Как использовать анализ вибрации для выявления проблем с оборудованием

Многие современные сборщики данных о вибрации могут поддерживать одновременный сбор данных двумя или более датчиками. Эта возможность дает возможность выбирать межканальную фазу в качестве инструмента анализа.

Помимо анализатора и кабеля с датчиком, используемых для нормальных маршрутов вибрации, единственным дополнительным инструментом, необходимым для выполнения перекрестной фазы, является другой кабель и датчик. Межканальный фазовый анализ может позволить обнаружить источники структурной рыхлости, некоторые проблемы структурной целостности, условия рассогласования и даже условия структурного резонанса.

Как это работает?

Обычный сбор данных о маршруте захватывает несколько синусоидальных волн и разделяет их по частоте. Затем он отображает их как отдельные частоты с их индивидуальными амплитудами в спектральном формате.

Фазовый анализ выбирает одну синусоидальную волну (одну частоту) и определяет, как этот источник вибрации движется относительно чего-то другого. «Что-то еще» может быть пятном на валу, например, отражающей лентой или ключевым фазером, или другим вибрационным сигналом, как в случае перекрестной фазы.

Таким образом, сравниваются два сигнала:сигнал вибрации и импульс тахометра, вызванный прохождением отражающей ленты, или, например, импульс от клавишного фазера. Импульс тахометра создает прямоугольную волну, а сигнал вибрации передает синусоидальную волну.

Пики двух источников сравниваются для определения времени, и разница во времени между двумя пиками отображается в градусах, поскольку оба источника связаны с вращательным движением. Это идеально подходит для балансировки вращающегося оборудования, потому что из-за импульса от переднего края отражающей ленты пик вибрации (или высокая точка) возникает на много градусов позже, указывая на вероятное тяжелое пятно на валу. (В этой статье не рассматриваются условия, при которых сильное пятно может отличаться от сильного участка вибрации. Просто имейте в виду, что это может быть так.)

<центр>

При использовании двух датчиков в перекрестной фазе сравнение представляет собой пик вибрации каждого сигнала. Анализаторы, которые могут определять фазу между каналами, также позволяют указать конкретную частоту для мониторинга. Чаще всего в качестве интересующей частоты выбирается частота вращения вала.

Типичная отправная точка - разместить датчик A на внешнем вертикальном конце двигателя и датчик B на опоре двигателя, чтобы увидеть, как эти точки перемещаются относительно друг друга. Обычно один датчик хранится в одном и том же месте, то есть в позиции A, для сравнения с несколькими другими точками. В следующих примерах предполагается, что датчик A показывает ноль градусов.

<центр>

Если датчик B показывает ноль градусов (+ - 30 градусов), то они движутся вместе или синхронно, что является ожидаемым нормальным состоянием. Однако, если датчик B повернут на 180 градусов (всегда + - 30 градусов), то он движется в противоположном направлении или не в шаге. Это означает, что часть корпуса двигателя движется вверх, а ступня движется вниз. Это вызвано трещиной где-то в корпусе двигателя, из-за которой детали расходятся. Чаще всего трещина находится у стопы или рядом с ней. Задокументируйте свои выводы.

Теперь переместите датчик B к опорному болту. Если датчик B показывает ноль градусов, пластина, к которой крепится болт, движется синхронно с верхней частью двигателя, что интерпретируется как затяжка болта.

Однако, если опора находится под нулевым градусом, а болт - на 180 градусов (или на 180 градусов не по фазе), между опорой и монтажной пластиной имеется люфт.

Такой же процесс можно определить для основания и пола. Если все они читаются так же, как датчик A, нет никакого люфта между любыми двумя из этих мест.

Затем переместите датчик A во внутреннее положение двигателя и выполните те же проверки на этом конце двигателя. Как только это будет выполнено, переместите датчик A через муфту к внутреннему концу насоса, а затем к внешнему борту насоса, выполняя там проверки. Обязательно документируйте свои выводы в каждой позиции для дальнейшего использования и анализа при необходимости.

<центр>

Следующим шагом является сравнение показаний вдоль машинного поезда от одного конца до другого. Это следует делать как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении датчика. Возникают вопросы относительно того, почему оба направления. На это можно ответить другим вопросом:«Возможно ли, чтобы машина была выровнена по вертикали, но не по горизонтали?»

Давайте рассмотрим сценарии, в которых датчик B перемещается от подшипника к подшипнику вдоль машинного поезда в вертикальном направлении.

Опять же, предположим, что датчик A неподвижен и показывает ноль градусов для всех этих измерений, перемещайтесь с датчиком B. Первое положение B - мотор внутри вертикально. Если датчик B равен нулю градусов, то это положение в порядке, без проблем. Однако, если датчик B показывает 180 градусов, этот конец двигателя движется вниз, а конец A движется вверх. Это не очень хорошее состояние. Одно условие, которое может вызвать это угловое смещение.

Чтобы проверить угловое смещение, переместите датчик B во внутреннее положение насоса. Если он показывает 180 градусов, то это, скорее всего, условие углового смещения, потому что при угловом смещении валы движутся синхронно через муфту. Предположим, для этого примера у нас есть признаки углового смещения. Что должен показывать внешний подшипник насоса?

Перемещая датчик B к месту расположения внешнего подшипника насоса, мы ожидаем, что показание будет нулевым, чтобы подтвердить угловое смещение. В отсутствие несоосности мы ожидаем, что все подшипники будут синфазными или будут показывать ноль.

Такие же проверки можно выполнить в горизонтальном направлении, разместив опорный датчик, датчик A, в горизонтальном направлении подвесного двигателя. Проведите сравнения, документируя все показания и перемещая датчик B от подшипника к подшипнику в горизонтальном направлении на той же стороне машины. Что произойдет, если датчик установить на противоположной стороне машины?

Какую полезную информацию могут дать показания фазы в осевом направлении? Давайте рассмотрим возможности. Поместите датчик A в осевом направлении на внутреннем подшипнике двигателя и датчик B на внешнем конце насоса в осевом направлении и сравните показания фазы. Если они совпадают по фазе, это соответствует ожиданиям. Однако, если они сдвинуты по фазе на 180 градусов, это указывает на состояние углового смещения, когда валы прижимаются друг к другу при вращении. Как и при нормальных показаниях вибрации, измерения осевой фазы могут использоваться для подтверждения состояния несоосности.

<центр>

Аналогичный метод сравнения показаний фаз можно использовать для проверки структурного состояния основания машины, чтобы увидеть, как она движется. Обычно датчик A устанавливается в вертикальном направлении на наружном подшипнике двигателя, а датчик B используется для передвижения вдоль основания.

Начиная со стороны двигателя основания, датчик B находится около переднего угла основания. Считывание фазы, вероятно, будет синфазным с датчиком A, если все вертикальные показания в этом месте будут синфазными. Теперь перемещайте датчик B вдоль передней части основания рядом с краем с шагом 2 или 3 дюйма, записывая показания фазы. Если все они совпадают по фазе, проблем с перегибом нет.

Затем переместите датчик B на заднюю часть машины и повторите измерения вдоль основания. Опять же, если все синфазно, нет проблем с изгибом основания.

Но что происходит, если по длине наблюдается фазовый сдвиг на 90 или 180 градусов в области между двигателем и насосом? Между одним концом основания и другим концом может быть фазовый сдвиг на 180 градусов или на 360 градусов. На что это могло указывать?

Что будет указано, если есть сдвиг фазы на 180 градусов от измерения вдоль передней стороны к соответствующему положению на задней стороне? Будет ли это проблемой? Почему или почему нет?

А как насчет амплитуды?

Показания фазы обычно имеют два доступных компонента. Один из них - это фактическое показание фазы на частоте в градусах, которое было введено здесь. Другой компонент - это амплитуда колебаний. В некоторых анализаторах выбор для настройки показаний фазы называется пик и фаза, пиковая амплитуда вибрации и показание фазы. Показание фазы указывает направление, в котором он движется, а амплитуда показывает, насколько он движется.

На приведенной ниже иллюстрации есть круги вдоль основания с отметкой на внешней стороне круга. Отметка в виде галочки указывает направление фазы. Внутри круга указаны значения скорости вибрации, типичное значение вибрации для этой частоты. Обратите внимание, что, начиная слева, амплитуда вибрации составляет 0,114 дюйма в секунду. По мере продвижения к центру опорной плиты амплитуда увеличивается примерно до 0,954 дюйма в секунду. Амплитуда снова уменьшается по мере продвижения вправо. Фаза остается постоянной на всем расстоянии. Есть проблема?

<центр>

Да, это указывает на проблему с жесткостью основания, которая позволяет ему больше двигаться в центре. Залита ли она так, как задумана? Поручите инженеру разработать способ повышения жесткости основания, который не повлияет отрицательно на другие участки.

Есть те, кто сказал бы, что повышенная вибрация в этой области указывает на то, что она находится в резонансном состоянии. Однако в любое время, когда возникают резонансные условия или собственные частоты, происходит изменение фазы. При практически нулевом изменении фазы резонанс исключен.

Резюме

Межканальная фаза - ценный инструмент, встроенный в большинство двухканальных анализаторов, который позволяет технику / аналитику находить или проверять некоторые проблемы с оборудованием. Понимание того, как машина должна двигаться, очень помогает при диагностике / подтверждении условий.