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相位的重要作用
【相位的作用】
根据现场经验,要想准确给出设备可能存在的问题,相位分析比不可少,所以大家在选用仪器时,最好选择另陛可以进行相位(特别是交叉相位)分析的仪器。
下面的这篇文章给出了相位分析的重要性!
振动分析是门学问。
它是基于70%的经验和30%的课堂培训和自学。
这需要多年才能成为一个自信和有能力的振动分析师。
当分析错误了,给出的检维修建议也将是不正确的。
振动分析师都不想做出错误的指示。
在企业里,信管是以少成多,但一次错误就会毁掉大部分信嘗。
把振动传感器放在轴承壳体上,然后连到振动分析仪,分析仪给出波形和频谱,得到时间、频率和振幅信息(图1)。
这些数据是振动分析的基础。
它包含了设备的几乎所有的机械和电气缺陷特征。
Figure:
LVibrationWavefonnandSpectrum
振动分析过程包括确走振动的严重程度,明确振动频率和振型,区分机械或电气元件振动峰值和模式r形成结论,如果有必要f给出维修建议。
每个参与振动分析的人都知道,振动分析不容易也没有实现自动化。
你有没有想过为什么?
这里有几个原因:
1)机器有多种缺陷:
振动模式,我们在学习和培训中的书里读到的,和现实所见不一样。
我们学习机械和电气故障,是从单一故障的角度,就好像设备总是只有一种故障导致大的振动。
机器通常有一个以上的故障产生振动。
至少,所有的机器都有一走的不平衡和不对中。
当冥他故障发展时,波形和频谱很快就会变得复杂,难以分析。
振动数据就不再和我们所学到的故障模式一致To
2)因果振动:
每个作用力,都会激起一个响应。
我们所测星的一些振动是受冥他问题的影响。
例如,引起转子不平衡的力可以使机器产生不对中松动或摩擦。
就像你的;气车,当一个轮胎失去平衡时,车上所有的东西都会跟着揺响。
3)许多故障类型有相似的故障特征:
由于转子以特走速度旋转,振动是一种周期性的力,许多机械和电气故障表现出相似的频率特征,难以区分。
有一种诊断技术,它能很快找到振动问题的根源。
这可能是最强大的振动诊断技术了,它已经存在了,但没有得到普遍的关注,而且很少找到有关这个问题的好资料。
这是什么技术?
这就是相位分析。
什么是相位
相位是转动部件,在任何时刻,相对于固走点的位置。
相位为我们提供了振动方向。
就像图2的应用。
Figure2.Enginetuningusingatiminglightisphaseanalysis.
Figure2.Enginetuningusingatiminglightisphaseanalysis.
在机器或结构上r送行相位测呈,来评估揭示部件间的相对位移。
振动分析中,有绝对相位和相对相位之分。
绝对相位测量,是用一个传感器和一个转速表,参照旋转轴上的标记,如图3。
在每个测量点,分析仪计算出转速触发点与下一个正波形的振动峰值之间的时间。
这个时间间隔被转换为度数并显示为绝对相位(图4)。
1倍频或高频同步振动都能测量相位(半倍频也可测出相位)。
绝对相位用于转子动平衡。
Figure3・AbsolutePhaseMeasurement
Rodino
Vitrattc
Sensor
Wbgfpcm
Figure4.Absolutephaseiscalculatedbet.-.«eathetachs>onalandvibratkxi-waveform
Figure4.Absolutephaseiscalculatedbetweenthetachsignalandvibration
waveform.
相对相位测星,使用两个或更多(相似类型)振动传感器的多通道振动分析仪。
分析器必须能够测量交叉通道相位。
一个单轴传感器作为固走的参考,并在机器上某个位置(通常在轴承座)。
另一个单轴或三轴传感器一次移动到其他测试点(图5)。
在各个测试点,分析器比较固走和动态传感器之间的波形。
相对相位就是波形的时间差转换成的角康差。
相对的相位不霁要转速表,任何频率都能测量。
Figure5・RelativePhaseMeasurement
”助積“
Somcc
•va^rocm
Figure6・RelativePhaseCalculatedBetween7\/voVibrationWaveforms
这两种类型的相位测量是很容易的。
相对的相位是最方便的方法,不需要停机安装反光芾。
相位
可在任何频率下测量。
大多单通道振动分析仪可以测呈绝对相位。
多通道振动分析仪象某公司的
(图7所示)可测呈绝对和相对相位。
Figure7・PruftechnikVibXpert2・ChannelVibrationAnalyzer
什么时候用相位分析每个人都零要相位分析。
当需要确认问题机组的振动根源,或者需要确认振动的疑似来源,就霁要做相位分析。
相位分析的测星点,可以仅是轴承上的点,或者机组从基础到轴承壳体上的点。
以下是如何利用相位分析振动的例子。
软脚
软脚术语是用来描述机架变形。
它电机,泵或冥他组件的地脚不平整,安装的松紧或许多冥他的事情,比如加工误差,弯曲或扭脚和不平坦的安装面引起的。
软脚増加了振动,导致轴承、密封盒联轴器承受了额外的力。
电动机的软脚,导致走子和转子间的不均匀的气隙,振动表现2倍频的线频率。
优秀的激光对中系统,在机器软脚时,可利用一次松动一个地脚的方法,来验证软脚。
运行中的机器,利用相位可识别软脚。
测呈t也脚和安装面间的垂直相位,如果连接牢靠,两者的相位应该是一样的。
如果相位差超过20度,地脚偏软,机架开裂或脆弱。
图8就是软脚的相位变化图。
Figure8.AphaseshiftboMwnthefootandmountmayindicat©softfoot.
Figure8・Aphaseshiftbetweenthefootandmountmayindicatesoftfoot.
轴頂翘起或轴弯曲
相位用来检查轴承翘起或轴弯曲。
沿轴承箱体四个轴向方向测星相位,如果轴承翘起或轴弯曲,
每个方向的相位是不同的。
如果轴是直的r轴承没有翘起,所测相位应该是一致的(图9)。
确认不平衡
一个周期一次的径向振动,通常表示转子的不平衡,用相位来证明不平衡的问题。
为了确认不平衡,可以测呈轴承箱上水平和垂直测点的相位差。
如果这个差值接近90度,另吆问题多为不平衡(图10)°如果相位差接近0度或180度,一次的每转径向振动通常是指转子的不平衡。
使用阶段,以证明不平衡的问题。
确认不平衡,测量在轴或轴承座的水平和垂直相位。
如果相位值
之间的差为大约90度,但问题是转子的不平衡量(图10)。
如果相位差是接近零或180度时,
该振动是由反作用力所引起的,一个偏心轮和轴不对中多会引起反作用力。
Figure:
L0.HorizontaltoVerticalPhaseShiftofabout90DegreesConfirms
Unbalance
松动,弯曲或扭转
相位被用于检测结构的连接松动,以及因为脆共振引起的弯曲或扭曲。
为检查松动,测量图
11箭头所示中的每一个垂直连接点。
连接松动,会有180度的反向,连接牢靠就不会发生反向。
Loosejoint
Bearing
FanPedestal
SolePlate—
Concrete—BFloor__L
Figure11.Aphaseshiftbetweenboltedjointsindicateslooseness.
Figure11.Aphaseshiftbetweenboltedjointsindicateslooseness.
轴不对中用相位很容易判断轴对中情况。
测星每个轴承水平、垂直和轴向的相位,用图12所示的表或气泡记录下值,对比联轴器两侧各部件的水平相位,重复这个步骤,对比垂直相位。
好的对中,在轴承之间或联轴器两侧的部件之间,没有相移,图12在联轴器两侧的相位,有180度反向。
轴向是同相的r这个数据表明设备存在平行不对中。
PhaseandMagnitudeBubbleOiagram
Figure12.PhaseDataIndicatesParallelShaftMisalignment
工作变形分析
不用比较表格或气泡中的相位值,ODS可用来绘制动态的机器图。
ODS是一种测量技术,可分析转动设备和结构的移动,是相位分析的延伸,可根据测量的时域波形或者相位和幅值数据来模拟机器的模型。
可视化的动画方便了诊断问题。
ODS测试也能辨别很多机器故障和共振,像松动.软脚、断焊、不对中、不平衡、共振产生的弯曲或扭曲,结构脆弱和基础问题等。
图13是简单的三维耦合轴的ODS图r相位和幅值是通过涡轮发电机上永久安装的X和Y向位移探头所测量。
表中数据被ODS软件用来模拟制作高低压缸和发电机轴的简单动画。
表格右边
的图r是从ODS动画中截取的r表面了每根轴的振动模型r以及3600转每分时r轴间相对的运动。
Figure13.ShaftOperationalDeflectionShape]
Figure13・ShaftOperationalDeflectionShape
许多机器振动,由于恶化的基础,松动r支犀结构的共振,轴承的其他问题。
相位测量可以在机器和基础上,布置成百个测试点。
好的ODS软件使得大呈的相位和振值分析更加容易。
图14是立式泵的ODS结构图。
Figure14.VerticalPumpOperationalDeflectionShapeStmctureDrawing
结论
基于状态的振动测试是可堂性维护的一个重要组成部分。
振动传感器,仪器和软件都能够提供有关机器运行状况的关键信息。
相位分析是一个非常强大的诊断工具。
每一次振动分析都应采用相位分析r以提高振动分析的准确性。
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