تشخیص نابالانسی از ناهم‌ محوری به کمک آنالیز ارتعاشات

در این مقاله قصد دارم با ارائه یک مثال، به موضوع مهم تفکیک تشخیص نابالانسی (unbalance) از ناهم‌ محوری (misalignment) در ماشین بپردازم.

به منظور آشنایی سریعی و کامل شما همراهان همیشگی وب‌سایت آموزش نیروگاه،با نابالانسی و ناهم‌ محوری فیلم های کوتاه و رایگان را در  مقاله های زیر قرار داده شده است.

به­ منظور آشنایی با تشخیص نابالانسی از ناهم‌ محوری ، یک مثال واقعی و مورد ­کاوی توربو ژنراتور که به توربین گازی کوپل می‌شود انتخاب شده و طیف فرکانسی یاتاقان (DE(OCE آن در شکل زیر نشان داده شده است.

به نظر شما و با توجه به نمودار اسپکتروم، این ژنراتور چه عیبی دارد؟

در مورد مذکور شما به ­راحتی نمی‌توانید نابالانسی را از ناهم­راستایی تشخیص دهید؛ زیرا وقتی یاتاقان ژورنال دارید تشخیص نابالانسی از ناهم محوری دشوار می‌شود.

چرا در یاتاقان ژورنال تشخیص نابالانسی از ناهم‌ محوری دشوار است؟

ممکن است بگویید تشخیص نابالانسی از ناهم محوری با اندازه‌گیری ارتعاشات محوری به‌راحتی انجام میشود؛ زیرا در طیف فرکانسی عیب ناهم ­راستایی، در راستایی محوری و فرکانس  1X و 2X ، افرایش دامنه ارتعاشات وجود دارد. اما نابالانسی در طیف فرکانسی و در جهت محوری، فاقد علائم و مولفه شاخص است.

در پاسخ می­بایست بگویم: در توربین‌ها و ژنراتورها معمولاً اندازه‌گیری ارتعاش در جهت محوری به دلیل محدودیت نصب سنسور در این راستا مقدور نمی‌باشد؛

از طرفی ارتعاشات محوری توربوژنراتورها در اکثر مواقع کم ­اثر است؛

بنابراین تشخیص نالانسی از ناهم محوری با تحلیل ارتعاشات محوری عملاً غیرممکن است.

بررسی ارتعاشات شعاعی و تسخیص نابالانسی از ناهم محوری

حال بیایید ارتعاشات شعاعی ژنراتور را در جهت‌های عمودی و افقی بررسی نماییم.

ارتعاشات شعاعی ژنراتور در جهت‌ افقی

اگر طیف فرکانسی ارتعاش شعاعی را در راستای افقی اندازه‌گیری نماییم

باز هم نمی‌توانیم قاطعانه بگوییم که عیب ماشین نابالانسی است یا ناهم‌محوری؛

علت آن است که بیشتر ماشین‌ها ازجمله توربین‌ها و ژنراتورها در جهت عمودی استعداد کمتری برای ارتعاش دارند تا جهت افقی؛

زیرا قرار است در جهت عمودی بار وزن را تحمل کنند؛ بنابراین در جهت عمودی صلبیت بیشتر و ارتعاشات کمتری دارند.

ارتعاشات شعاعی ژنراتور در جهت‌ عمودی

درنهایت به سراغ ارتعاشات شعاعی در جهت افقی می‌رویم.

همان‌طور که در نمودار طیف فرکانسی آن مشاهده میشود وجود هارمونیک‌های 1X، 2X گواه عیب ناهم‌محوری در این ژنراتور هستند.

در بررسی‌های تکمیلی مشخص گردید که این ژنراتور به ­دلیل گرفتگی بخشی از کولرهای مسیر خنک­کاری،

دچار گرم­ شدن موضعی روتور شده و همین علت باعث انبساط حرارتی ژنراتور و ناهم‌محوری شده بود.

پس اگر می‌خواستیم با طیف فرکانسی ارتعاشات محوری و یا ارتعاشات شعاعی عمودی مشکل این ژنراتور را تشخیص دهیم، دچار اشتباه می‌شدیم.

به‌عنوان یک قاعده کلی میگویم، در عیوب ناهم‌محوری، ارتعاش به دما و بار وابسته است و مستقل از سرعت شفت و روتور می‌باشد؛

اما در نابالانسی، ارتعاش وابستگی مستقیمی به‌سرعت روتور دارد و به دما و بار وابسته نیست.

از سایر تفاوت­های غیرهم‌محوری و نابالانسی، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1- زاویه فاز در ناهم‌ محوری به‌صورت ناپایدار ظاهر می‌شود؛ ولی در نابالانسی، پایدار است.

2- در عیب ناهم‌ محوری با جابه‌جا­کردن سنسور روی یک بیرینگ، 180 درجه اختلاف فاز ایجاد می‌شود.

در سایت بخوانید

سه حالتی که در نابالانسی روتور وجود ندارد.

در این ویدئو که بخشی از کارگاه عیب یابی از توربین گازی V94.2 با آنالیز ارتعاشات است به این سوال که “چرا مشکل این ژنراتور ناهم محوری بود؟” پاسخ داده شده است.

پیشنهاد میکنم ویدئو را که در آن روش های تفکیب عیب ناهم محوری و آنبالانسی توربین نیز توضیح د اده شده است را مشاهده کنید.