در این مقاله قصد دارم مطالبی بسیار سودمند و کاربردی در مورد زاویه فاز در ارتعاشات و  سیگنال ارتعاشی را با شما همراهان همیشگی وبسایت آموزش نیروگاه به اشتراک بگذارم.

• مفهوم زاویه فاز در ارتعاشات چیست؟
• زاویه فاز در ارتعاشات ماشین چگونه اندازه گیری میشود؟
• پنج نکته بسیار مهم در اندازه گیری زاویه فاز در ارتعاشات ماشین دوار

از آنجایی که سیگنال های ارتعاشی معمولا ترکیبی از سیگنال های هارمونیک هستند، من سیگنال هارمونیک ساده را برای شما انتخاب کردم.

مفهوم زاویه فاز در ارتعاشات چیست؟

تاخیر زمانی بین مقادیر ماکزیمم دو سیگنال با فرکانس یکسان را فاز مینامند. زاویه فاز توالی حرکت را نسبت به مرجع مشخص می‌سنجد و از این راه، تصور چگونگی لرزش ماشین، امکان‌پذیر می‌شود. زمانی که روی یک ماشین، دو نقطه جدا از هم، هم‌فاز باشند، زاویه فاز یکسانی دارند و بدون دوران در فضا منتقل می‌شوند و زمانی که این دو نقطه غیر هم‌فاز باشند، حرکت انتقالی خالص وجود ندارد. پس به کمک زاویه فاز، می‌توانید شکل ارتعاش را حدس بزنید.

زاویه فاز در ارتعاشات چگونه اندازه گیری میشود؟

روش اول: اندازه‌گیری زاویه فاز به کمک دورسنج

در قدم اول یک دورسنج (Tachometer) که معمولاً چراغ استربسکوپ (Stroboscope) و یا لیرزبین به همراه یک سنسور شتاب سنج به ماشین متصل میشود.

سپس سنسور شتاب‌سنج سیگنال مرکبی از ارتعاشات ماشین برداشت می‌کند. دستگاه آنالایزر ارتعاشات این سیگنال مرکب را به به هارمونیک‌هایش تجزیه میکند و به کمک دورسنج، سیگنال مربوط به X1 شناسایی و از سیگنال مرکب استخراج میشود. در ادامه، دستگاه آنالایزر ارتعاشات، اختلاف زمانی را که دورسنج (به واسطه انعکاس لیزر از برچسب نصب شده روی شفت ماشین) تحریک میشود با زمانی که سنسور شتاب‌سنج حداکثر دامنه ارتعاشات (قله) X1را دریافت می‌کند، محاسبه می‌نماید. در پایان این اختلاف زمان با زمان تناوب یا پریود ماشین مقایسه و گزارش میشود. به عبارت دیگر، در اندازه گیری زاویه فاز یک دوره تناوب که برابر با یک دور چرخش شفت ماشین می‌باشد را معادل فاز 360 درجه درنظر گرفته میشود.به عنوان مثال اگر اختلاف زمان محاسبه شده برابر 10 میلی ثانیه و پریود چرخش شفت ماشین 20 میلی ثانیه باشد، در این صورت زاویه فاز برابر 180 درجه است.

در این ویدیو اندازه گیری زاویه فاز به کمک تریگر و سنسور شتاب سنج به طور مفصل و کامل توضیح داده شده است.

برای دانلود فیلم آموزشی “دستگاه آنالایزر ارتعاشات چه ویژگی هایی دارد؟” کافیست به لینک زیر مراجعه نمایید:

“دستگاه آنالایزر ارتعاشات چه ویژگی هایی دارد؟”

روش دوم: اندازه‌گیری زاویه فاز با دستگاه آنالایزر ارتعاشات دوکاناله

همان گونه که در شکل زیر نشان داده‌ شده است، برای تعیین زاویه فاز به کمک آنالایزر دوکاناله، پراب اول را به قسمتی از ماشین متصل می‌کنید. سپس با نصب پراب دوم در نقاط مختلف ماشین، اختلاف فاز محل نصب پراب‌ها را به دست می‌آورید. در این روش، نیاز نیست برچسب بگذارید و در نتیجه، لازم نیست ماشین متوقف شود. همچنین اختلاف فاز در هر فرکانسی اندازه‌گیری می‌شود.

روش سوم: اندازه‌گیری زاویه فاز به کمک اسيلوسکوپ

زاویه فاز را می‌توان به کمک اسيلوسکوپ هم اندازه گرفت. فقط باید توجه داشته باشيد که زمان تناوب حرکت ارتعاشي  (T)، معادل با ٣٦٠ درجه يا 2 راديان است. بنابراین با اندازه‌گیری فاصله قله ارتعاشات از سيگنال مرجع (که معمولاً در اسيلوسکوپ به صورت يک نقطه در شکل موج ظاهر می‌شود)، می‌توان با عمليات رياضي ساده، حوزه زمان را به حوزه فاز تبدیل و زاویه فاز را اندازه‌گیری کنید.

اندازه‌گیری زاویه فاز ارتعاشات ماشین چه کاربری دارد؟

از کاربردهای زاویه فاز، بررسی یکپارچگی (Integrity) شفت است. شفتی که یکپارچگی‌اش را از دست می‌دهد و ترک می‌خورد، سختی (K) آن به دلیل ترک، تغییر می‌کند. از طرفی، زاویه فاز با سختی شفت مرتبط است و به همین دلیل با ترک خوردن شفت، زاویه فاز نیز عوض می‌شود. لازم به ذکر است ترک شفت باید خیلی رشد کند تا بتواند در دامنه ارتعاش تغییر ایجاد نماید. بنابراین ترک‌های مویی و مراحل اولیه (Early Stage) شروع ترک، به کمک ترندکردن دامنه ارتعاش، تشخیص داده نمی‌شود. اما رشد ترک خودش را در زاویه فاز نشان می‌دهد.

همچنین اندازه‌گیری زاویه فاز، در تشخیص آنبالانسی و عملیات بالانس کاربرد دارد. در فصل هفتم این کتاب، درمورد موضوع آنبالانسی، مفصل صحبت خواهیم کرد.

لازم به ذکر است که پایش‌کردن زاویه فاز ارتعاشات ماشین، معمولاً در صنایع انجام نمی‌شود. زیرا همان‌گونه که گفته شد، معمولاً صفحه براق با گذشت زمان کثیف می‌شود و در این شرایط، توقف شفت و توقف تولید برای برچسب‌گذاری و اندازه‌گیری زاویه فاز، در عمل توجیه اقتصادی ندارد. اما در بعضی ماشین‌ها مانند توربین گازی V94.2، ترندکردن زاویه فاز به کمک دندانه‌های موجود روی شفت میانی توربین و ژنراتور، قابل انجام است.

حتما فیلم زیر با ببینید

پنج نکته بسیار مهم در اندازه گیری زاویه فاز در ارتعاشات ماشین دوار

در اندازه‌گیری و تحلیل روند تغییرات زاویه فاز، رعایت موارد در تناوب‌های اندازه‌گیری ضروری است:

اول اینکه در هر بار اندازه‌گیری زاویه فاز، باید محل برچسب براق که موقعیت آن به کمک لیزربین تشخیص داده می‌شود، ثابت باشد. این مسئله در زمان بالانس کردن ماشین اهمیت ویژه ای دارد.
دومین مورد، واحدهای اندازه‌گیری استفاده‌شده در دستگاه آنالایزر ارتعاشات است. مثلاً اگر در مهرماه، زاویه فاز ماشین را با سیگنال سرعت، اندازه‌گیری کرده‌اید، در دی‌ماه دیگر نباید زاویه فاز را با واحد شتاب اندازه‌گیری کنید. به صورت تجربه استفاده از واحد سرعت رایج تر است.
سومین نکته، الکترونیک و فیلترهای دستگاه آنالایزر ارتعاشات است. در زمان اندازه‌گیری زاویه فاز ماشین، باید فیلترهای یکسانی را در تنظیمات دستگاه در نظر بگیرید. در غیر این صورت، زاویه فازهای اندازه‌گیری‌شده نادرست می‌شود.
نکته چهارم این است که باید پراب در جهت‌های یکسان نصب شود. برای ‌مثال، اگر جهت نصب پراب 180 درجه عوض شود، زاویه فاز نیز 180 درجه تغییر می‌کند.
نکته پنجم و آخرین نکته این است که در زمان‌های مختلف اندازه‌گیری زاویه فاز، سرعت ماشین باید یکسان باشد. نکته مهم دیگر پایدار بون ماشین است. به عنوان مثال توربین های بزرگ نیازمند زمانی در حدود سه ساعت برای پایدار شدن هستند. رعایت این نکته در زمان اندازه گیری فاز در زمان بالانس توربین اهمیت ویژه‌ای دارد.
در بیشتر مواقع، زاویه فاز در ماشین سالم، ثابت و بدون تغییر است و زاویه فاز ماشین سالم در تناوب‌های مختلف اندازه‌گیری، می‌تواند در محدوده 25%± تغییر کند. اما در صورت مشاهده اختلاف بالاتر از 25 %± ، ماشین به احتمال زیاد دچار مشکل شده است.

زاویه فاز

phase angle of vibration signal

In The Name of GOD

Hello my friends. I^,m  Saeid Kordizade.

A senior mechanical engineer. In this article, I intend to tell you about the phase angle of vibration signal. Since, the vibration signals are a combination of harmonic signals, I have chosen the simple harmonic signal or x sin (wt+ φ) .

زاویه فاز

The concept of phase angle

In order to define “φ” or phase angle, look at the picture. The blue signal has 180 degrees, phase difference with green signal. In fact, we can guess the vibration form by the phase angle. Analyzing the operating deflection shape or ODS shows changing the different parts in a machine.

زاویه فاز

Measuring the phase angle

Measuring the phase angle is done as following:

By a two channeled vibration analyzer, or by a Tachometer and by the Laser detector or stroboscope.

There is a accelerometer in both methods which withdraws a composed signal from our machine.

And, there is a trigger which withdraws the velocity 1 X or the shaft speed (RPM). The signal 1 X is withdrawn from the composed signal by a trigger and we compare it to the output of trigger. The difference between them is called the phase angle.

زاویه فاز

the size of phase angle

These five factors must be considered for the size of phase angle:

• The ticket place must be stable.
• The unit in the machine is the analyzer.
• The third is electronic and the filters in the machine.
• The probe must be installed in the same orientations.
• The different parts of machine are cheeked for the phase angle. It must be equal in a speed.

Thanks your accompaning.

زاویه فاز