Rozbieg i wybieg drganiowy maszyny

W jednej z publikacji [Rezonans maszyn i konstrukcji] wskazaliśmy techniki wykrywania częstotliwości naturalnych, z wykorzystaniem funkcji Bump Test (test uderzeniowy) analizatora Adash VA-5 Pro oraz z wykorzystaniem kamery wzmacniającej ruch Iris M™.

Istnieje jednak jeszcze inna, sprawna metoda detekcji pracy w rezonansie maszyny, konstrukcji lub całej struktury. W dalszej części przybliżymy wykorzystanie modułu Rozbieg – Wybieg analizatora drgań VA-5 Pro lub VA-3 Pro, do wyznaczenia precyzyjnego zakresu prędkości obrotowych maszyny, które muszą być wykluczone, aby zapewnić niezawodną i bezpieczną pracę maszyny, bez nadmiernego poziomu wibracji.

Rozbieg – Wybieg maszyny z pomiarem drgań

Dla wielu osób zajmujących się wibrodiagnostyką maszyn, moduł Rozbieg – Wybieg wydaje się skomplikowanym narzędziem i budzi lęk przed użytkowaniem, ale krótko opiszemy podstawowe funkcje, które okażą się bardzo przydatne, w pracy diagnosty wibracyjnego.

W miernikach wibracji i analizatorach drgań, podobnie jak w modułach Ścieżki i Analizatora urządzeń Adash, pomiar zwyczajowo następuje na życzenie operatora, to znaczy przyciskiem „START” lub „ZAPIS” decydujemy o zarejestrowaniu danej lub zestawu danych diagnostycznych. Mamy zatem najczęściej jeden pomiar w określonej chwili czasowej, który możemy ewentualnie powtórzyć i zapisać.

Widok danych zapisanych podczas pomiarów diagnostycznych – zapis wykonany jednokrotnie – jeden punkt na trendzie wartości ogólnych drgań Vrms, jedno widmo, jeden przebieg czasowy.

Rysunek 1. Podgląd zestawu danych wibracyjnych, zebranych modułem “ŚCIEŻKA”, w jednej chwili czasowej.

Zasadnicza cecha modułu Rozbiegu – Wybiegu, to zapis danych pomiarowych drgań nie w jedne chwili czasowej, ale w wielu momentach, wg ustalonego wyzwalacza. Najczęściej takim wyzwalaczem jest czujnik prędkości obrotowej (laser tacho), który mierząc aktualną prędkość wału maszyny, pozwala na sukcesywne zapisywanie danych, gdy prędkość obrotowa zmieni się o zdefiniowaną wcześniej wartość.

Wyobraźmy sobie zatem, że postanowiliśmy zebrać charakterystykę drgań maszyny, w szerokim zakresie prędkości obrotowych, załóżmy od 500 obr./min do 3000 obr./min, z krokiem co 50 obrotów, co daje 50 zapisów. O ile 50 krotne przyciśnięcie zapisu pomiaru, bez modułu Rozbieg- Wybieg, nie byłoby prawdopodobnie wielkim wyzwaniem, to już precyzyjne wyzwolenie pomiaru, dokładnie w momencie, kiedy obroty wzrosły o 50 obr./min na minutę, nie jest proste.

Korzystając zatem z modułu Rozbieg – Wybieg, ustalamy krok prędkości, co jaki dane zostaną zapisane, a także możemy zdefiniować zakres, w jakich prędkościach dane będą zbierane.

Rysunek 2. Przebieg wartości skutecznej prędkości drgań Vrms oraz obrotów, w czterokanałowym rozbiegu pompy.

Konfiguracja wyzwalacza w module Rozbiegu – Wybiegu drganiowego.

Jak w każdym module pomiarowym analizatorów Adash, zaczynamy od utworzenia projektu i zdefiniowania wielkości pomiarowych, jakie chcemy uzyskać na wykresach. Możemy dodać wiele pomiarów, jak wartości ogólne Vrms, widma, przebiegi czasowe, amplituda + faza itd., naturalnie z tylu kanałów, ile jest potrzebne, na przykład z 3 kanałów w VA-3 Pro lub z 4 kanałów w VA-5 Pro. Dane zebraną będą synchronicznie w każdym przypadku. Poniżej okno wyboru danych pomiarowych z całą listą analiz.

Rysunek 3. Konfiguracja wielkości pomiarowych w projekcie Rozbiegu – Wybiegu.

Konieczne jest również zdefiniowanie źródła wyzwalacza. Dla wyznaczania rezonansów posłużymy się źródłem wyzwalacza tacho, czyli laserowym czujnikiem prędkości obrotowej maszyny.

Następnie przechodzimy do najważniejszej konfiguracji, czyli do konfiguracji wyzwalacza, w MENU głównym.

Rysunek 4. Ustawienia wyzwalacza w MENU analizatora VA-5 Pro.

W menu „Ustawienia Wyzwalacza” definiujemy w pierwszej kolejności Tryb Wyzwalacza Analizatora, jako „Powtórzeniowy” i przechodzimy do „Trybu Wybiegu”, gdzie mamy aż 6 strategii zapisu.

1. ASAP – tak szybko, jak to możliwe.

Rysunek 5. Typ Wybiegu – ASAP.

Każda wielkość pomiarowa zostanie zapisana co czas, wynikający z konieczności wykonania danego pomiaru. Gdy zdefiniujemy typową wartość Vrms, wyliczaną z danych jednosekundowych, oraz gdy jednocześnie ustawimy, z tego samego kanału widmo, które potrzebuje na przykład 4 sekundowych danych, nasz rozbieg będzie zawierał dane zarówno Vrms jak i widma, zebrane co 4 sekundy w trybie ASAP, ponieważ najdłuższy, konieczny bufor danych do takich pomiarów wynosi 4 sekundy, ze względu na dłuższy czas potrzebny na widmo niż na Vrms. Możemy również zdefiniować widełki prędkości obrotowej, w jakich dane będą zapisywane.

2. Ręczny

Rysunek 6. Tryb wybiegu – ręczny.

W ręcznym trybie analizator będzie oczekiwał na naciśniecie przycisku „START”, w celu zarejestrowania pomiarów. Jest to rzadko używany tryb, pozwalający na ręczną kontrolę, gdy na przykład nie mamy możliwości dokonania pomiarów tacho, ale operator nastawia dla nas żądaną wartość obrotów i otrzymujemy taka informację przez telefon lub odczytujemy z falownika i sami decydujemy, kiedy pomiar ma być zapisany.

3. Prędkość

To najczęściej używany tryb, pozwalający na zapis w zależności od zmiany prędkości obrotowej maszyny.

Rysunek 7. Tryb wybiegu – prędkość.

Każda wielkość pomiarowa zostanie zapisana co ustalony zakres zmiany obrotów na przykład 50 obr./min, uwzględniając czas, wynikający z konieczności wykonania danego pomiaru. Gdy zdefiniujemy typową wartość Vrms, wyliczaną z danych jednosekundowych, oraz gdy jednocześnie ustawimy, z tego samego kanału widmo, które potrzebuje na przykład 4 sekundowych danych, nasz rozbieg będzie zawierał dane zarówno Vrms jak i widma, zebrane co ustaloną zmianę obrotów 50 obr./min, ale nie częściej niż co 4 sekundy, ponieważ najdłuższy, konieczny bufor danych do takich pomiarów wynosi 4 sekundy, ze względu na dłuższy czas potrzebny na widmo niż na Vrms. Zazwyczaj zarejestrowanie danych z małym krokiem obrotów wymaga ręcznego sterowania maszyny lub wystarczająco długiej „rampy”.  Możemy również zdefiniować widełki prędkości obrotowej, w jakich dane będą zapisywane.

3. Czas

Rysunek 8. Tryb wybiegu – czas.

Każda wielkość pomiarowa zostanie zapisana co ustalony zakres zmiany czasu, na przykład 5 s, uwzględniając czas, wynikający z konieczności wykonania danego pomiaru. Gdy zdefiniujemy typową wartość Vrms, wyliczaną z danych jednosekundowych, oraz gdy jednocześnie ustawimy, z tego samego kanału widmo, które potrzebuje na przykład 4 sekundowych danych, nasz rozbieg będzie zawierał dane zarówno Vrms jak i widma, zebrane co ustaloną zmianę czasu, ale nie częściej niż co 4 sekundy, ponieważ najdłuższy, konieczny bufor danych do takich pomiarów wynosi 4 sekundy, ze względu na dłuższy czas potrzebny na widmo niż na Vrms. Zazwyczaj zarejestrowanie danych, z małym krokiem czasu, wymaga trybu „Tak szybko jak to możliwe wszystko” lub modyfikację parametrów pomiarów, w celu zbierania krótszego bufora. Możemy również zdefiniować widełki prędkości obrotowej, w jakich dane będą zapisywane.

4. Czas lub prędkość

Rysunek 9. Tryb wybiegu – czas lub prędkość.

Jak sama nazwa wskazuje, zasada zawiera warunek zmiany prędkości lub czasu i dane są zapisywane w zależności, co wystąpi wcześniej: zmiana obrotów o 50 obr./min lub czas o 5 sekund.

6. Tak szybko, jak możliwe wszystko

Rysunek 10. Tak szybko, jak możliwe wszystko.

Tryb jest podobny do trybu ASAP, z małym wyjątkiem. Każda wielkość pomiarowa zostanie zapisana co czas, wynikający z konieczności wykonania danego pomiaru. Gdy zdefiniujemy typową wartość Vrms, wyliczaną z danych jednosekundowych, oraz gdy jednocześnie ustawimy, z tego samego kanału widmo, które potrzebuje na przykład 4 sekundowych danych, nasz rozbieg będzie zawierał dane Vrms zebrane co najkrótszy możliwy czas dla tego parametru, czyli co 1 sekundę, a widma, zebrane co 4 sekundy, ponieważ konieczny bufor danych dla widma wynosił 4 sekundy. Możemy również zdefiniować widełki prędkości obrotowej, w jakich dane będą zapisywane.

Wyznaczanie częstotliwości rezonansowej w rozbiegu synchronizowanym czujnikiem Tacho.

Po zarejestrowaniu danych i przetransferowaniu ich do oprogramowania DDS zarówno graficznie, jak i liczbowo wyznaczymy zakres pracy maszyny w rezonansie.

Rysunek 11. Widok podsumowania danych, zebranych podczas pomiarów ramy z widocznym rezonansem.

Rysunek 12. Widok rezonansu w układzie obroty – amplituda.

Rysunek 13. Widok rezonansu w widmie wodospadowym.

Rysunek 14. Widok rezonansu w relacji do obrotów, z zaznaczonymi limitami, wg ISO 20816.

Korzystając z modułu rozbiegu – wybiegu, błyskawicznie i na różne sposoby jesteśmy w stanie wskazać zakres obrotów, w jakich drgania przekraczają dopuszczalne limity drgań. Taki zakres obrotów winien być wykluczony z obszaru pracy operacyjnej maszyny, a jeżeli jest to niemożliwe, ze względów procesowych, należy dokonać zmian konstrukcyjnych, aby zmienić częstotliwości naturalne maszyny w obszar nieoperacyjny.  

Jeśli masz problem z podwyższonymi drganiami w pewnym obszarze obrotów maszyny lub instalacji, być może wchodzi ona w groźny obszar rezonansu, który na skutek podwyższonych poziomów drgań prowadzi do pęknięć zmęczeniowych i destrukcji maszyny. Skontaktuj się z VIMS, a nasi certyfikowani diagności pomogą ci zdiagnozować problem i zarekomendować rozwiązanie, zanim dojdzie do poważnej awarii.