Deux plans d'équilibrage utilisant LabVIEW et NI PDA CF-6004 CompactFlash Card Acquisition de données - National

Balourd est une source très fréquente de vibration élevée qui est identifié par des niveaux excessifs d'amplitudes de vibration à une fréquence qui est synchrone avec la vitesse de la machine. Déséquilibre se produit parce que les densités de matériaux sont inégales; arbres ne sont pas parfaitement ronde ou non montés exactement au centre, etc. déséquilibre de poids dans un système de rotation produit souvent des forces synchrones excessives qui réduisent les durées de vie des différents éléments mécaniques. Par conséquent, l'équilibre est important dans la fabrication et l'entretien des processus machines tournantes.

Table des matières

1. Introduction

L'équilibrage est généralement réalisée de deux façons - équilibrage de l'atelier et équilibrage sur le terrain. équilibrage Shop monte les pièces mécaniques sur une machine d'équilibrage et les soldes chaque partie séparément. l'équilibrage du champ équilibre la machine dans les opérations normales avec le rotor monté dans les paliers. Les grandes machines, comme des turbines à vapeur, moteurs électriques et générateurs Armatures, ont souvent besoin d'équilibrage sur le terrain. 4 fois la moyenne des heures d'équilibrage sur le terrain et les taux varient de 60 $ à 200 $ par heure. appareils assistant numérique (PDA) personnels et l'acquisition de données cartes CompactFlash (CF DAQ) sont idéales pour l'équilibrage sur le terrain parce que vous pouvez les transporter facilement. Le dispositif de PDA peut être utilisé pour mesurer la vibration et de faire un bilan pour le processus au lieu des travaux de papier. Ces caractéristiques profiteraient beaucoup parce que le champ d'équilibrage pourrait être étroit et désordonnée.

Cette démonstration d'équilibrage deux plans est construit avec LabVIEW et NI PDA Module de données CompactFlash CF-6004 Acquisition PDA. Cette démo montre comment utiliser des PDA pour mesurer les vibrations des machines tournantes et réduire les vibrations grâce à l'équilibrage. Vous pouvez utiliser la démo VIs dans des applications réelles avec quelques modifications simples au code.

Doit être recréée avec 9234

2. Principes d'équilibrage deux plans

Il y a généralement deux types de déséquilibre: déséquilibre statique et dynamique de déséquilibre.

Comme le montre la figure 1, le balourd statique se produit lorsque le centre de gravité d'un changement de vitesse de rotor à partir du centre géométrique du plan mince. Dans certains cas, vous pouvez placer le rotor sur les bords de couteau, et permettre à la gravité de tirer le balourd vers le bas de l'ensemble pour détecter un déséquilibre statique. Les plans minces dans des cas réels peuvent être des ventilateurs, des disques de meulage, des poulies, des volants, des engrenages et ainsi de suite. Ils partagent une caractéristique commune que les rotors sont assez étroites et ont aucun mouvement axial nutation. Vous pouvez supprimer le balourd statique en ajoutant / supprimant des vis d'équilibrage (ou poids) de glissement ou de forage / de meulage sur les éléments de rotor.

Comme le montre la figure 2, le niveau supérieur de complexité balourd se compose de poids mauvaise distribution dans deux plans géométriques différents. Vous devez établir un équilibrage en deux plans, lorsque les rotors sont des moteurs allongé et rigide, tel que électriques, armatures de générateur, la broche de machine, des rouleaux de broyage et ainsi de suite.

Le coefficient d'influence est utilisé pour décrire le fonctionnement du système de rotor répond aux changements de poids déséquilibrés. Une fois qu'un rotor installe un poids d'essai pour produire un changement d'amplitude de vibration ou de phase, l'influence causée par le poids d'essai, ou les coefficients d'influence peut être calculée. Une procédure d'équilibrage à plan unique produira une balance coefficient de réponse. équilibrage multiples plan produira un certain nombre de coefficients en fonction du nombre de plans d'équilibre. Étant donné que la vibration initiale peut être considérée comme la réponse du rotor au déséquilibre de la masse initiale, vous pouvez calculer le déséquilibre de masse initial avec la vibration initiale et les coefficients d'influence.

Le système représenté en Fig.3 est un système typique d'équilibrage à deux plans. L'ensemble du système est constitué d'un rotor, deux paliers, deux accéléromètres et un tachymètre optique. Les accéléromètres sont montés sur des paliers et utilisés pour acquérir des signaux de vibration. Le signal de compte-tours est utilisé pour calculer la vitesse de rotation et la synchronisation des signaux de vibration dans chaque révolution.

En supposant que le système de rotor est un système linéaire, la réponse à chaque point de mesure (point d'appui) est égale à la somme vectorielle de la réponse de déséquilibre au niveau de chaque plan. Cela signifie que le poids au plan 1 peut contribuer à la vibration acquises au palier 1, ainsi que les vibrations acquises au palier 2. Il en va de poids au niveau du plan 2. La relation de base entre la réponse de vibration et le poids de déséquilibre au niveau des plans peuvent souvent être exprimé par un groupe de vecteurs de sensibilité. En ajoutant un poids d'étalonnage connu à un emplacement angulaire connue sur les plans, et la mesure des vecteurs de réponse de vibration au niveau des deux paliers, on peut déterminer expérimentalement les vecteurs de sensibilité. Une fois que vous avez compris les vecteurs de sensibilité, vous pouvez calculer le poids de déséquilibre initial à chaque plan et apporter des corrections. Les détails de cette méthode sont présentés en annexe. Vous pouvez vous référer à l'annexe si vous voulez en savoir plus sur cette méthode.

3. Installation du matériel

Fig.4 montre le système mécanique de cette démo fournie par SpectraQuest, Inc. Le système mécanique est appelé machine Fault Simulator (MFS). Elle est construite avec des types particuliers de paliers, rotors avec des extrémités de collier fendu, un logement de palier de support fendu, tension de la courroie polyvalente et d'un mécanisme de montage de boîte de vitesses, et un système à mouvement alternatif. Plus de détails sont présentés dans Fig.5. Deux plans montés sur l'arbre sont en aluminium, avec deux rangées de trous taraudés à tous les 20 degrés. Vous pouvez installer des vis en acier comme le poids d'étalonnage à ces trous facilement. Le petit morceau de ruban réfléchissant sur l'arbre reflète le laser du compte-tours tandis que la partie reste de l'arbre ne fonctionne pas. Lorsque l'arbre tourne, la lumière réfléchie se former un signal de marche / arrêt correspondant à chaque cycle. Deux pièces d'aimants monter les accéléromètres sur les deux paliers. Ces connexions sont assez ferme et facile à réaliser.

Comme le montre la figure 5, les accéléromètres sont montés sur le dessus du corps de palier. Les accéléromètres sont alimentés par l'accéléromètre SCC-ACC01 modules d'entrée, qui sont installés dans un support SC-2345 SCC. Les signaux sont mis en mémoire tampon par le module SCC-ACC01 et connectés aux broches d'entrée analogique (AI1 EA2) de la carte DAQ CF-6004. La sortie du tachymètre est connecté à AI0 directement, parce que le compte-tours est un dispositif actif. Tous les trois signaux sont connectés à la carte DAQ en mode mono-end avec le signal GND connecté à AGND du transporteur SCC. Reportez-vous à Fig.6 pour les connexions matérielles.

4. Interface utilisateur et le processus de la démo

Le procédé de cette démonstration peut être séparé en 5 étapes, comme indiqué dans Fug.7. Avant la mesure, vous devez établir les connexions matérielles et vérifiez si tous les composants, y compris le compte-tours, les accéléromètres, et la carte CF-6004, fonctionnent bien. Vous pouvez vérifier si tout va bien sur la page Waveform du programme de démonstration.

Fig.8 montre la page d'onde. Cette page se compose de trois formes d'ondes qui correspondent aux signaux du compte-tours, le 1er accéléromètre, et le 2ème accéléromètre. Appuyez sur le bouton Acquire pour lancer l'acquisition de données. Les formes d'onde sont affichées après que le logiciel acquiert les données. L'indicateur de vitesse sous le graphique du tachymètre indique la vitesse de rotation du rotor. Vous pouvez utiliser les formes d'ondes pour vérifier si tous les signaux sont correctement connectés et le rotor est en cours d'exécution à une vitesse constante.

La deuxième étape consiste à calculer les vibrations initiales. La première page du programme affiche la vibration initiale du système en cours de test comme indiqué dans Fig.9. Vous devez définir le délai moyen pour le processus dans l'acquisition de cette page. Une fois défini, cette valeur la valeur moyenne des temps serait utilisé par toute mesure d'équilibrage. L'augmentation de la valeur des temps moyens d'améliorer la précision, mais prend plus de temps pour terminer la mesure. Appuyez sur le bouton Acquire pour démarrer le processus de mesure. Le nombre à côté du bouton Acquire chiffres de zéro à la valeur spécifiée de temps moyen. Les deux grandeurs et les angles des vecteurs de vibrations changent à chaque fois que le compteur augmente jusqu'à ce que la valeur du compteur atteint la valeur de fois en moyenne.

Figure 10Figure 11

La quatrième étape consiste à mesurer les vibrations d'un poids d'essai ajouté au second plan. La 2ème page d'essai du programme est presque identique à la 1ère page d'essai, sauf que le vecteur de poids d'étalonnage et les vecteurs de vibration sont affectés au second plan. Vous n'avez pas besoin de mettre le poids d'essai si vous utilisez la même valeur que rempli la 1ère page d'essai. Les copies du programme à partir de la 1ère page d'essai comme la valeur par défaut. Mais il faut encore préciser la phase du poids d'essai.

Les deux dernières étapes sont sur la page Solution. Une fois que vous avez terminé la mesure dans les pages précédentes, vous pouvez passer à cette page et appuyez sur le bouton Solution. La solution d'équilibrage apparaît à l'écran. Vous pouvez ajouter les masses d'équilibrage au système de rotor selon la solution. Appuyez sur le bouton Acquire sur cette page pour obtenir les vecteurs de vibration après équilibrage et comparer les résultats de vibration avant et après l'équilibrage.

Les tableaux suivants illustrent les processus et les résultats de plusieurs groupes de testings. Ils sont tous calculés selon la vitesse de rotation de 1470 RPM:
Groupe 1