrengning. Det kan skyldes en tilstand der foten til en motor, pumpe eller annen komponent ikke er flat, firkantet og tett til montering, eller mange andre ting, for eksempel maskineringsfeil, bøyde eller vridde føtter og ikke-flate monteringsflater. Myk fot øker vibrasjonen og legger unødig stress på lagre, tetninger og koblinger. Myk fot på en motor forvrenger statorhuset og skaper en ujevn rotor til statorluftspalte som resulterer i vibrasjon ved to ganger linjefrekvens.
et godt laserakseljusteringssystem bør brukes til å verifisere myk fot ved å løsne maskinens føtter en om gangen.
Fase kan brukes til å identifisere myk fot mens maskinen er i drift. Mål vertikal fase mellom foten og dens monteringsflate. Hvis skjøten er stram, er fasevinkelen den samme mellom overflater. Hvis fasevinkelen er forskjellig med mer enn 20 grader, er foten løs eller maskinrammen er sprukket eller spinkel. Figur 8 er et eksempel på faseskiftet over en myk fot.
figur 8. En faseforskyvning mellom foten og festet kan indikere myk fot.
Cocked Kulelager Og Bøyde Aksler
Fase brukes til å oppdage cocked kulelager og bøyde aksler. Mål fase på fire aksiale steder rundt lagerhuset. Hvis lageret er tett eller akselen er bøyd gjennom lageret, vil fasen være forskjellig på hvert sted. Hvis akselen er rett og lageret ikke vrider, vil fasen være den samme på hvert sted(Figur 9).
Figur 9. Fase identifiserer in-plane eller kronglete bærer bevegelse.
Bekreft Ubalanse
en radiell vibrasjon en gang per revolusjon betyr vanligvis rotorubalanse. Bruk fase for å bevise ubalanse er problemet. For å bekrefte ubalanse måler du den horisontale og vertikale fasen på en aksel eller et lagerhus. Hvis forskjellen mellom faseverdiene er omtrent 90 grader, er problemet rotorubalanse (Figur 10). Hvis faseforskjellen er nærmere null eller 180 grader, er vibrasjonen forårsaket av en reaksjonskraft. En eksentrisk remskive og akselfeil er eksempler på reaksjonskrefter.
Figur 10. Horisontal Til Vertikal Faseforskyvning på ca 90 Grader Bekrefter Ubalanse
Løshet, Bøying Eller Vridning
Fase brukes Til å oppdage løse ledd på strukturer og bøyning eller vridning på grunn av svakhet eller resonans. For å se etter løshet måler du den vertikale fasen ved hvert mekanisk ledd som angitt med pilene I Figur 11. Når leddene er løs, vil det bli en faseforskyvning på ca 180 grader. Fasevinkelen endres ikke over en tett ledd.
Figur 11. En faseskift mellom boltede ledd indikerer løshet.
Feiljustering Av Akselen
feiljustering Av Akselen er enkelt verifisert med fase. Mål hvert lager i horisontal, vertikal og aksial retning. Ta opp verdiene i et tabell-eller boblediagram som vist i Figur 12. Sammenlign den horisontale fasen fra lager til lager på hver komponent og over koblingen. Gjenta sammenligningen ved hjelp av vertikale og aksiale data. God justering viser ingen vesentlig faseforskyvning mellom lagrene eller over koblingen. Maskinen I Figur 12 har en 180-graders faseskift over koblingen i radialretningen. De aksiale retningene er i fase over hele maskinen. Dataene indikerer parallell (offset) aksel feiljustering.
Figur 12. Fasedata Indikerer Feiljustering Av Parallell Aksel
Operational Deflection Shapes
i Stedet for å sammenligne fase-og størrelsestallene fra et bord eller boblediagram, kan operational deflection shape software (ODS) brukes til å animere en maskintegning. EN ODS er en måleteknikk som brukes til å analysere bevegelsen av roterende utstyr og strukturer under normal drift. EN ODS er en forlengelse av faseanalyse hvor en datagenerert modell av maskinen er animert med fase-og størrelsesdata eller samtidig målte tidsbølgeformer. Animasjonen analyseres visuelt for å diagnostisere problemer. ODS-testing er i stand til å identifisere et bredt spekter av mekaniske feil og resonansproblemer som løshet, myk fot, ødelagte sveiser, feiljustering, ubalanse, bøyning eller vridning fra resonans, strukturell svakhet og grunnproblemer.
Figur 13 er en enkel ODS av tre direkte koblede aksler. Fase og størrelse ble målt fra permanent monterte x-og Y-forskyvningssonder på en turbingenerator. Verdiene som er oppført i tabellen ble brukt I ODS programvare for å animere en pinne figur tegning av høy – og lavtrykks turbinaksler og generatorakselen. Bildet til høyre for bordet er et opptak fra ODS-animasjonen som viser vibrasjonsmønsteret til hver aksel og den relative bevegelsen mellom aksler ved 3600 sykluser per minutt (svinghastighet).
Figur 13. Aksel Operasjonell Avbøyningsform
Mange maskiner vibrerer på grunn av forverrede fundament, løshet, resonans av støttestrukturen og andre problemer som oppstår under maskinlagrene. En fasestudie kan inneholde hundrevis av testpunkter målt over hele maskinen og fundamentet. God ODS-programvare kan gjøre det enklere å analysere fase-og størrelsesdata fra et stort antall testpunkter. Analyse av EN ODS innebærer observasjon og tolkning av maskinen i bevegelse. Figur 14 er EN ODS struktur tegning av en vertikal pumpe.
Figur 14. Vertikal Pumpe Operativ Avbøyning Form Struktur Tegning
Konklusjon
Tilstandsbasert vibrasjonstesting er en viktig komponent i et pålitelighetsbasert vedlikeholdsprogram. Vibrasjonssensorer, instrumenter og programvare er i stand til å gi viktig informasjon om maskinens helse. Den svake lenken i kjeden er analytikerens evne til å tolke dataene, nøyaktig diagnostisere problemet og trend feilen til det er på tide å anbefale korrigerende tiltak. Faseanalyse er et meget kraftig diagnostisk verktøy. Hver vibrasjonsanalytiker bør bruke fase for å forbedre vibrasjonsanalysenøyaktigheten.
Om forfatteren:
Tony DeMatteo Er en vibrasjonsanalytiker og teknisk treningsinstruktør med 4X Diagnostics LLC, et service-og treningsfirma som tilbyr konsulenttjenester, veiledning og opplæring i diagnostisk måling, analyse, operativ avbøyningstesting og modalanalyse. Han kan nås på 585-293-3234 eller www.4xdiagnostics.com.
Tony DeMatteo er en vibrasjonsanalytiker og teknisk treningsinstruktør med 4X Diagnostics LLC, et service-og treningsfirma som tilbyr konsulenttjenester, veiledning og opplæring i diagnostikk…