Neue Methoden zur Messung von Torsionsschwingungen

Torsionsschwingung

Die Messung von Torsionsschwingungen war für Schwingungsanalytiker seit langem eine gewaltige Herausforderung. Mit dem Aufkommen neuer drahtloser Technologien zeichnet sich jedoch ein revolutionärer Durchbruch ab. Diese hochmodernen Fortschritte öffnen die Tür zu einer unerforschten Welt, die einst im Verborgenen lag. Begleiten Sie uns, während wir eine außergewöhnliche Anwendung für diese transformativen Technologien enthüllen.

Die Einführung drahtloser Technologien revolutioniert das Feld der Torsionsschwingungsmessung und überwindet die Grenzen herkömmlicher Methoden. Durch die Nutzung drahtloser Fähigkeiten gewinnen Analytiker eine beispiellose Leichtigkeit und Flexibilität bei der Erfassung und Analyse torsionsdynamischer Vorgänge. Dieser technologische Sprung bietet einen Zugang zu bisher unerreichbaren Erkenntnissen und eröffnet immense Möglichkeiten für Diagnosetechniken und Wartungsstrategien.

Verpassen Sie nicht diesen bedeutsamen Moment, in dem wir das Potenzial drahtloser Technologien zur Neugestaltung der Torsionsschwingungsanalyse vorstellen. Begleiten Sie uns auf dieser fesselnden Expedition, während wir die grenzenlosen Horizonte erkunden, die sich dadurch eröffnen.

Was ist Torsionsschwingung?

Torsionsschwingung wird als eine Folge leichter Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit eines Objekts definiert. Ähnlich wie konventionelle Schwingung wird Torsionsschwingung auch durch die Amplitude und Frequenz dieser Veränderungen beschrieben.

Torsionsschwingung tritt auf, wenn das rotierende Element während des Betriebs ungleichmäßigen Lasten ausgesetzt ist. Häufige Beispiele sind Hubkolbenkompressoren und Verbrennungsmotoren, da an einem Punkt des Zyklus das Drehmoment einer der Pleuelstangen beim Komprimieren der Luft größer ist und abnimmt, wenn Luft in die Kammer eintritt.

Dadurch reflektiert die Kurbelwelle Schwankungen der Rotationsgeschwindigkeit, die zu inneren Spannungen führen können, die in abnormalen Fällen einen Bruch der Kurbelwelle (oder der Wellen, je nach Maschine) verursachen können.

Einsatz Drahtloser Beschleunigungssensoren zur Messung von Torsionsschwingungen

Diese aufschlussreiche Fallstudie untersucht das bemerkenswerte Potenzial des Einsatzes der drahtlosen Beschleunigungssensoren PHANTOM® von ERBESSD INSTRUMENTS® zur Messung von Torsionsschwingungen. In dieser fesselnden Analyse enthüllen wir nicht nur die technischen Daten des Sensors, sondern bedienen auch die Neugier derjenigen, die tiefer in dieses faszinierende Thema eintauchen möchten. Begleiten Sie uns, während wir eine Fülle von Erkenntnissen enthüllen und Sie mit dem notwendigen Wissen ausstatten, um im Bereich der Torsionsschwingungsmessung voranzukommen. Diese umfassende Studie verspricht, Ihre Neugier zu wecken und wertvolle Informationen für all jene bereitzustellen, die in diesem Bereich voranschreiten möchten.

Wie wird Torsionsschwingung Gemessen?

Eine der gängigsten Methoden zur Messung von Torsionsschwingungen ist die Berechnung der Geschwindigkeitsschwankung mittels eines optischen Sensors und eines Klaviertypes, wobei die Zeitdifferenz zwischen den einzelnen Schritten des Bandes aufgezeichnet wird. Es gibt bestimmte Einschränkungen, damit die Messung gültig und zuverlässig ist. Eine davon ist die Anzahl der verfügbaren Abtastwerte pro Umdrehung, da eine fehlerhafte Abtastrate einen Aliasing-Effekt oder eine Sättigung im Signal erzeugen kann.

Neue Alternativen

Der Einsatz drahtloser Schwingungssensoren in der Industrie kann neue Wege zur Messung von Torsionsschwingungen bieten. Wir können Torsionsschwingungen nun direkt an den Wellen mit der gleichen Abtastrate und Auflösungskapazität wie bei der aktuellen Schwingungsanalyse messen. Wir können sogar den Zustand dauerhaft überwachen eines rotierenden Elements unter normalen Betriebsbedingungen, um die Entwicklung seiner Torsionsschwingungen zu visualisieren.

Fallstudie

Wir installierten einen triaxialen Hochbereichs-Schwingungssensor (PHANTOM® EPH-V11E) am Kurbelwellenende eines zweizylindrigen Luftkompressors mit einer Nennleistung von 3,2 HP zu Torsionsschwingungsstudiezwecken. Diese Studie soll beweisen, dass der Sensor in der Lage ist, ein lesbares Signal zu senden, während er an der rotierenden Welle befestigt ist, und auch die Anwesenheit eines zweiten Harmonischen zu verifizieren, das aus der Summe der Schwingung durch die Drehmomentschwankung und der Schwingung durch die Trägheit der Kurbelwelle entsteht (bekannte Komponenten der Torsionsschwingung bei dieser Maschinenart).

Die Nenndrehzahl der Spindel beträgt 900 RPM, angetrieben von einem einphasigen Elektromotor mit 3.600 RPM über eine Riemenscheibe mit einem Übersetzungsverhältnis von 4:1.

Eigenschaften des drahtlosen Beschleunigungssensors PHANTOM® EPH-V22

• Frequenzbereich: 0 – 10 kHz
• Amplitudenbereich: 32 g Spitze-Spitze
• Auflösungslinien: 6.400
• Achsen: 3
• Übertragungsart: Bluetooth
• Batterielebensdauer: 3 Jahre

Vorteile

Einer der bemerkenswerten Vorteile der Verwendung von PHANTOM® für diese Studie liegt in der exzentrischen Platzierung eines seiner Sensoren, die die Messung der Tangentialschwingung an der Welle ermöglicht (Abbildung 1). Um den potenziellen Einfluss der Massenänderung im System auf die Kompressorschwingung zu beurteilen, wurden Messungen vor und nach der Befestigung des Sensors an der Kompressorwelle durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten einen marginalen Anstieg von 4 % bei der Grundschwingung (Abbildungen 2 und 3), der im Kontext dieser Studie als vernachlässigbar eingestuft wurde.

Diese Beobachtung legt nahe, dass die leichte Massenänderung einen minimalen Einfluss auf die gesamten Schwingungscharakteristika des Kompressors hatte. Diese Ergebnisse unterstreichen die Robustheit und Zuverlässigkeit von PHANTOM® bei der genauen Beurteilung von Torsionsschwingungen in realen Anwendungen.

Abbildung 1 – Exzentrizität des Beschleunigungssensors

Abbildung 2 – FFT ohne PHANTOM®

Abbildung 3 – FFT mit PHANTOM®

Datenaufzeichnung

Ich freue mich, die Einfachheit der Sensormontage mit Ihnen zu teilen; alles, was ich tun musste, war, den Sensor axial an der Welle zu verschrauben.

Andererseits gab es bei den Datenaufzeichnungen weder Datenverluste noch fehlerhafte Signale. Außerdem analysieren wir die X-Achse des Beschleunigungssensors, die genau diejenige ist, die tangential zur Achse bei einem Radius von 9,6 mm (0.380”) liegt.

Abbildung 4 – Wellenform und FFT der Torsionsschwingung

Ich bin überzeugt, dass das, was ich erhalten habe, die Torsionsschwingung des Kompressors war; ich bin auch sicher, dass dieses Werkzeug von Analytikern auf diesem Gebiet sehr geschätzt werden wird. Das Spektrum zeigt zweite Harmonische wie die in der Theorie beschriebenen und sogar mehr.

Zustandsüberwachung der Torsionsschwingung

Wir werden den PHANTOM® EPH-V11-Sensor dauerhaft am Kompressor montiert lassen, um seine Trends und Spektren über die Zeit zu überwachen. Da der Maschinenbetrieb intermittierend ist, haben wir den PHANTOM®-Schwingungssensor zusätzlich mit einem Hall-Effekt-RPM-Messsensor PHANTOM® EPH-S40 verbunden. Auf diese Weise sendet der Schwingungssensor nur dann aussagekräftige Daten, wenn der Kompressor in Betrieb ist.

Mehr über die PHANTOM®-Schwingungssensoren | Hochbereich Hier herunterladen