النظرية والممارسات المتوازنة: قضايا التشويه في توربينات صناعية

وتتوقف شدة الإهتزازات الناتجة عن اختلال التوازن على عوامل متعددة تشمل الكتلة الدافئة، وسرعة التشغيل، والثبات، وحجم وموقع الكريستك الجماعية، وغياب الروتور هو سبب مشترك لاهتزازات الروتين المتزامنة التي يتم اكتشافها باستخدام أجهزة الاستشعار غير المتنازعة للقرب أو أجهزة الاستشعار الأخرى للاهتزاز، التي تظهر عادة كعنصر قوي في السرعة الأولى (الثورة الواحدة).

المسائل المتعلقة بالاعتداء على الغير والتكافل

وقد تسبب العديد من الضغوط التشغيلية مشاكل مثل اختلال التوازن في الرواد، وضباب الانقلاب، والارتباك الميكانيكي، والفشل المادي، والسرقة الفاسدة، وتحدث الأخطاء عندما لا تتزامن خطوط التقلب المتشابكة، مما يخلق قوى ولحظات إضافية يجب أن تستوعبها المؤثرات.

وهناك نوعان من الأخطاء الرئيسية التي تؤثر على نظم التربين. Parallel misalignment] (يسمى أيضاً سوء فهم قابل للتعديل) توجد عند وجود خطوط مركزية مائلة ولكن ليس متداخلاً. Angular misalignment تحدث عند فترات انقطاع في مركز الصدمة.

ويولد سوء السلوك توقيعات تهوية ذاتية تختلف عن الخلل الصافي، ففي حين أن الخلل ينتج في المقام الأول ازدحاماً من نوع واحد، فإن سوء الطلاء يخلق عادة مكونات هامة من نوع 2X (مرتين لكل ثورة) وقد يولد أيضاً تناسقاً عند 3X و4X وأوامر أعلى، وكثيراً ما يظهر نمط الاهتزاز ارتفاعاً في اليقظة بالإضافة إلى الحركة الإشعاعية، كما أن العلاقات بين نقاط القياس توفر أدلة تشخيص.

ويؤدي سوء التوازن بين مكونات التربين إلى زيادة تفاقم الهتزات، مما يتسبب في حركة غير مستقرة، وبدون إجراء تعديلات مناسبة، فإن التربين يختبر احتكاكا مفرطا، وتكديس حراري، وزيادة خطر الفشل، كما أن الربط بين أجزاء التربين أو ربط التربين بالمعدات المسببة يمثل موقعا مشتركا لمشاكل سوء السلوك، ولا سيما بعد أنشطة الصيانة أو التدوير الحراري.

المصابون بالأضرار والتحلل

إن حملها يدعم التجمع التناوبي ويقيد تحركها على المسار التناوبي المرغوب فيه، وعندما يتطور الوضع إلى عيوب أو تدهور في التجربة، فإنها لا تستطيع أن تؤدي هذه المهمة بفعالية، مما يؤدي إلى زيادة اليقظة والفشل الكارثوي المحتمل، وعادة ما يكون سبب اليقظة هو الفشل الميكانيكي أو الكهربائي، كما يمكن اكتشاف حالات الفشل في استخدام المعدات والارتطام بالهتزازات.

:: تشغيل العناصر، التي تستخدم عادة في التربينات الصغيرة والمعدات الإضافية، وتطوير ترددات العيوب المعيبة عندما تحدث أضرار في الأجناس أو العناصر المتداولة أو القفص، وتتوقف هذه الترددات على استخدام الطيف الجيولوجي وعدد العناصر المتداولة وسرعة التناوب، وتولد الآثار عادة يقظة في الترددات التي لا تتكرر بسرعة متمايزة.

وهاتان اللتان تحملان بعضهما البعض، وهاتان اللتان تدوران فيهما بخار كبير وتربينات غازية، تعملان على فيلم رقيق من زيت التشحيم، ويمكن أن تواجها مشاكل مختلفة، منها الوتر الزيتي، والزيت، والملابس، والزيوت، والزيوت، والزيوت، والزيوت، وخصائص التهوية، وعادة ما تحدث في الترددات بين 0.42X و 0.48X.

كما أن ارتفاع درجة الحرارة يؤدي دوراً حاسماً في سلوك الاهتزاز، إذ يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المفرطة إلى الحد من التقلبات النفطية، وتخفيض قدرة حمل الفلم الزلي، والسماح بزيادة الحركة الدوارة، وعلى العكس من ذلك، فإن النفط البارد ذو التقلب العالي يمكن أن يسبب زيادة مفرطة في الجرعة وفقدان الطاقة، كما أن التأثيرات الحرارية يمكن أن تتسبب في توسع مختلف بين المكونات الروتينية والثابتة، مما قد يؤدي إلى فركات ومصادر إضافية للاحترار.

روتور بيندينغ والتخزين الحراري

ومن الأسباب الرئيسية للاهتزاز في توربين البخاري دوار الطين، وقد يُعَدُّ الدوارون المتوربون على مر الزمن، أو يُخرّبون أو يُخرّبون، لا سيما أثناء التقلبات التشغيلية، وفي حين يتوقع أن يُتوقع أن يُحدث انحرافاً مفرطاً في التوازن في النظام، مما يؤدي إلى عدم الاستقرار، وانخفاض الكفاءة، واحتمال الفشل.

ويمكن أن تنتج عن عدة آليات، ويحدث الانحناء الحراري عند وجود درجات حرارة عبر قطر الدوار، مما يؤدي إلى توسع متمايز يصفح المظلة، وهذا يحدث عادة أثناء مراحل البدء والغلق عندما تتباين معدلات التدفئة أو التبريد حول التقلبات الحرارية، كما أن التبريد والتدفئة من الدوارات الدوارة يسهمان في اليقظة والإجهاد الميكانيكي.

ويمكن أن يتطور القوس الدائم من أسباب مختلفة، منها التخزين غير السليم (تدني درجة الجاذبية لشق دوار أفقي بمرور الوقت)، أو فرك يخلق تدفئة محلية وتوسيعا، أو أحداث تشغيلية تتجاوز حدود التصميم، وتباطؤ التسارع في التركيز هو كمية القوس الذي يأخذه الدوار عندما يكون في راحة، وعندما يكون حجم الذروة إلى البقعة عند مستوى منخفض مقبول، يمكن أن تبدأ الآلة دون خوف من التصريف.

ويشبه توقيع الزورق المزيف اختلال التوازن، إذ يخلق كل من الاختلالات من نوع 1X، غير أن القوس الدوار عادة ما يولد علاقات مرحلة مختلفة بين مواقع القياس المحورية مقارنة بالاختلال الكلي النقي، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتغير القوس الحراري أثناء العملية حيث يصل الدوار إلى التوازن الحراري، في حين أن الاختلال الجماعي يظل ثابتا في الظروف الثابتة للدول.

الصلاحية الميكانيكية والمسائل الهيكلية

وتشمل هذه الانحرافات الميكانيكية مجموعة من الظروف التي تكون فيها المكونات التي ينبغي أن تكون مرتبطة ارتباطا وثيقا قد طورت التطهير أو فقدت قيودها المصممة، ويمكن أن يشمل ذلك الحد الأقصى للعلامات غير المستقرة، أو المزخرفات المتدهورة، أو قواعد المعدات المتقطعة غير الكافية، ويتيح هذا الود للمكونات التحرك بطرق لا يتوخاها التصميم، مما يخلق أنماطاً مُعقدة من الاهتزاز.

ويشتمل النوع ألف من الانحرافات على وجود طلائع هيكلية في الهيكل الداعم، مثل النسيج المطل على أساس طليق أو الرنين المتدهور، حيث تتدهور اللياقة الطبيعية بين المكونات، مثل التأثير الذي أصبح غير مستقر في سكنه، ويصف النوع جيم التطهير في التجمع التناوبي نفسه، مثل الدافع الخفي على عمود.

وعادة ما يشمل توقيع الرش الميكانيكي المتجانسات المتعددة للسرعة الجارية (2X و3X و4X وما إلى ذلك) وقد يظهر خصائص اتجاهية حيث يكون الاهتزاز أعلى في اتجاه واحد من النسيج العازل بالنسبة له، وفي حالات شديدة يمكن أن يؤدي التسرب إلى يقظة دون صيدية بسرعة 1/2X أو 1/3X، وقد يتفاوت أيضاً انتشار اليقظة دون سابق تنبؤ مع تحول عناصر الموقع.

الأيروديناميكية والإشعاعات المتدفقة

ويتفاعل الترابين مع سوائل التدفق - البخار، أو غازات الاحتراق، أو غيرها من وسائط الإعلام العاملة - ويمكن أن تولد هذه التفاعلات يقظة من خلال عدة آليات، وقد كان تذبذب نبضات الهواء التي شكلتها نصلات الدوارة من المرحلة الأولى من الضغط المنخفض كبيراً، مما يدل على مدى التواتر الصارخ الذي يمكن أن يخلق تصاعداً كبيراً.

ويحدث تذبذب الترددات المتقطعة عند تناوب الشفرات عبر الشاحنات الثابتة أو غيرها من العقبات، مما يؤدي إلى حدوث نبضات ضغط، ويعادل التردد عدد الشفرات المضاعفة بالسرعة التناوبية، وفي حين أن بعض مستويات القذف المفاجئ أمر طبيعي، فإن الكمائن المفرطة قد تدل على مشاكل مثل الضرر الصارخ، أو الود التي تسبب اضطرابات في التدفق، أو ظروف الارتداد.

ويمكن أن تولد أوجه عدم الاستقرار المنخفضة، بما في ذلك الطفرة، والتوقف الدوار، والزرار، يقظة شديدة في مراحل الضغط والاضطرابات، وهذه الظواهر تنطوي على تفاعلات معقدة بين الديناميات السوائل والديناميات الهيكلية للتجريد، كما أن قذف الفوتكس من الدخان، أو الشاحنات المرشدة، أو مكونات مسارات التدفق الأخرى يمكن أن ينشئ أيضا قوى إبادة دورية.

(ستام ويرل) ظاهرة محددة لـ(ستيم توربينز) تحدث عندما يُسرب البخار من خلال الأختام يخلق قوى مزعزعة للاستقرار على الدوار، وهذا قد يقود إلى يقظة ذاتية عند ترددات قريبة من تردد الدوار الطبيعي، مما قد يسبب تضخماً كبيراً حتى بدون إرغام خارجي.

المطاط والاتصال بين التناوب والأجزاء القرطاسية

وعندما يتصل أحد الدوارات بالسطح الثابتة، فإنه يخلق السبب الرئيسي للضرر الميكانيكي وفقدان الكفاءة، وهذه المسألة تحدث عادة في الفقمات الحبيبية، والدايبراغيم، ونظم الإغلاق النهائية، وتمثل المطاط واحدا من أخطر المشاكل المتصلة بالهزاء في التربوم.

وقد تحدث الأنقاض الخفيفة بصورة متقطعة، مما يؤدي إلى حدوث موجات من اليقظة عبر الزمن أو إلى تغييرات في طيف الهتزازات، وتشمل الأنقاض الثقيلة تواصلا مستمرا يمكن أن يتصاعد بسرعة، مما يولد حرارة تسبب النمو الحراري وتشديد التطهير، مما يؤدي إلى زيادة حدة الانكماش في حلقة التغذية المدمِّرة، ويؤدي الارتباك بين الأجزاء الدوارة والثابتة إلى زيادة الحرارة المحلية، مما يؤدي إلى زيادة في عدد المعادن وزيادة في التشوهات.

وتظهر الاهتزازات الناتجة عن التقلبات المفاجئة عدة سمات، وقد يحدث الانحدار العكسي (الثعب الخلفي) حيث تتفاوت المدارات الدوارة مع اتجاه التناوب، ويمكن أن تبرز في حالات خطيرة عناصر الاهتزاز دون الاصطدام بأوامر فطرية (1/2X و 1/3X وما إلى ذلك) وقد يظهر نمط الاهتزاز تغيرات أو عدم استقرار مفاجئة مع اختلاف ظروف الاتصال.

وتشمل التقنيات التشخيصية لتحديد الأنقاض دراسة طيف الهزاز بالنسبة للترددات السمية، وتحليل مؤامرة المدارات لأنماط مشوهة أو غير نظامية، ورصد التذبذب من أجل التوقيعات على الأثر، وتتبع التغيرات في مرحلة الاهتزاز والتوسع في ظروف عابرة مثل بدء التشغيل وإغلاقه.

Theoretical Foundations of Rotor Balancing

المبادئ الأساسية للتوزيع الجماعي

موازنة توربين للدوار تتضمن تعديلا دقيقا للتوزيع الجماعي للدوار لتحقيق التوازن الهدف النظري هو جعل محور الروتور الرئيسي متزامنا مع محور التناوب الجغرافيامترية، وبذلك تزيل قوى الطرد المركزي التي تسبب الإهتزازات.

وعندما يتناوب الدوار بسرعة غير عادية، يُستخدم أي عنصر جماعي يقع على محور التناوب، ويُظهر قوة الطرد المركزي F = m2r على نحو مشع، وإذا كان الدوار متوازنا تماما، فإن هذه القوات موزعة بشكل متكافئ وقيمة ناقلاتها تساوي صفرا، ولكن عندما توجد اختلالات، لا تقوم القوات بإلغاء القوة الدوارة.

ويتوقف حجم هذه القوة غير المتوازنة على حجم الكتلة غير المتوازنة، وقطعها الإشعاعي عن خط الوسط المتصدع، ومسار السرعة التناوبية، وهذا يفسر سبب ارتفاع درجة الحرارة من الاختلالات بدرجة كبيرة مثل ارتفاع السرعة، وقد يظهر الدوار الذي يُقبل فيه ب000 1 ريم بري، أربعة أضعاف حجم الازدهار في عام 2000 إذا ظل الاختلال نفسه غير صحيح.

إن عدم توازن الدوار متأصل في أن محور التناوب ليس متزامنا مع محور الهندسة المميتة، مما يؤدي إلى تناوب القوة الداخلية التي تحركت عند التناوب، ويمكن القضاء على التعارض عن طريق جعل محور التناوب الرئيسي يتزامن مع محور التناوب الذي يستخدم لإعادة توزيع الكتلة من خلال إضافة أو إزالة المواد في مواقع محددة.

موازنة الفيروس الديناميكية

ويشمل هذا النوعين الأساسيين: التوازن الثابت والتوازن الدينامي، ويتحقق التوازن المستقر بسرعة منخفضة، وهو أقل شمولا من التوازن الدينامي، ويعتبر فهم التمييز بين هذه النهج أمرا أساسيا لاختيار استراتيجيات الموازنة المناسبة.

ويعالج التوازن الثابت الوضع الذي ينزف فيه مركز جاذبية الرواد من محور التناوب، ولكن المحور الرئيسي لا يزال متوازياً مع الحلق، ويمكن اكتشاف هذا النوع من الاختلال بوضع الدوار على حواف سكين أو على علامات منخفضة الارتداد، حيث ستتحول البقعة الثقيلة إلى البُعد الأساسي الوحيد الذي يتطلب الجاذبية.

الموازنة الديناميكية لكل من مركز الجاذبية المشرد و سوء فهم المحور الرئيسي هذا يخلق زوجين ينتجون قوات مختلفة في نهايتي الروت

ويستلزم الموازنة الدينامية إجراء تصويبات في طائرتين على الأقل منفصلتين على طول الطوابق، ويطبق التصويب الدينامي على أساس التساوي والعكس )٠٠٨١ من المرحلة( في طائرتين منفصلتين، ويؤثر الفصل بين طائرات الإصلاح على حجم الأوزان المطلوبة - الفصل بين الأجناس - يسمح بمجموعات أصغر من السجون لتحقيق نفس الأثر.

Rigid Versus Flexible Rotor Behavior

وتصنف الرواد إما على أنها صلبة أو مرنة استنادا إلى سلوكها الدينامي بالنسبة لسرعة التشغيل، ولا يظهر المروجون المتحركون الرافضون قفزة كبيرة في سرعة التشغيل، بينما يعمل المروجون المرنون في كثير من الأحيان فوق سرعة حرجة، وهذا التصنيف يؤثر بشكل أساسي على توازن الاستراتيجيات والمتطلبات.

هذا التوازن مقبول عموماً بالنسبة للطيور الجاهزة أو الدوارات التي لا تظهر سرعة حرجة أو مرونة كبيرة في العمل، ويحافظ رواد صلب على شكله أثناء التناوب، ويظل توزيع الخلل ثابتاً بغض النظر عن السرعة، وسيظل التوازن بين الخطتين المتحققين بالسرعة المنخفضة فعالاً في سرعة التشغيل بالنسبة للطيور الصلبة.

وعلى النقيض من ذلك، فإن الدوارات المرنة تتحلل تحت تأثير قوى الطرد المركزي، والتدرجات الحرارية، والحمولات الدينامية، وتغير نمط التشوهات بسرعة، لا سيما عندما يمر بسرعة حرجة حيث يصف الارتداد بالانحراف، والأهم من ذلك أن يكون تأثير تقنية التوازن بين المتاجر مرنا نسبيا و/أو طولا كما هو شائع في معظم أجهزة الترسبات.

السرعة الحرجة تمثل سرعة التناوب التي يطابق فيها التردد الطبيعي للدوار تردد الإثارة من الخلل، بهذه السرعة، حتى الخلل الصغير يمكن أن يولد تضخماً كبيراً في اليقظة، ومعظم التوربينات تعمل فوق سرعة حرجة أولى، وتتطلب دراسة دقيقة لديناميات الرواد المرنة أثناء الموازنة.

يجب أن يقوم التوازن السريع على سلوك روتيني مفصّل، ليس فقط عبور سريع حرج، و684 و1212 يؤكدان أهمية التحليل الدوار الشامل للمتمرّنين المرن، وينبغي أن ينظر قرار تحقيق التوازن السريع في خصائص الرد على طريقة الروتور بدلاً من مجرد ما إذا كانت تعمل فوق السرعة الحرجة.

مفاهيم الموازنة النموذجية

والتوازن في الوسائط هو أسلوب مصمم خصيصا للمرور المرن الذي ينطوي على استخدام جماهير الإصلاح في طائرات متعددة للتقليل إلى أدنى حد من اليقظة عبر مختلف الترددات المتحركة، مما يوفر الاستقرار على مدى السرعة التشغيلية، ويسلم هذا النهج المتقدم بأن المرن يُظهر أساليب متعددة للإهتزازات، وكل منها له أشكال من التشهير.

وعادة ما تشمل الطريقة الأولى (الطريقة المالية) القوس المحارم في قوس بسيط، وتظهر الأنماط العليا أنماطاً أكثر تعقيداً من التشهير بقطع متعددة (نقاط من الصفر) ومناظر (نقاط الحد الأقصى) وتحتوي كل طريقة على تردد طبيعي مرتبط بها، ويمكن للاختلال أن يبهر هذه الوسائط عندما تتزامن سرعة التشغيل أو مع تواترها.

ويهدف الموازنة بين الطرائق إلى التقليل إلى أدنى حد من الموازنة بين الميدالية والعنصر المتعلق بالتوزيع الجماعي الذي يحفز كل نمط من أنماط الاهتزاز، أما الأساليب التقليدية، بما في ذلك طريقة معامل التأثير وطريقة التوازن في الموديل، فتُدرج باعتبارها نُهجاً أساسية، وتحتاج وزارة العدل إلى فهم أشكال نمط الروتور وتطبيق التصويبات التي تستهدف تحديداً عدم التوازن في الموديل بدلاً من مجرد التقليل من اليقظة في مواقع القياس.

وبالنسبة للمركبين المرنين، قد يتطلب الموازنة بين الميدالية إجراء تصويبات في ثلاث طائرات أو أكثر، وتحسب كتل الإصلاح والمناصب العادية لتقليل إبادة أساليب معينة إلى أدنى حد مع تجنب أوزان التصحيح المفرطة التي قد تستحدث مشاكل جديدة، وهذا النهج ذو قيمة خاصة بالنسبة للدوارين الذين يجب أن يعملوا من خلال سرعات حرجة متعددة أو يحافظوا على يقظة منخفضة عبر نطاق واسع من السرعة.

معايير الموازنة والتسامح

وتوفر المعايير الدولية التوجيه للمستويات المقبولة من عدم التوازن المتبقي على أساس الخصائص المتناوبة ومتطلبات التطبيق، أما المعيار الدولي للتوحيد القياسي 20816-3، المعنون " قياس الاهتزاز الميكانيكي وتقييم الأجهزة الميكانيكية - الصناعية التي تزيد فيها نسبة الطاقة على 15 كيلوواط وسرعة التشغيل بين 120 كيلوغراماً و000 30 جرام/متر " ، فهو المعيار الذي يحدد حدوداً مقبولة للإهتزازات.

وقد حدد معيار المعيار ISO 1940 (الذي يحل الآن محل سلسلة ISO 21940) درجات التوازن تتراوح بين 0.4 (أعلى دقة) و4000 (أقل دقة) ورقم الرتبة هو نتاج عدم توازن محدد (باللغة/كغ) وسرعة الخدمة القصوى (باللغة/الزاوية) مثلاً، فإن G2.5 نموذجي بالنسبة للطيور الديكي، بينما يبلغ عدد الـ6.3.

617 من بروتوكول كيوتو حد أدنى للتسعير يُحتج به لسرعة الدوارات التي تتجاوز 000 25 ريال، حيث يكون الرصيد المتساهل فيه محدوداً بـ 250 ميكروغرام أو 10 ميكرونش، ويُحدَّد هذا الحد بصفة عامة من قدرات آلات التوازن في المتاجر.() وتحدد معايير آلية التطوّر شروط الموازنة بين المتاجر ومعايير القبول الميداني.

(د) قاعدة الـ4 دبليو/ن) الشائعة الاستخدام هي حساب بسيط للغير المتوازن: U = 4W/N، حيث لا يوجد توازن بين جرام وجرام، ووزن روتيني في الكيلوغرامات، وN is maximum service speed in RPM. وهذه الصيغة التجريبية توفر نتائج معقولة للعديد من التطبيقات ولكن قد تكون متحفظة للغاية على الآلات الدقيقة أو غير كافية الدقة في التطبيقات الحرجة.

ويجب أن تراعي معايير القبول أيضاً موقع القياس وطريقة القياس، فالإحترام الذي يقاس على أساس المساكن المحملة يختلف عن الاهتزاز المميت الذي يقاس باختبارات قريبة، كما أن قياسات المواقع في مم/م/م، أو في/م، توفر منظورات مختلفة عن قياسات التشريد في الميكرونات أو الميكروبات، وتحدد المعايير معايير القياس المناسبة والحدود لمختلف أنواع الآلات وأحجام.

تقنيات تحليل التأشيرات العملية

نظم التوثيق والتقدير

ويبدأ تحليل فعال للاهتزاز بالتأهيل المناسب، إذ إن أدوات مثل نظم الرصد ومستشعرات المسبار القريبة ضرورية لرصد هذه الاهتزازات، ويؤثر اختيار أجهزة الاستشعار ومواقع القياس تأثيرا كبيرا على نوعية وفائدة بيانات الاهتزاز.

() Proximity probes] (يسمى أيضاً المسبارات الحالية للتحرير أو أجهزة الاستشعار للتشريد غير المتنازعة) تقيس المسافة بين طرف المسبار وسطح الشظايا، وهذه أجهزة الاستشعار توفر قياساً مباشراً للحركة العمودية، وهي الخيار المفضل لنظم الرصد الدائمة على جهاز التربوذ الحراري.

() أجهزة الاستشعار ذاتية الفول السوداني ] (الاختراقات الزلزامية) تقيس سرعة الاهتزاز في الحصول على مساكن أو أغلفة، وهذه أجهزة الاستشعار ذاتية الخلق لا تحتاج إلى طاقة خارجية وتوفر حساسية جيدة عبر نطاق الترددات الواسعة (من 10 Hz إلى 1000 Hz).

Accelerometers] measure vibration acceleration and offer the widest frequency response, making them suitable for detecting high-frequency phenomena such as bearing defects, gear mesh problems, and blade passing frequencies. The techniques used to monitor and analyze the viberos are explained, including the compact propper environment

Keyphasor probes provide once-pervolution timing signals essential for phase measurements and filtered vibration analysis. The keyphasor signald data vibration to be referenced to rotor position, enabling around plots, Bode diagrams, and polar plots that reveal information not available from amplitude-only measurements.

ويجب أن توفر نظم اقتناء البيانات معدلات ملائمة لأخذ العينات، ونطاق ديناميكي، وحساب القنوات لتطبيقها، كما أن أحدث تشخيص آلي للمعدات الدوارة في الميدان (ADRE 408) يتم تركيبه بواسطة بنتلي نيفادا للتحقيق في السبب الجذري لارتفاع درجة اليقظة، وتوفر النظم الحديثة عينات متزامنة متعددة القنوات، وتحويلات عالية الاستبانة إلى نظام تجاري، وقدرات متطورة في مجال الحفز والتخزين.

طرق تحليل التوقيت

ويبحث تحليل الزمن إشارات اليقظة مع تباينها بمرور الوقت، مما يوفر معلومات عن الأحداث العابرة، وظواهر الأثر، ومستويات الاهتزاز العامة، وأبسط البارامترات الزمنية هي السعة القصوى من اليقظة العامة، التي تُعبر عنها عادة على أنها قيم الذروة، أو الذروة إلى القرم، أو قيم المقياس (المربع).

وتقدم قطع الأشجار معلومات عامة عن مستويات الاهتزاز، وتستخدم عادة لأغراض الرصد، إذ تبلغ سرعة الارتفاع نحو 4350 ريبة، وتزداد سرعة الارتفاع المباشر في إي بي، مع استمرار تزايد الاتجاه نحو اليقظة العامة مع مرور الوقت، مما يدل على تدهور تدريجي، وتغيرات مفاجئة تشير إلى نشوء مشاكل، وفعالية الإجراءات التصحيحية.

وتظهر موجات الزمن الارتفاع الفوري في الازدهار مقابل الزمن، مما يكشف عن شكل وخصائص الإشارة إلى الاهتزاز، ويشير الذنب النقي إلى عنصر التردد الواحد، في حين تشير موجات الموجات المعقدة إلى عناصر متعددة الترددات أو إلى التلاعب، وتبدو الآثار كتذب حاد، وتخلق نماذج التكاثر نمطا للضرب في موجة الزمن.

وتظهر قطعان المدار حركة خط الوسط المتصدع برسم قياسات التشريد الأفقي مقابل قياسات التشريد الرأسي في آن واحد، ويوفر شكل المدار وحجمه وتوجهه معلومات تشخيصية، ويشير مدار دائري إلى اختلال بسيط، في حين أن المدارات الفاصلية قد تدل على سوء الفهم أو مصادر متعددة للإهتزازات، ويمكن أن تنتج المدارات التي تُستخدم على شكل موز عن الأنقاض أو الشقوقات أو عدم القدرة على العمل.

وتظهر مؤامرة قواعد قواعد التوقيت الضخ والطول في مقابل الزمن خلال الأحداث العابرة مثل بدء التشغيل أو إغلاقها، وتكشف هذه القطع عن مدى تغيرات الاهتزاز مع تعجيل الآلة أو تباطؤها من خلال نطاق عملها، مما يدل بوضوح على السرعة والترددات الحرجة، ويمكن مقارنة بيانات البدء والإغلاق أن تحدد الآثار الحرارية والأفرك التي تتطور مع وصول الآلة إلى درجة حرارة التشغيلية.

تحليل الترددات والدوائر التشخيصية

ويحول تحليل الترددات الرئيسية إشارات الاهتزاز إلى نطاق الترددات باستخدام خوارزميات فورييه فوريه فوريه، مما يخلق طيفاً يظهر الارتداد في التواتر، ويوفر تحليلات للتحليل مثل FFTA، وصوراً للدمغة الزمنية، وتحليلاً للعناصر الزمانية، وشرطاً للوسائل التجريبية مكملاً للآليات.

ويكشف طيف اليقظة عن عناصر تردد الفرد التي قد تكون مطهورة في موجة الزمن، وكل خطأ آلي يولد ترددات سمية تبدو ذروة في الطيف، وبما أن الكمائن الـ 1X مشمولة، يمكن للمرء أن يرى أن الازدحام كان يتكون أساسا من العنصر 1X، وللأسف فإن أغلبية قضايا الاضطرابات الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة 1(أ)

وتشمل علامات التردد التشخيصي ما يلي:

• 1X تشغيل السرعة: ] Imbalance, bent shaft, eccentric rotor, misarange coupling
• 2X تشغيل السرعة: ] Misalignment,ميكانيكي فضفاض, resonance, eccentric rotor
• 3X and higher harmonics:] Severe misalignment,ميكانيكي فض الاشتباك, eccentric journals
• Subsynchronous (below 1X):] Oil whirl, rubs, looseness, bearing instability
• Blade passing frequency:] Number of blades × RPM, indicates aerodynamic excitation
• Bearing defect frequencies:] Specific to bearing geometry, indicates race or element damage
• Natural frequencies:] Resonance conditions, structural problems

ويكشف التحليل القاطع أيضا عن ظواهر العزلة التي يُعد فيها تواتر آخر، وتظهر كصفوف جانبية حول تردد الناقل، وتخلق طريقة العزلة سلاسل جانبية مُساحة في التردد المُعَد، بينما تنتج عملية تعديل التردد أنماطاً ذات نطاقات جانبية أكثر تعقيداً، ويمكن لهذه الظواهر أن تشير إلى عدم الاستقرار أو المشاكل أو قضايا الانقلاب.

وتظهر قطع الأراضي المسماة أيضاً قطع الشلالات المتعددة التي تجمع في أوقات مختلفة أو بسرعة في شكل ثلاثي الأبعاد، وهذا التبصر يبين بوضوح كيف تتغير عناصر التردد أثناء بدء التشغيل أو إغلاقها أو خلال فترات التشغيل الممتدة، وتظهر السرعة الحرجة كجداول ذروة في سرعة محددة، بينما تتبع خطوط تتبع الطلبات مسارات متعددة مستمرة من السرعة.

تحليل المرحلة وتفسير المحركات

وتوفر قياسات المرحلة معلومات عن علاقة التوقيت بين اليقظة والزوارق، وتوفر أفكارا تشخيصية غير متاحة من الكمائن وحدها، وتقاس المرحلة مقارنة بإشارة الفلفا الأساسية وتعبر عنها بدرجات حرارية، حيث تمثل درجة صفراً حدثاً للمفاتيح الأساسية و360 درجة مما يمثل ثورة كاملة واحدة.

وتظهر قطع الأراضي القطبية ناقلات هزاز (الخطوبة والمرحلة) لظروف تشغيل متعددة أو سرعات متعددة، وعندما تكون السرعة ثابتة أثناء حالة الوضع الثابت، يميل ناقلات 1X إلى البقاء ثابتا تقريبا، وكذلك لآلة بدون أي مشاكل، وفي غضون 20 دقيقة بهذه السرعة، استمر ناقلات من كل من مسبارات القرب ومترجمات السرعة في التحرك باتجاه التناوب المتحرك، مما يدل على تطور حالة الأنقاض.

فالعلاقة بين نقاط القياس توفر معلومات تشخيصية، وبالنسبة للاختلال، تختلف المرحلة في موقعين محوريين على نفس المنصة بمستوى أقل من 30 درجة، وبالنسبة لسوء الطالع، فإن الفروق في المرحلة التي تبلغ 180 درجة مئوية من الـ 30 درجة شائعة، وتبين ظروف الاختلال اختلافات في المرحلة التي تعتمد على موقع النحاس بالنسبة لمواقع القياس.

وتظهر قطع الأرض النزهة الارتفاعية وسرعتها التناوبية أثناء البدء أو الإغلاق، وتظهر هذه القطع بوضوح السرعة الحرجة (حيث تتحول ذروة الطول والمرحلة نحو 90 درجة)، والترددات، وفعالية الموازنة بين التصويبات، ولا يمكن أن تظهر قطع الأرض من المسابير القريبة ارتفاعا في اليقظة بسبب الركود من الأنقاض فحسب، بل أيضا أن تنحني مباشرة بالسرعة المنخفضة.

ويمكن أن تشير التغيرات في المرحلة أثناء العمليات الثابتة إلى نشوء مشاكل، وقد تشير الانجراف التدريجي إلى الآثار الحرارية أو إلى تغير ظروف الدعم، وكثيرا ما ترافق التحولات في المرحلة المفاجئة الأنقاض أو الشقوق أو التسكين، وتساعد مقارنة القياسات في المرحلة قبل الصيانة وبعدها على التحقق من أن الإجراءات التصحيحية قد حققت النتائج المنشودة.

التقنيات التشخيصية المتقدمة

وبالإضافة إلى تحليل الاهتزاز التقليدي، توفر عدة تقنيات متقدمة قدرات تشخيصية إضافية للمشاكل المعقدة، كما أن تحليل الخلية (مجموعة الطيف) يُظهر في كشف أسر المتجانسات أو الأزواج، مما يجعلها قيمة في تشخيص مشاكل معدات التعبئة وظواهر العزل المعقدة.

ويعزز تحليل الظرف (يسمى أيضاً عملية خفض التواتر أو الكشف عن الترددات العالية) الكشف عن العيوب ذات التأثير وغيرها من الظواهر المؤثرة، ويصف هذا الأسلوب إشارة اليقظة إلى مجموعة عالية التردد، ويصحح الطيف ويصفح تصفية التجاوزات، ثم يجري تحليلاً للأشباه، ويصبح من الواضح وجود ترددات العيوب التي قد تكون مطروحة في الطيف الخام.

ويحافظ تعقب النظام على حل دائم للأوامر (المجموعات التي تسرع في التنفيذ) بدلا من حل تردد مستمر، وهذا النهج له قيمة خاصة بالنسبة للآلات التي تحلل بسرعة متفاوتة، حيث أنه يحافظ على وجود عناصر متزامنة ومتناسقة متوافقة بغض النظر عن التغيرات السريعة، ويميز تتبع النظام بوضوح الظواهر المتصلة بالسرعة عن حالات التردد الثابتة.

وتظهر تقنيات تحليل التردد الزمني مثل التناقلات القصيرة الأجل وتحليل الموجات الموجية كيف يمكن لمحتوى الترددات من التغيرات في الاهتزاز بمرور الوقت، وهذه الأساليب تبرز في تحليل الأحداث العابرة والإشارة غير الاستبدادية التي قد يفوت فيها تحليل الكميات التقليدية من حيث الملامح الهامة.

ويستخدم تحليل شكل التشريح التشغيلي نقاط قياس متعددة لتصور كيفية تشوه الهياكل أثناء التشغيل، وتساعد هذه التقنية على تحديد الصعود، وضعف العناصر الهيكلية، والمسارات التي تنقل بها اليقظة عبر الآلة، ويعد تحليل المواد المستنفدة للأوزون ذا قيمة خاصة في تشخيص المشاكل الأساسية والترددات الهيكلية.

إجراءات تحقيق التوازن الميداني وأفضل الممارسات

منهجية الموازنة بين العشب الواحد والأعمدة

ويتناسب التوازن بين الخطة الواحدة مع الدوارات الجامدة التي لا توازن فيها، مثل الدوارات والمعجبين والمروحات، وأجهزة الطلاء، ويشمل هذا الأسلوب عملية وضع الوزن في طائرة لتحقيق توازن مناسب، وتسمى عملية الموازنة التي تتم دون أن تدور بسرعة التشغيل المحددة توازناً واحداً.

ويتبع إجراء الموازنة بين الخطة الواحدة نهجا منهجيا:

1. Initial measurement:] Operate the machine at the balancing speed and measure the vibration amplitude and phase at the bearing location nearest the correction plane. Record these values as the original unbalance condition.
2. Trial weight run:] stop the machine and attach a trial weight of known mass at an arbitrary angular location on the rotor. The trial weight should be large enough to produce a measurable change in vibration (typically 10-50% of the estimated correction weight). Restart the machine, return to balancing speed, and measure the new vibration ampl and phase.
3. Vector analysis:] Calculate the influence of the trial weight by vector subtraction of the original vibration from the trial run vibration. This influence vector represents the change in vibration per unit of trial weight.
4. ]Correction weight calculation:] Determine the magnitude and angular position of the correction weight needed to abolish the original vibration. The correction weight equals the original vibration divided by the influence coefficient (change in vibration per unit trial weight). The angular position is typically 180° from the heavy spot indicated by the phase measure.
5. Verification run:] Install the calculated correction weight, run the machine, and verify that vibration has decreased to acceptable levels. If residual vibration remains excessive, repeat the process using the new vibration as the starting point.

وينجح التوازن بين الخطة الواحدة جيدا عندما يتصرف الدوار بحزم ويتركّز الاختلال في موقع محوري واحد، وبالنسبة للشاحنات الأطول أو التي لديها اختلالات موزعة، يصبح التوازن بين الخطةين ضروريا.

التقنيات المتوازنة

والتوازن بين عدة خطط ضروري للتناوب المرن الذي ينحرف عن محور التناوب بالسرعة العليا، ويمثل التوازن بين الخطتين النهج الأكثر شيوعاً في عدة خطط، ويعالج اختلال التوازن بين التناوب والأزواج في آن واحد.

ويوسع إجراء الموازنة بين الخطتين منهجية الخطة الواحدة:

1. Initial measurement:] Measure vibration amplitude and phase at both bearing locations (or multiple locations if available).
2. First trial weight run:] Install a trial weight in the first correction plane (typically near one bearing). Run the machine and measure vibration at all measurement points. The change in vibration at each location reveals the influence of weight in this plane.
3. Second trial weight run:] Remove the first trial weight and install a trial weight in the second correction plane. Run the machine and again measure vibration at all points. This establishes the influence of weight in the second plane.
4. Influence coefficient calculation:] Calculate the influence coefficients relating weight in each plane to vibration at each measure point. This creates amel of influence coefficients that accounts for cross-coupling between planes.
5. ]Correction weight calculation:] Solve the system of equations to determine the magnitude and angular position of correction weights in both planes that will minimize vibration at all measurement points. This typically requires specversion or least-squares optimization.
6. Verification and iteration:] Install the calculated correction weights, run the machine, and verify results. If necessary, perform additional balancing iterations using the influence coefficients already determined.

وإذا نظرنا في تحقيق التوازن بين طائرتين، فإن ذلك يشبه عملية الموازنة بين طائرة واحدة، ويركز الموازنة بين الطاولات المزدوجة على تدخل طائرة الإصلاح وخصائص المؤثرات الشاملة، ويعني التأثيرات الشاملة أن الوزن الإضافي في طائرة واحدة يؤثر على الاهتزاز في موقعي الحمل، مما يتطلب حلا متزامنا لمعادلة التوازن.

طريقة معامل التأثير

إن طريقة معامل التأثير تتيح نهجاً منهجياً وتجربةياً لتحقيق التوازن يتطلب معرفة نظرية ضئيلة بدينامية الرواد، وبما أن كل عنصر يقاس بالتجربة، فإن هذه المعاملات يمكن أن تعكس تأثيرات أسلوب الاهتزاز، ومدى الدعم، وغير ذلك من العوامل، ولا حاجة إلى معرفة الاستجابة الدينامية مسبقاً، إذ يمكن تحقيق ما يكفي من المعلومات الحساسة بجميع السرعة الحرجة إذا كان الدوار يعمل في أمان.

ويمثل النهج المتكامل العلاقة بين الأوزان التصويبية وما ينتج عنها من انحرافات كمعادلة مصفوفة: [V] = [A][W]، حيث [V] هو ناقل قياسات الاهتزاز، [ألف] هو مصفوفة معامل النفوذ، و[وا] هو ناقل أوزان التصحيح.

وتشمل مزايا طريقة معامل التأثير ما يلي:

• النهج التجريبي لا يتطلب أي نموذج مفصّل للطوابق
• حسابات خصائص النظام الفعلي بما في ذلك السمة المؤثرة، والآثار التأسيسية، والديناميات الهيكلية
• يمكن تطبيقه بأي سرعة تعمل فيها الآلة بأمان
• محوسبة آليا
• أماكن القياس المتعددة وطائرات الإصلاح

وتشمل القيود الحاجة إلى إجراء محاكمات قد تكون تستغرق وقتا طويلا أو تنطوي على مخاطر بالنسبة للآلات ذات اليقظة العالية، والحساسية إزاء أخطاء القياس، والافتراض بأن النظام يتصرف بشكل متتال (ترد على الاحترار يتناسب مع حجم عدم التوازن).

الموازنة في السرعة المتعددة

وبالنسبة للزواحف المرنة العاملة فوق السرعة الحرجة، فإن الموازنة بسرعة واحدة قد لا تحقق الاهتزاز المقبول عبر نطاق التشغيل بأكمله، وتضبط سرعة الدوار وتسجل عدم التوازن في كل سرعة، وتختار وتسجل سرعة دوار محددة، وستبقى ثابتة بالنسبة للتجربة بأكملها، وتشير هذه السرعة إلى النتائج النهائية لتصحيح الأوزان المتوازنة.

ويستلزم الموازنة المتعددة السرعة إجراء تصويبات على ميزانين أو أكثر، بما في ذلك عادة السرعة التي تقارب السرعة القصوى، وبسرعة التشغيل القصوى المستمرة، وهذا النهج يقلل إلى أدنى حد من عدم التوازن في الطريقة، ويقلل من اليقظة عبر نطاق السرعة بدلا من نقطة تشغيل واحدة.

ويتطلب الإجراء قياس معامل التأثير في كل سرعة توازن، وإنشاء نظام أكبر للمعادلات التي تتصل بأثقال التصحيح إلى الاهتزاز بسرعة متعددة، ويقلل الحل من مزيج مرجح من الاهتزاز بجميع السرعة، مع تحديد عوامل وزنية للتأكيد على أهم ظروف التشغيل.

والتوازن المتعدد السرعة له قيمة خاصة بالنسبة للآلات التي تعمل بسرعة متفاوتة، ويجب أن يمر بسرعة حرجة أثناء بدء التشغيل وإغلاقه، أو أن يُظهر تغييرات كبيرة في خصائص الاهتزاز عبر نطاق التشغيل، ويُبرر التعقيد الإضافي والوقت اللازمين عندما يثبت التوازن بين السرعة الواحدة أنه غير كاف.

"الرقص فيرسوس"

ويمكن أن يكون للطرق المستخدمة في موازنة المتاجر أثر عميق على حالة التوازن الناتجة عن ذلك في الرواد، ويكتسي أثر تقنية التوازن بين المتاجر أهمية قصوى عندما يكون الدوار مرنا نسبيا و/أو ما دام مشتركا مع معظم أجهزة التربة، ويساعد فهم العلاقة بين المتاجر والميدان على تحقيق التوازن الأمثل لاستراتيجية التوازن العامة.

Shop balancing] is performed on specialized balancing machines before the rotor is installed in its operating environment. This is also the practical limit of most low speed shop balancing machines in that they can correct for the static correction for the rotor and for dynamic couple in two planes. When a rotor is balanced on a low speed shop balancing machine,

ويتيح التوازن بين المتاجر عدة مزايا، بما في ذلك البيئة الخاضعة للرقابة، وقدرات قياس الدقة، والقدرة على الموازنة بسرعة منخفضة دون مخاطر، وفرصة للموازنة بين المكونات قبل التجمع، غير أن موازنة المتاجر لا يمكن أن تُحسب لآثار التجمع، أو التشويه الحراري، أو تأثير نظام الحمل والدعم الفعلي.

Field balancing] is performed with the rotor installed in its operating environment, using the actual bearings, supports, and operating conditions. Greater emphasis is presented in this tutorial on field balancing, which applies to balance correction in situ on rotating machine and similarly applies to methods and techniques used when conducting high speed shop balancing.

وقد تنطوي حسابات الموازنة الميدانية لجميع آثار النظام ويمكن أن تُجرى بسرعة التشغيل، ولكنها تتطلب معدات محمولة متخصصة، على مخاطر تتعلق بالسلامة، وتوفر عادة قدرا أقل دقة من التوازن بين المتاجر، وكثيرا ما يجمع النهج الأمثل بين التوازن الدقيق بين المتاجر والتقليل إلى أدنى حد من الموازنة الأولية التي يتبعها التوازن بين ثلاثيات الحقول وحساب آثار التركيب والتشغيل.

الموازنة التصاعدية للمركبين

ولتحسين حالة توازن أكثر الرواد مرونة سرعة، يتبع الإجراء التالي عموما: ١ - توازن الخفقان العاري دون عناصر إضافية)أ(.

وهذا النهج التدريجي يقلل إلى أدنى حد من عدم التوازن في الطريقة بضمان توازن كل عنصر قبل التجمع تماما، وإذا كان الدوار مجمّعا بالكامل ومتوازنا بعد أن يتجمع بالكامل (مقترحا لتحقيق التوازن التدريجي)، فإن عدم توازن المكونات أو على وجه التحديد زيادة تركيز المكونات يمكن أن يؤدي إلى عدم توازن كبير جدا في الطريقة حتى وإن كان هناك جهاز متوازن للتوازن السريع قد يدل على أن الدوار قد يكون ناجحا.

ولا يزال إجراء الموازنة التدريجي مستمراً فيما يلي:

3. تجميع المكونات على العمود الواحد في كل مرة، والتوازن بعد كل إضافة
4. تحقيق التوازن النهائي للتحقق من المركب بالكامل
5. الحد من التصويبات النهائية لتجنب الاختباء

والدافع وراء اتباع هذا الإجراء التدريجي للتوازن هو التقليل إلى أدنى حد من عدم توازن الرواد عموما، ولكن إلى الحد بشكل محدد من عدم توازن الطريقة التي يمكن أن تؤدي إلى عدم اتباع هذه الطريقة، وفي حين أن تحقيق التوازن التدريجي يزيد من التوازن بين التجمع الكامل، يؤدي إلى نتائج أعلى بالنسبة للقاذفات الحساسة أو العالية السرعة أو المرنة.

منهجية شاملة لحل المشاكل

النهج التشخيصي المنهجي

ويتطلب التشويش الفعال لمسائل الاهتزاز بالتربين منهجية منهجية تجمع بين جمع البيانات وتحليلها وتكوين افتراضات والتحقق، ويمنع اتباع نهج منظم من النظر في المعلومات الهامة ويساعد على تحديد الأسباب الجذرية بدلا من مجرد معالجة الأعراض.

وتأتي عملية التشخيص عادة في أعقاب هذه الخطوات: