Импулс срещу Скорост: Разгадаване на двойните сигнали за здравето на машините

В индустриалната автоматизация изборът на правилния вибрационен параметър е разликата между откриването на повреда и диагностицирането на нейната основна причина. Bently Nevada 3500/70M Монитор за реципрочен запас предоставя две специализирани измервания: Импулсно ускорение и Реципрочна скорост. Разбирането на техните различни физически значения и приложения е от съществено значение за оптимизиране на стратегиите за защита на машините в изискващи контролни системи.

Физиката на импулсното ускорение: Заснемане на механични удари

Импулсното ускорение измерва високочестотни, краткотрайни ударни събития в машините. Изразява се в g (9.81 м/с²) и се фокусира върху сигнали обикновено над 1 kHz. Този параметър е отличен за откриване на дискретни механични повреди, като ролка на лагер, удряща вдлъбнатина (генерираща пик от 5-10 g) или необичайно докосване на зъбци на зъбно колело. За разлика от общата вибрация, той филтрира нискочестотните движения, за да изолира тези разрушителни преходни явления.

Ролята на реципрочната скорост: Измерване на разрушителната енергия

Реципрочната скорост количествено измерва скоростта на колебаещите се компоненти, докладвана в мм/с или инчове/с пик. Тя е интеграл на изместването и е пряко пропорционална на енергията, предизвикваща умора в системата. Този параметър е идеален за наблюдение на плавното движение напред-назад на буталата на компресора или щоковете на плунжерна помпа, където висока скорост (например >25 мм/с) пряко корелира с ускорено износване на компонентите и структурен стрес.

Диагностичен контраст: Удар срещу умора

Тези параметри диагностицират фундаментално различни режими на повреда. Внезапно повишение на импулсното ускорение от 2 g до 8 g показва незабавно, локализирано ударно събитие като счупен бутален пръстен. Постепенно повишаване на реципрочната скорост от 15 мм/с до 30 мм/с, обаче, сигнализира за прогресивен проблем като влошаване на износването на клапаните на компресора или разхлабване на монтаж, водещо до дългосрочна умора и повреда.

Техническа конфигурация: Настройки на сензора и филтъра

Правилната настройка е от първостепенно значение. Импулсното ускорение изисква акселерометри с висока резонансна честота и използва лентов пропускащ филтър (например от 1 kHz до 10 kHz), за да изолира ударната енергия. Реципрочната скорост обикновено използва сензор за сеизмична скорост или интегрира сигнал от акселерометър, като филтрирането е съсредоточено върху основната работна скорост на машината и хармониците (например от 2 Hz до 1 kHz). Неправилно конфигурираните филтри са водеща причина за пропуснати аларми.

Експертно мнение: Интегриране на данни за приложима интелигентност

В Ubest Automation Limited анализираме тези сигнали заедно. При реципрочен компресор стабилна скорост, но нарастващ импулсен тренд често сочи към вътрешно влошаване на клапаните преди спад в производителността. Препоръчваме задаване на многостепенни аларми: "Предупреждение" за скорост при 70% от допустимия лимит и "Опасност" за импулс, базирана на базовата стойност + 6 dB. Тази стратегия, интегрирана в DCS на завода, осигурява 30-50% по-ранно предупреждение в сравнение с наблюдението на всеки параметър поотделно.

Пример за приложение: Предотвратяване на катастрофа с газов компресор

Обект за съхранение на природен газ наблюдаваше 4-бутален реципрочен компресор с 3500/70M. Четенето на реципрочната скорост за блок 3 остана стабилно на 18 мм/с, но трендът на импулсното ускорение показа увеличение от 400% за 6 седмици, от 0.5 g до 2.5 g пик. Това разминаване предизвика разследване. Инспекция с бороскоп разкри счупена гайка на бутален щок, започваща да контактува с цилиндровата втулка — повреда, която все още не влияеше на общата енергия на движението. Предварителното спиране и ремонт предотвратиха катастрофален взрив на цилиндъра на стойност около 850 000 долара и 21 дни загубено производство.

Пример за приложение: Оптимизиране на поддръжката на охлаждаща помпа в електроцентрала

В ядрена централа основната помпа за обслужваща вода (вертикален плунжер) имаше история на годишни повреди на лагери. След инсталиране на 3500/70M инженерите проследяваха скоростта на плунжера (нормално: 12 мм/с) и импулса на корпуса. Анализът показа, че импулсните пикове над 3.5 g последователно се появяват 8-10 седмици преди повреда, корелирайки с разпадане на смазката. Чрез преминаване към график за смазване, базиран на състоянието и задействан от трендовете на импулса, те удължиха живота на лагерите от 12 на 28 месеца, постигайки 300% възвръщаемост на инвестицията в системата за мониторинг в рамките на първия цикъл.

Сравнение и ръководство за избор на параметри

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

Мога ли да изведа реципрочната скорост от сигнал на акселерометър без специализиран сензор за скорост?

Да, 3500/70M може цифрово да интегрира кондициониран сигнал от акселерометър, за да изчисли скоростта. Въпреки това това изисква внимателно високопропускащо филтриране, за да се избегне усилване на нискочестотния дрейф. За най-добра точност под 10 Hz се препоръчва специализиран сензор за скорост.

Какъв е типичният праг за "опасност" на импулсното ускорение в скоростна кутия?

Прагът е специфичен за машината, но съществуват общи насоки. За индустриални скоростни кутии предупреждението може да се зададе при 5-7 g пик, а нивото на опасност при 10-12 g пик. Измерванията на базовата линия при здравословна работа са от съществено значение за задаване на точни, специфични за обекта граници.

Защо реципрочната скорост може да е ниска, докато изместването е високо?

Скоростта е пропорционална на произведението на изместването и честотата. Машина може да има голямо изместване при много ниска честота (като термично разширение), което води до ниска скорост. Това подчертава защо скоростта е по-добър индикатор за динамично натоварване от самото изместване за повечето машини.

Колко често трябва да се следят и преглеждат данните от тези параметри?

За критични машини и двата параметъра трябва да се следят поне ежедневно. Импулсното ускорение може да изисква по-кратки интервали (например запис на всеки час) при съмнителни условия, за да се уловят интермитентни събития. Автоматизираният анализ на трендовете в DCS или софтуера за мониторинг на състоянието е силно препоръчителен.

Предоставя ли модулът 3500/70M сурови данни за вълновите форми на тези параметри?

Да, функцията "Reciprocating Storage" улавя времево синхронизирани вълнови форми както на скоростта, така и на ускорението. Това позволява напреднал офлайн анализ, като усредняване във времевата област, за точно определяне на фазата в цикъла на машината, където възникват повредите.

За да внедрите целенасочена стратегия за мониторинг на вибрациите с автентични компоненти Bently Nevada и експертна конфигурация, партнирайте със специалистите от Ubest Automation Limited.