www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
doc. Dr. Ing. Elias TOMEH e-mail:
[email protected]
© Elias Tomeh / Snímek 1
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Analýza spekter vibrací 1) Kinematické schéma, - n, z1,z2..,Typy VL , - průměr řemenic. 2) Výběr měřicích míst. 3) Spektrum vibrací udává periodické jevy v časové oblasti.
Amplituda vibrací x, v, a
Frekvence [Hz]
Nízkofrekvenční část
• Frekvence rotorové • Frekvence řemenové • Lopatková frekvence
• Zubové frekvence
Středněfrekvenční část
Vysokofrekvenční část
• Ložiskové frekvence © Elias Tomeh / Snímek 2
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Různé poruchy - frekvenční analýza Amplituda vibrací x, v, a
Ve frekvenčním spektru hledáme
Frekvence [Hz]
-Harmonické frekvence: násobkem základní frekvence 2x, 3x, 4x ….. -Subharmonické frekvence: 1/3, 1/4, 1/5 … základní frekvence. -Interharmonické frekvence: 1/2, 1,5, 2,5 … základní frekvence. -Postranní pásma: Vznikají kolem základní nebo harmonické složky. © Elias Tomeh / Snímek 3
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Analýza závad Mezi obvyklé zdroje vibrací patří především: • • • • • • • • •
Nevyváženost rotorů Nesouosost hřídelů Ohnutý hřídel Mechanické uvolnění Řemenové a řetězové převody Valivá a kluzná ložiska Ozubená soukolí Elektromotory Rezonance
© Elias Tomeh / Snímek 4
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Nevyváženost rotorů
© Elias Tomeh / Snímek 5
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Nesouosost hřídelů a) Nesouosost rovnoběžná
Rovnoběžná nesouosost • Výrazné radiální vibrace. • Fázový posun v radiálním směru na spojce 180° . • Převládá druhá harmonická otáčkové frekvence. © Elias Tomeh / Snímek 6
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
b) Nesouosost úhlová
Úhlová nesouosost • Výrazné axiální vibrace. • Fázový posun v axiálním směru na spojce 180° . • Výrazné složky 1H, 2H případně 3H otáčkové frekvence (2H překročí 50% 1H). © Elias Tomeh / Snímek 7
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Nesouosost hřídelů
© Elias Tomeh / Snímek 8
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Ohnutý hřídel - Ohnutý hřídel na dvou podporách
- Ohnutý převislý hřídel
Projev ohnutého hřídele ve spektru vibrací - Dochází k velkým axiálním vibracím v protifázi (180o). - Dominantní je také radiální amplituda fR ve fázi. - Objevují se amplitudy s 2x (i 3x) fR a to v axiálním i radiálním směru. © Elias Tomeh / Snímek 9
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Mechanické uvolnění -Projevuje se vysokými amplitudami harmonických složek (2x; 3x fR), -Subharmonickými složkami otáčkové frekvence (1/2x; 1/3x;…) -Interharmonickými složkami (1,5x; 2,5x).
- V případě uvolněného základu je fáze mezi těmito objekty 180°. - U prasklého rámu může být amplituda a fáze chaotická. © Elias Tomeh / Snímek 10
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Ložiskové uvolnění mm/s
Radiálněě Radiáln
10 3.1 1 0.31
.5X 1X 1.5X 2X
3X
• Případy:
-vůle ložiska v domku -vydření hřídele v místě vnitřního kroužku valivého ložíska -velké vůle v ložiscích • Často řada harmonických složek - 20H i více • Subharmonické 1/2, 1/3, ... 1/n • Neustálená fáze © Elias Tomeh / Snímek 11
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Řemenové převody - Problémy řemenic a) Nesouosost řemenic Vysoké amplitudy na rotorových frekvencích v axiálním směru
© Elias Tomeh / Snímek 12
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
b) Excentricita řemenice
© Elias Tomeh / Snímek 13
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
c) Rezonance řemene
© Elias Tomeh / Snímek 14
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
HYDRAULICKÉ A AERODYNAMICKÉ SÍLY
© Elias Tomeh / Snímek 15
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
A. PRŮCHOD LOPATEK Tato frekvence vždy existuje u čerpadel, ventilátorů a kompresorů. Frekvence od průchodu lopatek = počet lopatek x frekvence otáčení
Závada
Identifikace
Pokud je mezera mezi rotujícími lopatkami a statorovým difuzorem po obvodu nerovnoměrná.
Velká amplituda fL a jejích harmonických násobcích.
když jsou použity prudké ohyby potrubí (nebo kanálu), když existují překážky, které narušují proudění, v důsledku špatného nastavení tlumičů nebo tehdy, když je rotor čerpadla nebo ventilátoru umístěn excentricky ve skříni.
Velká amplituda na frekvenci fL.
Kroužek oběžného kola se zadře na hřídeli nebo když se uvolní svary lopatek.
Frekvence fL(nebo její harmonický násobek) souhlasí se systémovou vlastní frekvencí. © Elias Tomeh / Snímek 16
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
B. TURBULENTNÍ PROUDĚNÍ Turbulence se v proudění často vyskytuje u dmychadel v důsledku odchylek tlaku nebo rychlosti při průchodu vzduchu ventilátorem a připojenými kanály.
Turbulence: generuje náhodné, širokopásmové vibrace v pásmu od 50 do 2000 cyklů/minutu.
Utržené rotující proudění (surging) v kompresoru: objeví se vysokofrekvenční vibrace.
Nadměrná turbulence: může rovněž budit širokopásmové vysokokofrekvenční vibrace. © Elias Tomeh / Snímek 17
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
C. KAVITACE -Kavitace může být značně ničivý jev pro vnitřní části čerpadel, pokud není odstraněna. -Kavitace je obvykle způsobena nedostatečným vstupním průtočným množstvím. -Indikuje nedostatečný tlak v sání. Může zejména docházet: - k erozi oběžných lopatek. - často je slyšet zvuky, jakoby se čerpadlem sypal „štěrk“. - může být přítomna při jedné prohlídce a při druhé ne (pokud byly provedeny změny v nastavení sacího ventilu).
Ve spektru vibrací se projevuje náhodnou širokopásmovou energii s vyššími frekvencemi, která je někdy superponována na harmonické násobky frekvence od průchodu lopatek fL.
© Elias Tomeh / Snímek 18
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady kluzných a valivých ložisek Závady kluzných ložisek jsou: a) b) c)
Opotřebení, problémy s vůlí Nestabilita olejového filmu – WHIRL (víření oleje) Nestabilita oleje – WHIP (tlučení oleje)
a)
Opotřebení, problémy s vůlí
© Elias Tomeh / Snímek 19
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady kluzných ložisek b) Nestabilita olejového filmu – WHIRL (víření oleje) Ve spektru vibrací se projeví na 0,40 – 0,48 násobku otáčkové frekvence.
© Elias Tomeh / Snímek 20
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady kluzných ložisek c) Nestabilita oleje – WHIP (tlučení oleje) Může se objevit tehdy, když je stroj provozován na, nebo nad dvojnásobkem kritické otáčkové frekvence rotoru. OIL WHIP „tlučení oleje“
Otáčky
OIL WHIRL OIL WHIRL “víření“ „víření“
kritické otáčky
provozní otáčky
Frekvence [Hz]
© Elias Tomeh / Snímek 21
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady valivých ložisek – Závady vnitřního kroužku fi – Závady klece valivého ložiska fk – Závady vnějšího oběžného kroužku fo – Závady valivého tělíska ložiska fv
© Elias Tomeh / Snímek 22
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Rotorová nesouosost Rotorová nevyváženost Radiální předpětí ložiska
Nesouosost vnějšího kroužku
Prokluzování kroužku v ložiskovém domku Závada mazaní © Elias Tomeh / Snímek 23
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 1) Normální stav - obvykle i za normálního stavu jsou ve spektru přítomné nižší harm. fz a jejich postranní pásma..
© Elias Tomeh / Snímek 24
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 2) Tření v ozubení - generuje vlastní frekvenci ozubeného kola a zesiluje některé nižší harmonické zubové frekvence včetně jejich postranních pásem
© Elias Tomeh / Snímek 25
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 3) Přetížení zubů - výrazně zesiluje první harmonickou zubové frekvence a její postranní pásma
© Elias Tomeh / Snímek 26
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 4)Excentricita ozubeného kola a boční vůle zesiluje postranní pásma okolo fz pastorku a kola.
© Elias Tomeh / Snímek 27
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 5) Nesouosost ozubených kol - obvykle zesiluje druhou harmonickou fz a její postranní pásma
© Elias Tomeh / Snímek 28
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady elektromotorů 1)
Excentricita statoru mm/s
10 3.1 1 0.31
1X fS
2x fS
Druhá harmonická síťové frekvence fS
© Elias Tomeh / Snímek 29
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady elektromotorů 2) Excentrický rotor Excentrické rotory generují 2∙fS s postranními pásmy s frekvencí průchodu pólů fP.
© Elias Tomeh / Snímek 30
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Závady elektromotorů 3) Prasklé rotorové tyče elektromotoru
Prasklé rotorové tyče, postranní pásma okolo frekvence průchodu rotorových tyčí fRT s frekvencí skluzovou fSK. fRT = počet rotorových tyčí * RPM
Uvolněné rotorové tyče postranní pásma s frekvencí síťovou okolo frekvence 1x a 2x fRT fRT …. frekvence průchodu rotorových tyčí © Elias Tomeh / Snímek 31
www.kvm.tul.cz
_____________________________________________________________________________________
Děkuji Vám za pozornost
© Elias Tomeh / Snímek 32
