Czy potrafisz wykreślać orbity drgań przy wykorzystaniu analizatora i oprogramowania wibrodiagnostycznego?
Jeśli jesteś nieco głębiej zaznajomiony z tajnikami diagnostyki drganiowej, zapewne spotkałeś się z problemem wykreślania orbit drgań.
Zobacz, jak sprzęt pomiarowy i oprogramowanie Adash DDS wspomaga diagnostykę turbozespołów.
Pomiary wykorzystujące wykreślanie orbit drgań są szczególnie przydatne dla łożysk ślizgowych, a także wiążą się z wykreślaniem promieniowego położenia czopa wału. Informacja o trajektorii ruchu pozwala między innymi wnioskować, czy wał, film olejowy oraz panew pracują prawidłowo. Najszerzej stosuje się tego typu diagnostykę drganiową w obszarze pomiarów turbin, czy też turbozespołów parowych.
Rysunek 1. Widok synchronicznie zarejestrowanych przebiegów czasowych przemieszczenia drgań i wykreślona dla nich orbita; źródło: Adash
Wykreślanie orbit
Wykreślanie orbit można wykonać z pomocą czujników drgań bezwzględnych – akcelerometrów, ale w praktyce największą wartość mają pomiary rzeczywistych przemieszczeń, dokonywanych za pomocą czujników drgań względnych – sond zbliżeniowych typu “proximity probe”. Faktem jest, że ich montaż w celu pomiarów doraźnych jest kłopotliwy. Na szczęście łożyska turbozespołów zwyczajowo opomiarowane są fabrycznie, za pomocą czujników drgań względnych, a sygnał napięciowy jest dostępny w kasetach zabezpieczeń, na złączach buforowych. Korzystając z odpowiednich kabli sygnałowych wibrometru, uzyskujemy dostęp do napięciowego, dynamicznego, sygnały drganiowego, odwzorowującego rzeczywiste przemieszczenia wału, względem obudowy łożyskowej. Jest to liniowo-zależny sygnał napięciowy, o typowej czułości 7,87 V/mm (200 mV/mil). Istotną cechą, niezbędną do prawidłowego wykreślenia wykresu orbity jest oprócz pomiaru przebiegu czasowego pomiar fazy. Można tego dokonać na różne sposoby, ale w praktyce wykreślanie orbit dokonywane jest w minimum dwukanałowych analizatorach drgań, gdzie dwa wzajemnie prostopadłe czujniki drgań względnych, mierzą w tym samym czasie (synchronicznie) wartość przemieszczeń, co pozwala ustalić oprócz amplitudy, wzajemne przesuniecie fazowe, miedzy pochodzącymi z nich sygnałami.
Rysunek 2. Położenie kątowe czujników drgań i ich wzajemne zależności fazowe; żródło: Adash
Nie tak dawno jeszcze tego typu pomiary dokonywane były jedynie przez niezwykle kosztowne przyrządy. Obecnie znakomite wyniki w obszarze pomiarów orbit można uzyskać już za pomocą relatywnie niedrogiego (poniżej 20 000 PLN), trzykanałowego analizatora drgań Adash A4300 VA 3Pro. Naturalnie, wszelkie bardziej zaawansowane wibrometry Adash, takie jak VA-4 Pro II, czy też najnowszy VA-5 Pro, wspierają tego typu pomiary drgań i pozwalają na analizę, w profesjonalnym oprogramowaniu wibrodiagnostycznym DDS. Wystarczy doposażyć analizator drgań we wspomniane kable do wyjść buforowych.
Prawidłowy pomiar i diagnostyka drgań jest możliwa jedynie przy prawidłowej konfiguracji pomiarów, tzn. ustawień analizatora drgań oraz oprogramowania służącego do wibrodiagnostyki. Pamiętamy już, żeby wprowadzić odpowiedni typ sygnału z czujników drgań (napięciowy) oraz ich czułość, a także położenie kątowe. Jeśli udało nam się zarejestrować niezbędne przebiegi drgań, z dwóch kanałów synchronicznie, możemy przystąpić do analizy, w oprogramowaniu diagnostycznym DDS.
Filtrowany wykres orbity
W dalszej części zajmiemy się filtrowanym wykresem orbity. Możemy wykreślić orbitę z niefiltrowanego wykresu, ale składowe sygnału o różnych częstotliwościach powodują, że wykres niefiltrowany może stać się mało czytelny. Stosując filtrowany wykres orbity, skupiamy się najczęściej na pierwszej obrotowej wału, tj. częstotliwości charakterystycznej dla liczby obrotów wału na minutę, podzielonej przez 60, przez co wyznaczamy liczbę obrotów wału na sekundę. Znając tę liczbę, otrzymujemy dokładnie wyznaczoną częstotliwość w Hz. Prędkość obrotowa wału oznaczana jest jako 1x, tj. pierwszy rząd, a zaaplikowanie filtracji wąskopasmowej dla tej częstotliwości, pozwala pozbyć się pozostałych składowych, które jak zostało wspomniane, zakłócają obraz orbity wału.
Rysunek 3. Przykład wykresu orbity drgań względnych, dla sygnału niefiltrowanego (z lewej) I filtrowanego (z prawej); źródło: Dariusz Pabian
Wykorzystanie czystych przebiegów sinusoidalnych
W oprogramowaniu DDS, filtrowany wykres orbity dostępny jest dla filtrowanej komórki danych orbity. Łatwo wybrać rzędy (1x, 2x, itd.), które zostaną wykorzystane do rysowania orbity. Wykreślony wykres będzie zawierał matematyczną ekstrapolację z wykorzystaniem czystych przebiegów sinusoidalnych (o amplitudzie i fazie, każdego wybranego rzędu). Istnieje również możliwość wygenerowania tego typu wykresu, z dwóch niezależnych komórek danych. Wystarczy wybrać dwie komórki z danymi w rzędach, zgodnie z zasadami tworzenia multiwykresów.
Rysunek 4. Wykres orbity przemieszczeń, wykreślonej dla kanałów A i B; źrodło: Adash
Niezbędnym krokiem do wykreślenia wykresu orbity jest użycie stosownej komórki danych. Oprogramowanie DDS predefiniuje komórkę danych orbity, dedykowaną do pomiarów tego typu. Konfiguracja jest podobna do ustawień podstawowego przebiegu czasowego, z wyjątkiem kilku specyficznych ustawień, widocznych w tabeli 1.
| Typ wykresu: | |
| Sygnał czasowy A / Sygnał czasowy B | sygnał czasowy wyświetlany jest na wybranych kanałach |
| Orbita | wyświetla orbitę z dwóch kanałów przebiegów czasowych (położenie kątowe czujników 2 D musi być prawidłowo zdefiniowane) |
| Orbita A B | orbita i obydwa sygnały czasowe są wyświetlane jednocześnie |
| Wykreślanie środkowego położenia wału: | |
| Szczelina A/ Szczelina B | trend szczeliny A i B |
| Linia środkowa | jeden, dwuwymiarowy wykres szczeliny A i B |
Tabela 1. Specyficzne ustawienia wykresów orbit w oprogramowaniu wibrodiagnostycznym DDS.
Wykres linii środkowej wyświetla rzeczywistą, promieniową pozycję wału w łożysku ślizgowym.
Luz łożyskowy jest definiowany w tabeli „Inne”, w zakładce właściwości.
Podwójne kliknięcie lewego klawisza myszy, wyświetla dodatkowo wartości prędkości obrotowej na wykresie. To samo podwójne kliknięcie wyłącza wartości prędkości obrotowej.
Rysunek 5. Wykres luzu łożyskowego z naniesionymi wartościami prędkości obrotowej; żródło: Adash
Na rysunku 6 zaprezentowano konfigurację w drzewie pomiarów oraz widok wszystkich analiz wykonywanych podczas dwukanałowych pomiarów orbit, w oprogramowaniu DDS.
Rysunek 6. Widok analiz dwukanałowych w oprogramowaniu DDS; żródło: Adash
Jeśli zaskoczyły cię prezentowane możliwości i zainteresowany jesteś dalszymi szczegółami związanymi z zaawansowanymi analizami w oprogramowaniu DDS Adash, a szczególnie z pomiarami turbozespołów, zapraszamy do kontaktu: info@vims.pl
