Đang tải... (xem toàn văn)
Phân tích dao động thực nghiệm trên mô hình hệ rôto –gối đỡ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC *** - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên : Khóa : 54 Ngành : Cơ điện tử Viện : Cơ khí Tên đề tài: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ Các số liệu ban đầu: - Chương trình tính MATLAB, MAPLE Signal Processing Toolbox - Một số mô hình thí nghiệm nhận dạng hư hỏng ổ bi Nội dung phần thuyết minh tính toán Đồ án gồm trang, gồm: + Lời nói đầu + Bốn chương nội dung + Kết luận Chương I - Tổng quan giám sát chẩn đoán tình trạng kỹ thuật dao động học Chương II - Các đặc trưng dao động hệ trục - ổ bi Chương III - Các phương pháp phân tích tín hiệu dao động để nhận dạng hư hỏng hệ trục - ổ bi Chương IV- Một số ví dụ áp dụng BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên : Ngành : Cơ điện tử Cán hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Phong Điền Cán duyệt thiết kế : ……………………… Đề tài thiết kế tốt nghiệp: PHÂN TÍCH DAO ĐỘNG THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ Nhận xét: a Nhận xét cán hướng dẫn: …………………………………………………………………………………… .…… ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm 2014 Cán hướng dẫn b Nhận xét cán duyệt thiết kế: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ngày … tháng … năm 2014 Cán duyệt thiết kế CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ GIÁM SÁT VÀ CHUẨN ĐOÁN KỸ THUẬT BẰNG DAO ĐỘNG CƠ HỌC 1.1 Các khái niệm chung 1.1.1 Giám sát chần đoán tình trạng kỹ thuật a) Giám sát tình trạng: Giám sát tình trạng (condition monitoring) hoạt động nhằm phát hình thành trình phát triển hư hỏng hệ thống kỹ thuật Việc giám sát tình trạng thiết bị có ưu điểm sau: - Loại bỏ hư hỏng dừng máy bất thường - Kế hoạch bảo dưỡng lập xác hiệu - Tối ưu hoá thiết kế thiết bị nhà máy - Có thông tin cụ thể thiết bị trước đưa vào sử dụng - Các công nhân có trình độ không cao vận hành thiết bị đắt tiền Việc giám sát giảm thời gian tần suất kiểm tra, bảo dưỡng thiết bị, tăng hiệu bảo dưỡng - kế hoạch chủ động, tiết kiệm nhân lực, vật tư, tránh hư hỏng chủ quan gây nên, tăng mức độ sẵn sàng thiết bị giảm thiểu hư hỏng lớn Ngoài người vận hành tăng thêm hiểu biết thiết bị, dễ dàng việc tiên liệu hư hỏng tương tự tương lai b) Chẩn đoán tình trạng Ở mức cao hơn, chẩn đoán tình trạng kỹ thuật (diagnostic) có nhiệm vụ nhận dạng, định vị đánh giá mức độ hư hỏng phát Như vậy, chẩn đoán kỹ thuật khoa học nhận dạng trạng thái hoạt động hệ thống kỹ thuật, bao gồm máy móc, thiết bị, cụm chi tiết máy trình công nghệ (cắt gọt, vận chuyển vật liệu, vv ) Chẩn đoán tình trạng kỹ thuật có bốn đặc điểm sau: - Quá trình chẩn đoán dựa sở đo gián tiếp - Quá trình chẩn đoán tiến hành trình làm việc đối tượng (không cần dừng máy tháo rời chi tiết) - Công việc chẩn đoán thực thiết bị cụ thể xác định, kết chẩn đoán cho biết trạng thái kỹ thuật thiết bị áp dụng cho thiết bị khác - Quá trình chẩn đoán tiến hành liên tục hay theo thời điểm định Kết chẩn đoán cho biết trạng thái kỹ thuật thời thiết bị cho phép đánh giá thời gian hoạt động lại thiết bị 1.1.2 Tín hiệu chẩn đoán thông số chẩn đoán (giám sát) a) Tín hiệu chẩn đoán: Tín hiệu chẩn đoán (hay giám sát) đại lượng vật lý đo được, phản ánh cách gián tiếp trạng thái đối tượng giám sát hay chẩn đoán Ta phân loại tín hiệu chẩn đoán thành số dạng sau: - Các đại lượng liên quan trực tiếp đến hư hỏng (tín hiệu dao động học, âm thanh, nhiệt độ bề mặt, vv ) - Các đại lượng liên quan gián tiếp đến hư hỏng (mật độ hạt kim loại dầu bôi trơn, màu sắc bên đối tượng, vv ) - Các thông số vận hành thiết bị (công suất, áp suất, tốc độ quay, lượng tiêu thụ nhiên liệu, vv ) Hiện nay, tín hiệu dao động học sử dụng loại tín hiệu chẩn đoán phổ biến cho công tác chẩn đoán giám sát tình trạng kỹ thuật thiết bị quay Điều xuất phát từ số lý sau đây: - Các dao động học phản ánh xác nhạy thay đổi trạng thái hoạt động thiết bị, đặc biệt thay đổi bất thường hư hỏng gây - Với phát triển kỹ thuật đo dao động đại lượng điện kỹ thuật số, ta thực phép đo dao động cách tương đối dễ dàng xác - Một loạt phương pháp phân tích tín hiệu số đại nghiên cứu, ứng dụng tích hợp nhiều phần mềm chuyên dụng Điều cho phép ta xử lý đánh giá tín hiệu dao động đo cách thuận lợi b) Thông số chẩn đoán (giám sát): Một số loại tín hiệu chẩn đoán, thí dụ tín hiệu dao động, chưa xử lý (tín hiệu thô) chứa nhiều thông tin Lượng thông tin sử dụng hết cho mục đích giám sát hay chẩn đoán phản ánh nhiều nguồn dao động khác nhau, có nguồn dao động không liên quan đến trạng thái kỹ thuật thiết bị (thí dụ nhiễu đo) Ngoài ra, đại lượng đo tín hiệu thay đổi nhanh (tần số lên đến vài kHz), không tương ứng với thay đổi trạng thái thiết bị thực tế (diễn theo ngày, tuần, tháng) Bởi vậy, ta cần tách từ tín hiệu chẩn đoán thông số chẩn đoán nhờ công cụ phân tích tín hiệu Các thông số chẩn đoán thường biểu diễn dạng giá trị (bằng số) thay đổi chậm cách tương ứng với trạng thái kỹ thuật thiết bị Các thông số chẩn đoán thường sử dụng giá trị tín hiệu đặc trưng (giá trị trung bình hiệu dụng RMS, giá trị đỉnh kép, vv ) ~ x Hư hỏng Mức dừng máy Thời gian trước hư hỏng Mức cảnh báo Thời gian hoạt động Hình 1.1 Đường đặc tính để giám sát tình trạng thiết bị Trên hình 1.1 đồ thị (đường đặc tính) thường thấy thực chức giám sát dao động thiết bị quay Trong đó, thông số giá trị trung bình hiệu dụng RMS tín hiệu vận tốc dao động sử dụng làm thông số giám sát 1.1.3 Các hệ thống bảo dưỡng Bảo dưỡng hư hỏng: Thiết bị thực sửa chữa hư hỏng mà không áp dụng dạng bảo dưỡng Việc áp dụng hệ thống bảo dưỡng dẫn đến hệ là: Thiết bị phải dừng máy không định trước, gây lãng phí, an toàn, bảo dưỡng không theo kế hoạch nên dễ có hư hỏng thứ cấp, lượng dự trữ chi tiết thay lớn Vì hệ thông bảo dưỡng bày không nên áp dụng cho thiết bị quan trọng Bảo dưỡng định kỳ: Thiết bị bảo dưỡng định kỳ theo chu kỳ định lập trước Hệ thống bảo dưỡng cần phải có chuyên gia cho kỳ kiểm tra thiết bị, khối lượng kiểm tra định kỳ lớn, việc dừng máy định kỳ không đề phòng hư hỏng sớm, gây ảnh hưởng đến thiết bị tốt, tốn thời gian cho việc kiểm tra thiết bị Vì hệ thống bảo dưỡng không nên áp dụng cho thiết bị quan trọng Bảo dưỡng theo tình trạng: Thiết bị bảo dưỡng dựa thông tin dự báo hư hỏng Các thông tin thu thập trình vận hành, sử dụng thiết bị Việc giám sát tình trạng thiết bị dự báo thời gian hư hỏng chủ động việc lập kế hoạch bảo dưỡng, tiết kiệm chi phí, sửa chữa thiết bị cần thiết, cần tập trung sửa chữa phần hư hỏng thiết bị Việc áp dụng hệ thống bảo dưỡng dự báo tăng công suất độ tin cậy nhà máy, tăng mức độ an toàn, tăng chất lượng sản phẩm, bảo vệ môi trường, tuổi thọ thiết bị tăng cao, giảm thiểu chi phí vận hành nhà máy Vì hệ thống nên áp dụng cho thiết bị quan trọng dây chuyền sản xuất Việc bảo dưỡng theo tình trạng giảm tối đa chi phí bảo dưỡng, tăng mức độ an toàn 1.2 Các bước thực công việc giám sát chẩn đoán tình trạng kỹ thuật 1.2.1 Lựa chọn thiết bị cần giám sát mô tả trạng thái kỹ thuật thiết bị Để đảm bảo hiệu tiết kiệm chi phí, ta không cần phải giám sát trạng thái tất máy móc lắp đặt nhà máy Theo quan điểm kỹ thuật, số máy cần phải giám sát, số khác lại không cần Việc lựa chọn thiết bị cần giám sát cần phải dựa vào điều kiện sau: - Các máy liên quan trực tiếp vào dây chuyền sản xuất sản phẩm Các thiết bị dự đoán gây hư hỏng ngẫu nhiên bị dừng bất thường Các thiết bị bị dừng bất thường gây hư hỏng cho thiết bị khác Các thiết bị có chi phí bảo dưỡng cao Nhiệm vụ trình giám sát phân tích đối tượng cần giám sát (đặc điểm, chế độ vận hành, yêu cầu đặc biệt vận hành) Qua đó, ta chọn lựa số yếu tố để biểu thị trạng thái kỹ thuật đối tượng cần giám sát, thí dụ tình trạng tốt, gãy mỏi, có vết nứt, vv 1.2.2 Lựa chọn tín hiệu giám sát thông số giám sát a) Lựa chọn tín hiệu giám sát: Sau định thiết bị cần giám sát, ta cần phải định đại lượng đo làm tín hiệu giám sát để phù hợp với yêu cầu Việc lựa chọn đại lượng đo (dịch chuyển, vận tốc hay gia tốc dao động) vào đặc điểm đối tượng (chế độ vận hành, chế kích động dao động) đặc tính kỹ thuật loại đầu đo Dưới số quy tắc để tham khảo: Đo gia tốc dao động: - Trong trường hợp cần phân tích dao động đối tượng đo vùng tần số cao cao (đầu đo gia tốc cho tín hiệu điện tần số cao so với loại đầu đo khác) - Trong trường hợp cần phân tích đặc trưng tác dụng lực (tải trọng) độ lớn lực kích động thường tỷ lệ với gia tốc dao động - Sử dụng điều kiện đo yêu cầu đầu đo có kích thước bé khối lượng nhẹ 10 x(t ) Trong trường hợp tổng quát với hàm tín hiệu tuần hoàn không tuần hoàn, phép biến đổi Fourier (Fourier Transform – FT) công cụ toán học quan trọng x (t ) để biến đổi tín hiệu f t miền thời gian sang miền tần số FT {x(t )} = X ( f ) = +∞ ∫ x(t )e − j 2π ft dt −∞ Ngược lại, phép biến đổi từ miền tần số sang miền thời gian thực phép biến đổi Fourier ngược (inverse Fourier Transform – iFT) iFT {X( f )} = x (t ) = +∞ ∫ X ( f )e j 2π ft dt −∞ X(f ) Phổ tần số x(t ) tín hiệu cho phép ta xác định thành phần tần số X(f ) chứa tín hiệu Theo công thức…ta biểu diễn dạng phổ hai phía (gồm tần số âm tần số dương) Trong thực tế, ta giữ lại thành phần tần số dương để biểu thị đồ thị phổ tần số x ( n) Biến đổi Fourier rời rạc tín hiệu số với N công thức: X (k ) = k = 1, 2, , N n −1 − j 2π ( k −1) N N x ( n ) e ∑ N n =1 j đơn vị ảo 35 điểm lấy mẫu biểu diễn kết phép biến đổi nhận giá trị số phức Để biểu diễn phổ tần số tín hiệu x( n) ta cần tính toán điểm tần số rời rạc gian gian T0 số điểm lấy mẫu T = T0 ( N − 1) N fk f trục tần só Từ độ phân giải thời , ta tính khoảng thời gian tín hiệu miền thời fk Khi điểm tần số xác định công thức: f k = (k − 1) ∆f ∆f gọi độ phân giải tần số (frequency resolution) xác định bởi: ∆f = 1 = T ( N − 1)T0 x( n) Phổ biên độ - tần số phổ pha tần số tín hiệu tính toán hệ thức: A( f k ) = X (k ) ϕ ( f k ) = arctan( ta sử dụng kí hiệu Re Im Re{ X (k )} ) Im{X (k )} X (k ) để biểu thị phần thực phần ảo Chú ý theo công thức…, phổ biên độ - tần số tín hiệu rời rạc có dạng đối xứng quanh điểm tần số với giá trị: fN = 36 fs fs tần số mẫu Tần số fN gọi tần số Nyquist Như ta biểu diễn phổ biên độ - tần số tín hiệu rời rạc phạm vi từ ( Hz ) đến tần số Nyquist (xem minh họa hình…) Trong trường hợp tín hiệu có số điểm lấy mẫu N số mũ 2, tức N = 2m với m số nguyên dương, biến đổi Fourier rời rạc tín hiệu theo công thức…có thể tính toán nhanh nhờ thuật toán có tên gọi phép biến đổi Fourier nhanh (Fast Fourier Transform – FFT) Nội dung thuật toán FFT trình bày nhiều tài liệu chuyên khảo xử lý tín hiệu số không đề cập Hiện nay, thuật toán FFT tích hợp hầu hết phần mềm phân tích tín hiệu số phần mềm tính toán số b) Phổ mật độ công suất Về ý nghĩa vật lý, phổ biên độ tín hiệu biểu diễn phân bố mức biên độ tín hiệu theo tần số, phổ mật độ công suất biểu diễn mức “năng lượng” tín hiệu x( n) theo tần số thiết lập hệ thức: A2 ( f k ) P( f k ) = , k = 1, 2, , N A( f k ) phổ biên độ xác định hệ thức…và fk điểm tần số rời rạc f trục tần số tính toán theo hệ thức… Hình…biểu diễn phổ biên độ phổ mật độ công suất tín hiệu gia tốc dao động đo thiết bị quay c) Phổ biên độ số tín hiệu dao động thường gặp 37 Phổ biên độ - tần số (trong tài liệu kỹ thuật thường gọi phổ tần số gọi phổ biên độ) tín hiệu cung cấp thông tin phân bố thành phần tần số có tín hiệu tương quan mức biên độ thành phần Do đó, phổ tần số sử dụng công cụ để nhận dạng nguồn gây dao động trường hợp dao động cưỡng bức, tần số riêng hệ dao động trường hợp dao động tự Phổ biên độ tín hiệu tuần hoàn có dạng biểu diễn hình vẽ…trong thành phần tần số nhỏ gọi thành phần tần số Các thành phần tần số bậc cao có tần số số nguyên lần tần số bản, chúng gọi thành phần điều hòa bậc cao Các thành phần điều hòa tạo nên cấu trúc tuần hoàn phổ tần số Quan hệ thành phần tần số phổ biên độ tín hiệu điều biến tần số khác so với phổ tín hiệu tuần hoàn Để nhận biết quan hệ này, ta xét tín hiệu điều biến biên độ dạng: x(t ) = (1 + A1 , A2 A1 cos(2π f1t )) A2cos(2π f 2t ) A2 x(t ) số Phân tích tín hiệu thành tổng hàm điều hòa dạng: x (t ) = A1cos(2π f1t ).cos(2π f 2t ) + A2cos(2π f 2t ) x (t ) = A1 A cos [ 2π ( f − f1 )t ] + A2cos(2π f 2t ) + cos [ 2π ( f + f1 )t ] 2 x(t ) Theo hệ thức…, phổ biên độ - tần số tín hiệu điểm tần số f − f1 , f , f + f1 38 bao gồm ba thành phần tần số Trên hình… phổ biên độ - tần số tín hiệu dao động tắt dần mô tả dao động riêng (với tần số riêng f1 ) hệ dao động có cản bậc tự Phổ có đặc điểm dải phổ hẹp (small band spectrum), nghĩa thành phần tần số với biên độ khác nằm dải tần số hẹp Hình …minh họa ứng dụng phương pháp phân tích phổ tần số để nhận dạng tần số riêng kết cấu Các phổ biên độ - tần số biểu diễn hình… có đặc điểm dải phổ rộng (broad band spectrum) Các thành phần tần số phổ phân bố dải tần f số trải rộng toàn trục tần số Phổ tín hiệu chuyển tiếp dạng hàm xung phổ liên tục với hình dạng đặc trưng hình…Phổ tín hiệu ngẫu nhiên dừng chứa thành phần tần số phân bố cách ngẫu nhiên toàn trục tần số với mức biên độ gần tương đương với Việc xác định thông tin tín hiệu có phổ dải rộng miền tần số khó khăn Bởi vậy, phương pháp phân tích phổ tần số tỏ không phù hợp để phân tích tín hiệu 39 CHƯƠNG II GIÁM SÁT KỸ THUẬT CHO HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ Trong nội dung chương xin giới thiệu tóm tắt đặc trưng dấu hiệu nguyên nhân gây rung động phổ biến máy quay thuộc hệ Roto – gối đỡ, giới thiệu cách thức chuẩn đoán dao động hệ roto – gối đỡ thông qua phổ tần số 2.1 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RUNG ĐỘNG CỦA HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ 2.1.1 Mất cân Mất cân nguyên nhân gây dao động thường gặp Hiện tượng đặc trưng phân bố khối lượng không trục quay Điều có nghĩa đường thẳng nối hai điểm tâm hai ngõng trục không trùng với trục quán tính rôto Mất cân tạo lực mômen tác động vị trí gối đỡ kích động dao động tần số quay fn trục Nguyên nhân xuất cân sai lệch hình dáng chế tạo, không đồng vật liệu, lệch tâm vị trí gối đỡ thân rôto lắp ráp nguyên nhân tương tự Tuy nhiên, tượng cân loại trừ nhờ hoạt động cân máy chỗ với chế độ vận hành bình thường Về phương diện kỹ thuật giám sát tình trạng thiết bị, thay đổi trạng thái cân rôto trình vận hành điều đáng quan tâm Sự thay đổi có nhiều nguyên nhân khác nhau, thí dụ vết nứt rôto, lỏng mối ghép, biến dạng số chi tiết tải trọng tác động môi trường Một nguyên nhân thường xuyên khác biến dạng rôto nhiệt độ không đồng vị trí thân rôto Người ta gọi tượng “mất cân nhiệt” Các thiết bị Tuabin nhiệt đối tượng kỹ thuật nhạy cảm với tượng cân nhiệt 40 Mất cân gây nên dao động tần số quay, tần số gần với tần số riêng uốn trục tạo dao động trục gối đỡ với biên độ cao Hình 2.1 biểu diễn phổ tần số tín hiệu vận tốc dao động đo gối đỡ đặc trưng cho tượng cân Dấu hiệu phổ thành phần tần số quay fn có biên độ cao Hình 2.1 Phổ tần số tín hiệu dao động đặc trưng cho tượng cân 2.1.2 Không đồng trục Một nguyên nhân gây dao động quan trọng khác vấn đề không đồng trục Một trục đơn bị không đồng trục ổ trục không đường tâm với tâm đường trục Hai trục quay nối với khớp nối gặp vấn đề không đồng tâm dạng: lệch song song, lệch góc kết hợp lệch hướng kính lệch góc (Hình 2.2) 41 Hình 2.2 Hiện tượng không đồng trục: a) lệch hướng kính (Radial misaglignment) b) lệch góc (Angular misaglignment) Hiện tượng không đồng trục nguyên nhân sau: - Do thiết bị giãn nở nhiệt làm việc (ví dụ tuốc bin nhiệt) Hầu hết thiết bị chỉnh đồng trục nguội, thiết bị làm việc nhiệt độ tăng lên, mức - độ giãn nở nhiệt làm cho thiết bị bị đồng trục Thiết bị điều chỉnh đồng tâm không xác Nền móng lắp đặt thiết bị không ngang phẳng Lực truyền từ hệ thống ống dẫn vào thiết bị quay dẫn đến đồng trục Việc phân tích dao động không đồng trục thực qua phân tích pha dao động phổ tần số (với FFT) tín hiệu vận tốc dao động Hình 2.3 mô tả phổ tần số đặc trưng cho tượng không đồng trục Do lệch trục gây tác động lên rôto hai lần vòng quay rôto, dao động hướng kính sinh không đồng trục có tần số hai lần tần số quay (điều hòa bậc hai tần số quay) Tuy nhiên, với trường hợp lệch góc tạo dao động có tần số rung hướng trục (dọc trục quay) tần số fn Đối với trường hợp tổng hợp (cả lệch hướng kính lệch góc), dao động đo theo phương hướng kính hướng trục dao động tuần hoàn có tần số 42 tần số quay fn điều hòa bậc cao tần số quay (hình 2.3) Trong tần số fn có biên độ trội so với thành phần tần số khác Hình 2.3 Phổ tần số đặc trưng cho tượng không đồng trục 2.1.3 Cong trục Hiện tượng cong trục xảy trục quay dài, trạng thái tĩnh bị cong tải trọng trình vận chuyển lắp đặt mômen uốn lớn Trục cong xảy tượng tương tự trường hợp không đồng trục Trục cong gây tăng tải trọng động lên ổ đỡ dẫn đến giảm tuổi thọ hư hỏng ổ đỡ Việc phân tích dao động trục cong tương tự trường hợp dao động không đồng trục Biên độ dao động lớn tần số quay điều hòa bậc hai tần số quay tín hiệu dao động đo theo hướng kính hướng trục Biên độ dao động tần số fn tới 100% - 200% biên độ tần số fn fn khoảng từ 30% biên độ tần số trường hợp xảy cong trục nghiêm trọng Hình 2.4 mô tả dấu hiệu đặc trưng tượng cong trục phổ tần số tín hiệu dao dộng đo gối đỡ rôto 43 Hình 2.4 Phổ tần số vận tốc dao động dọc trục đặc trưng cho tượng cong trục 2.1.4 Cộng hưởng Cộng hưởng, kích động thành phần tần số riêng đề thường gặp máy quay nói chung hệ rôto – gối đỡ nói riêng Nếu thành phần cánh tuốc bin rôto, vấn đề trở nên nghiêm trọng dẫn đến hỏng máy Tuy nhiên, cộng hưởng thường xảy thành phần phụ máy hệ thống ống, giá đỡ thiết bị, điều chỉnh dạng dầm, hệ điều khiển…Trong trường hợp này, cộng hưởng gây khó chịu điều khiển điều chỉnh vài thay đổi tương đối đơn giản thêm độ cứng làm tăng tần số vùng cộng hưởng Đôi thêm độ cứng lại làm cho tình trạng xấu tần số riêng lúc đầu nhỏ thua tần số cộng hưởng Trong trường hợp cách hay thêm giảm chấn 2.1.5 Một số nguyên nhân khác Ngoài số nguyên nhân gây dao động , có số nguyên nhân khác gặp trình vận hành thiết bị quay như: xoáy dầu roi dầu, ổn định màng dầu bôi trơn, kích động tham số độ cứng gối đỡ không đồng theo hai phương , cộng hưởng dao động mở máy tắt máy,vv… 2.2 CHUẨN ĐOÁN DAO ĐỘNG CỦA HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ 44 Hầu hết vấn đề hỏng hóc máy xảy phát tín hiệu báo động sớm dạng dao động Các dao động nhận dạng tần số đặc biệt biết đến Bên cạnh khuyết tật học gây dao động theo cách riêng nên sở để chuẩn đoán tình trạng dao động máy quay hệ rôto – gối đỡ Việc chuẩn đoán dao động phương pháp phân tích phổ tần số công việc phức tạp đòi hỏi kinh nghiệm thực tế người phân tích Tuy nhiên việc chuẩn đoán tiến hành theo trình tự đơn giản sau: - Xác định riêng rẽ tượng mà ta theo dõi thông qua phổ tần số Đối với tượng, từ bảng tóm tắt mẫu chuẩn, phân tích giả thuyết khác có liên quan đến tượng Trong nội dung đồ án này, xin trình bày số tượng thường thấy bao gồm cố tần số quay, không đồng trục xoáy dầu Các vấn đề thực quan sát mô hình thí nghiệm 2.2.1 Sự cố tần số quay a.Sự cố sốc Dạng phổ tần số thấy hình 2.5 45 Hình 2.5 Phổ sốc Khi nguyên nhân gây tượng chuẩn đoán sau: - Nếu sốc máy: xác định cách đo pha Nếu sốc máy: mở máy xem b.Sự không đồng trục Dạng phổ tần số thấy hình 2.6 Khi có tượng nhận tần số thành phần f ,3 f Ấn định nguyên nhân tạo không đồng trục Đối với ổ trượt, dùng đầu dò không tiếp xúc Giải vấn đề cách giảm mức dao động tần số quay c.Vấn đề cộng hưởng Vấn đề cộng hưởng xảy phận giảm sóc, kết cấu, ổ trục hay tần số riêng trục (vận tốc tới hạn) Biểu diễn phổ hình 2.7 biên độ dao động tăng theo dạng cưỡng Biện pháp giải quyết: - Bộ giảm sốc: thay đổi tần số cộng hưởng cách tác động lên độ cứng hay khối - lượng Kết cấu: dùng giải tích phương thức để xác định cách giải vấn đề Ổ trục: tác động lên độ cứng 2.2.2 Tóm tắt vấn đề không đồng trục Cũng mục 2.2.1, cố vấn đề không đồng trục phân tích thông qua phổ tần số gia tốc Một đặc điểm quan trọng đặc tính xảy hai ba lần tần số quay f0 Tuy nhiên, hình dạng phổ lúc giống phổ sốc phần 46 Khi gặp dạng phổ cần tìm nguyên nhân gây sốc trước xử lý vấn đề đồng trục Trên thực tê việc cân quan trọng tạo tăng biên độ f0 cần giải f0 f0 trước xét vấn đề không đồng trục Giữa máy truyền động Vấn đề không đồng trục thấy hai bên khớp nối máy nhờ dạng phổ hình Nguyên nhân gây chúng là: - Tính song song trục Sự đồng tâm trục Rôto bị cong Biến dạng giá đỡ khung 2.3 THÔNG SỐ GIÁM SÁT VÀ CHUẨN ĐÁNH GIÁ Đối với hệ có gối đỡ cứng (độ cứng cao), người ta thường lực chọn tín hiệu giám sát tín hiệu vận tốc đo gối đỡ trục với số điểm đo từ đến điểm theo hai phương đo Dải đo tần số thông thường khoảng Hz đến 1000 Hz Thông số giám sát giá trị trung bình hiệu dụng RMS giá trị đỉnh kép toàn tín hiệu 47 Trong trường hợp thiết bị tiêu chuẩn , chuẩn đánh giá lấy tiêu chuẩn ISO 10816 Trong trường hợp thiết bị phi tiêu chuẩn , ta phải sử dụng chuẩn tương đối để đánh giá tình trạng kỹ thuật thiết bị Ngoài kết phân tích tín hiệu dao động miền tần số (FFT) cho phép ta nhận dạng nguyên nhân dao động Đối với hệ gối đỡ mềm (độ cứng thấp), tín hiệu giám sát lượng dịch chuyển tâm trục nhờ phép đo không tiếp xúc với hai đầu đo bố trí theo hai phương vuông góc Thông số giám sát độ lệch lớn vị trí tâm trục so với trục quay Chuẩn tuyệt đối trường hợp lấy từ tiêu chuẩn ISO 7919 48 CHƯƠNG III XÂY DỰNG GIAO DIỆN CHƯƠNG TRÌNH MATLAB TRONG PHÂN TÍCH TÍN HIỆU SỐ 49 [...]... vụ tiếp theo là phân tích xu hướng, dự báo thời gian hoạt động còn lại của thiết bị và quyết định các phương án giải quyết (dừng máy để bảo trì hay tiếp tục cho vận hành trong một thời gian hạn định) 14 CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH TÍN HIỆU DAO ĐỘNG ĐỂ NHẬN DẠNG HƯ HỎNG CỦA RÔTO – GỐI ĐỠ 2.1 Tổng quan về hệ thống đo dao động Hình 2.1 mô tả sơ đồ tổng quan của một hệ thống đo dao động, đối tượng... x(t) 20 2.2.2 Phân loại tín hiệu dao động Tín hiệu dao động Ngẫu nhiên Tiền định Tuần hoàn Không tuần hoàn Ngẫu nhiên dừng Ngẫu nhiên không dừng Điều hòa Nhiều tần sốHầu tuần hoàn Chuyển tiếp Hình 2.6 Phân loại tín hiệu dao động Các loại tín hiệu dao động gặp phải trong thực tế rất đa dạng và việc phân loại tín hiệu có thể thực hiện theo nhiều quan điểm khác nhau Trên hình 3.6 là sơ đồ phân loại tín... hiệu Tín hiệu dao động do đầu đo dao động ghi lại trong một phép đo tổng hợp từ nhiều nguồn dao động khác nhau là ngẫu nhiên Do đó, tín hiệu dao động thường chứa nhiều thành phần Các thành phần tín hiệu trong một tín hiệu dao động được phân loại và đặt tên theo tần số (thành phần tần số quay, thành phần tần số riêng,…), theo dạng dao động (thành phần dao động cưỡng bức, thành phần dao động riêng) hoặc... 2.3 Phân tích tín hiệu trong miền thời gian Việc phân tích và xử lý tín hiệu đo là bước quan trọng kế tiếp sau các phép đo dao động để cung cấp thông tin cần thiết và chính xác từ kết quả đo được Tín hiệu dao động thường được phân tích trong miền thời gian (dựa trên các đồ thị tín hiệu theo thời gian) trước khi được phân tích trong miền tần số (phân tích phổ tần số) và các phương pháp xử lý khác a) Các... hiệu số rồi đưa vào lưu trữ phục vụ cho quá trình phân tích và xử lý sau này Đối tượng đo Đầu đo Bộ chuyển đổi Cáp truyền tín hiệu Bộ khuếch đại và bộ lọc "Tương tự - Số" (Analog Digital Converter - ADC) Số hóa Phân tích lưu trữ Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan của một hệ thống đo dao động 15 Dưới đây ta sẽ xét tới một số thành phần chính trong một hệ thống đo dao động, đó là: Đối tượng đo và đầu đo Đây là hai...- Thích hợp với các phép đo dao động do va chạm - Đặc biệt phù hợp cho việc chẩn đoán rung và giám sát tình trạng hoạt động Thông thường, gia tốc dao động được sử dụng để phát hiện các hư hỏng biểu thị tại vùng tần số cao lớn hơn 1kHz, thí dụ phân tích các hư hỏng tại ổ bi và bánh răng Đo vận tốc dao động: - Trong trường hợp đối tượng đo có phổ tần số của vận tốc dao động đồng bộ hơn (tức là mức biên... hưởng rất lớn đến độ chính xác của tín hiệu 16 Hình 2.2 Các vị trí đặt đúng của đầu đo trên đối tượng đo Trong hình 2.2, đầu đo C, D được đặt trên nắp ổ và dùng để đo các tín hiệu dao động theo phương dọc trục còn đầu đo A, B được đặt phía dưới cốc lót và vỏ máy dùng để đo các tín hiệu dao động theo phương hướng kính Vị trí đặt các đầu đo A, C như trên hình là đúng cách, bảo đảm cho độ tin cậy của tín... filter) c) Tách đường bao tín hiệu Đường bao tín hiệu dao động cung cấp cho ta khả năng nhận dạng các nguyên nhân gây kích thích dao động hoặc nhận dạng các tham số của hệ dao động Đường bao tín hiệu phản ánh những thông tin quan trọng về cường độ dao động, các sự kiện bất thường xảy ra khi thiết bị đang vận hành Kỹ thuật tách đường bao tín hiệu dựa trên phép biến đổi Hilbert (Hilbert Tranform) x (t )... vận tốc dao động Đầu đo dao động xoắn của trục Tuy nhiên, được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay vẫn là đầu đo gia tốc dao động sử dụng cảm biến piezo (còn gọi là gia tốc kế - accelerometer) Loại đầu đo này có độ nhạy cao, ổn định, chịu được nhiệt độ lớn, khối lượng nhỏ và đặc biệt nó là dụng cụ tự phát, tức là không cần tới bất kì một nguồn cung cấp năng lượng nào để hoạt động Các tín hiệu thực nghiệm. .. từ biến đổi Hilbert của tín hiệu dao động , ta có thể xác x(t ) định tín hiệu giải tích (analytical signal) của dưới dạng xa (t ) = x(t ) + j.h(t ) j trong đó là đơn vị ảo, j = −1 Chú ý rằng tín hiệu giải tích xa (t ) phức Khi đó mô đun xa (t ) nhận các giá trị x (t ) chính là đường bao tín hiệu Hình mô tả các bước tính toán xác định đường bao của một tín hiệu dao động Phương pháp này được sử dụng ... gây rung động phổ biến máy quay thuộc hệ Roto – gối đỡ, giới thiệu cách thức chuẩn đoán dao động hệ roto – gối đỡ thông qua phổ tần số 2.1 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RUNG ĐỘNG CỦA HỆ RÔTO – GỐI ĐỠ 2.1.1... gây dao động theo cách riêng nên sở để chuẩn đoán tình trạng dao động máy quay hệ rôto – gối đỡ Việc chuẩn đoán dao động phương pháp phân tích phổ tần số công việc phức tạp đòi hỏi kinh nghiệm thực. .. truyền từ hệ thống ống dẫn vào thiết bị quay dẫn đến đồng trục Việc phân tích dao động không đồng trục thực qua phân tích pha dao động phổ tần số (với FFT) tín hiệu vận tốc dao động Hình 2.3 mô tả