ارتعاش چیست؟ روش های اندازه گیری ارتعاش

ارتعاش عبارت است از نوسان یا حرکت یک جسم به جلو و عقب. برای شروع ارتعاش، به نیروی خارجی یا داخلی نیاز است تا ارتعاش انجام شود. یعنی مقداری انرژی از طریق نیروی اعمال شده وارد شود. اما چگونه می توانیم ارتعاش را اندازه گیری کنیم؟ چارچوب مرجع برای اندازه گیری ارتعاش چیست؟ برای پاسخ به سوالات فوق همراه ما باشید. در این سری از مقالات آموزشی برنا پایش قصد داریم موضوع ارتعاش چیست؟ روش های اندازه گیری ارتعاش را کامل بررسی کنیم همراه ما باشید.

ارتعاش چیست؟

ارتعاش عدم تعادل ایستا و پویا تجهیزات است. ارتعاش عبارت است از نوسان یا حرکت یک جسم به جلو و عقب. برای شروع ارتعاش، به نیروی خارجی یا داخلی نیاز است تا ارتعاش انجام شود. یعنی مقداری انرژی از طریق نیروی اعمال شده وارد شود.

هنگامی که انرژی را برای ارتعاش سیستم وارد کردیم ، چگونه ارتعاش را مشخص می کنیم؟ دامنه و فرکانس ویژگیهای متداول هستند. هنگامی که ما با چندین مرحله ارتعاش برخورد می کنیم نیز مهم می شود. نیرویی که برای ارتعاش اعمال می کنیم مستقیماً بر ارتعاش تأثیر می گذارد. هرچه نیروی بیشتری وارد کنیم، دامنه ارتعاش بیشتر می شود. اما چه چیزی محدود ارتعاش را محدود میکند؟ وقتی سختی را افزایش میدهیم، مانند فنر دانه ارتعاش کاهش می یابد. می توان گفت 3 ویژگی فیزیکی، ارتعاش را کنترل می کند:

• جرم 
• سفتی (فنر)
• میرایی

اندازه گیری ارتعاش

ویژگی های اصلی سیگنال ارتعاش که ما اندازه گیری می کنیم:

• دامنه 
• فرکانس 
• فاز
• میدان نوسان 

1. دامنه

2. فرکانس

فرکانس معیاری برای اندازه گیری سرعت ارتعاش یک جسم است و برای شناسایی منبع ارتعاش استفاده می شود. به طور معمول فرکانس در سرعت چرخش محور بیان می شود. اگر ارتعاش فرکانس یکسانی با سرعت شفت داشته باشد، این سرعت 1X یا معادل با سرعت شفت خواهد بود. اگر دو برابر باشد 2X است. همچنین فرکانس ممکن است در تعداد دفعات چرخش در ثانیه یا هرتز، یا بر مبنای تعداد چرخش در دقیقه بیان شود. دوره ارتعاش بر حسب ثانیه اندازه گیری می شود و محاسبه متقابل در هرتز نشان می دهد. 

4. فاز

فاز یک رابطه زمان بندی ساده بین 2 رویداد است که ممکن است 2 سیگنال ارتعاش برای اندازه گیری فاز نسبی یا یک سیگنال ارتعاش و یک سیگنال مرجع کلیدی برای اندازه گیری های مطلق باشد. هر دوی اینها ویژگیهای مهم سیگنال ارتعاش هستند. 

برای اندازه گیری فاز نسبی بین 2 سیگنال ارتعاش، هر دو سیگنال باید در یک فرکانس یکسان باشند و باید در واحدهای یکسانی باشند. هر دو جابجایی، هر دو سرعت یا هر دو شتاب. هر دو سیگنال ممکن است به عنوان مرجع در نظر گرفته شوند و فاز نسبی به عنوان زاویه ای بین Oo و 180o پیشرو یا عقب مانده بیان شود.

5. شکل یا فرم

شکل یا فرم را می توان با استفاده از اسیلوسکوپ مشاهده کرد. شکل را می توان با ترکیب سیگنالهای مبدلهای مجاورت عمودی و افقی مشاهده کرد. برای اکثر ماشین آلات این حلقه برای امپدانس مکانیکی یکنواخت یا بیضی با گریز از مرکز پایین است که در آن امپدانس مکانیکی در همه جهات یکنواخت نیست. شکل می تواند نشانگر خوبی از امپدانس مکانیکی یکنواخت، بارهای پیش فرض مانند عدم هم ترازی و مالش روتور به استاتور باشد.

چارچوب مرجع برای اندازه گیری ارتعاش

هر مبدل ارتعاش را به روش متفاوتی اندازه گیری می کند، چه اندازه گیری نسبی و چه اندازه گیری مطلق، که شامل موارد زیر است:

اندازه گیری نسبی

سیستم مبدل مجاورت حرکت محور را نسبت به نوک مبدل اندازه گیری می کند. از آنجا که مبدل در نزدیکی بلبرینگ (کمتر از 6 اینچ) قرار دارد. می توان پروب مجاورتی را برای اندازه گیری حرکت محور نسبت به بلبرینگ در نظر گرفت. این نشان می دهد که مقدار ترخیص در دسترس توسط حرکت شفت گرفته شده است. اگر اتصال مبدل در اثر ارتعاش در حال حرکت باشد، این امر منجر به خروجی از مبدل می شود که به نظر می رسد شفت در حال حرکت است.

اگر شفت و مبدل مبدل در فاز با هم حرکت می کنند ، خروجی حاصل از پروب صفر خواهد بود و گویی هیچ لرزش شافتی وجود ندارد. در نصب باید دقت زیادی به خرج داد تا از بروز این وضعیت اطمینان حاصل شود.

اندازه گیری مطلق

اندازه گیری مطلق یا اندازه گیری لرزه ای با استفاده از یک مبدل سرعت یا شتاب نصب شده بر روی محفظه یاتاقان یا بدنه دستگاه انجام می شود. اندازه گیری های مطلق در مواردی که محفظه یا حرکت مسکن قابل توجه است مورد نیاز است. مبدل سرعت یا شتاب حرکت را نسبت به فضای آزاد اندازه گیری می کند، با سیم پیچ به عنوان مرجع مبدل سرعت و جرم به عنوان مرجع مبدل شتاب.

اندازه گیری مطلق شفت با اندازه گیری جابجایی نسبی شفت با استفاده از کاوشگر مجاورت و جابجایی بلبرینگ با استفاده از کاوشگر سرعت یا شتاب سنج انجام می شود. اندازه گیری سرعت یا شتاب یکپارچه می شود (یا در مورد شتاب سنج دو برابر) و سپس از جابجایی نسبی شفت کم می شود. فقط در موارد نادر جابجایی مطلق شفت یا اندازه گیری ماشین مورد نیاز است. جابجایی نسبی شفت معمولاً اطلاعات کافی را ارائه می دهد.

اندازه گیری موقعیت

اندازه گیری موقعیت شامل موارد زیر است:

موقعیت رانش محوری

این یک اندازه گیری روتور در فاصله ترانزینگ بلبرینگ است. اندازه گیری معمولاً با استفاده از دو پروب مجاورت نصب شده. در یاتاقان رانشی با رعایت یقه رانش انجام می شود. اگر این کار عملی نیست، پروب ها ممکن است در محلی نزدیک به بلبرینگ با مشاهده انتهای شافت یا یقه مخصوص نصب شوند. برای اطمینان از اندازه گیری های مطمئن ، موقعیت محوری محوری باید همیشه با استفاده از 2 مبدل انجام شود.

سیگنال مبدل ها با استفاده از یک مانیتور موقعیت رانش دوگانه رأی گیری می شود که به سیگنال ها نگاه می کند و آنها را با سطوح زنگ مقایسه می کند. اگر هر یک از سیگنال ها از مقدار اولیه زنگ هشدار از پیش تعیین شده فراتر رود، زنگ هشدار نشان داده می شود و رله حالت خود را تغییر می دهد. اگر سطوح به سطح از پیش تعیین شده دوم افزایش یابد ، مانیتور زنگ هشدار را نشان می دهد، اما مگر اینکه هر دو سیگنال از این مقدار بیشتر شود، رله حالت خود را تغییر نمی دهد.

موقعیت شعاعی

موقعیت شعاعی شافت در فاصله یاتاقان را می توان با استفاده از سیگنال Dc نصب شده از پروب مجاورت اندازه گیری کرد. سیگنال DC زمانی اندازه گیری می شود که دستگاه در حالت استراحت است. شفت در قسمت انتهایی بلبرینگ نشسته است و دوباره هنگامی که دستگاه در حال کار است دوباره اندازه گیری می شود.

با استفاده از شفت روی فیلم روغن ، از تغییر ولتاژ DC اندازه گیری شده می توان برای محاسبه موقعیت جدید خط مرکزی شفت استفاده کرد. این می تواند یک اندازه گیری بسیار مهم برای تعیین وضعیت تراز شفت و همچنین نشان دادن هرگونه سایش بلبرینگ باشد که ممکن است رخ دهد. سیگنال مورد نیاز برای اندازه گیری در پنل جلویی مانیتورها موجود است.

اندازه گیری افتراقی

برای توربین های بخار بزرگ با سیستم های شفت بلند، ممکن است اندازه گیری موقعیت محوری اضافی برای اندازه گیری موقعیت روتور در مکانی دور از بلبرینگ رانش ماشین مورد نیاز باشد.

در همه ماشین ها ، بلبرینگ رانشی به طور محکم روی پایه ماشین ثابت شده و بدلیل انبساط حرارتی در جهت محوری، بدنه ها آزادانه حرکت می کنند. برای ماشینهای بزرگ، انبساط حرارتی روتور با گسترش پوشش یکسان نخواهد بود. اندازه گیری گسترش دیفرانسیل برای اندازه گیری این تفاوت و اطمینان از عدم برخورد روتور با قطعات ثابت است.

گریز از مرکز شفت

این یک خمیدگی یا ایجاد کمان در در شفت ماشین است. با سرعت بسیار پایین شفت به ترتیب چند دور در دقیقه اندازه گیری می شود.در حالت ایده آل ، مبدل مجاورت در فاصله ای از یاتاقان نصب می شود. تا حداکثر انحراف زمانی که دستگاه با سرعت رول پایین کار می کند، تشخیص داده شود. بنابراین اندازه گیری که توسط مبدل انجام می شود. به دلیل حرکت پویا نیست بلکه یک اندازه گیری کامل از کمان شفت است.