De praktische toepassing van een expertprogramma voor de diagnose van trillingsspectra bij de Koninklijke Marine + Bijlagen

Juni 1993 M.J.N. van Rooij

WO(1t)

De praktische toepassing van een

expertprogramma voor de diagnose van

trillingsspectra bij de Koninklijke marine

Een onderzoek in het kader van de ingenieursopdracht Rapport 0.E.M.O. 93-03

Band 1: Hoofdtekst

441

TU Delft

Faculteit der Werktuigbouw en Maritieme Techniek

Voorwoord

Dit rapport is geschreven in het kader van de ingenieursopdracht voor studenten

aan de

sectie Werktuigkundige Installaties

van de

faculteit Werktuigbouwkunde en

Maritieme Techniek van de Technische Universiteit Delft. Een kopie van de opdracht is opgenomen in Bijlage 8 van het rapport.

Dit rapport is een vervolg op de eerder uitgevoerde literatuurstudie naar de

mogelijkheden van een expertsysteem voor trillingsanalyse bij de Koninklijke marine.

Het rapport bestaat uit twee banden; band 1 bevat de hoofdtekst, band 2 bevat de

bijlagen.

Bij deze wil ik Prof.ir. J. Klein Woud, ir.

C.A.J. Tromp en LTZ20C G.A.L. Jeysman bedanken voor de uitvoerige lcritische beschouwingen tijdens de uitvoering van het onderzoek en de opbouw van dit rapport.

Verder wil de medewerkers van firma Brul & Kjaer zeer hartelijk bedanken voor het beschikbaar stellen van de fasciliteiten en voor de verlenende medewerking.

Verder ben ik SGTMJRT J. Weyer van de TOKM zeer erkentelijk voor het

beschikbaar stellen van de Demomotor en het uitlenen verschillende reserveonderdelen.

Maarten van Rooij, Delft, juni 1993.

Vakgroep O. .M.O.,. secue, Vv'erktuig undage Installaues

Samenvatting

De koninldijke marine maakt voor de analyse van huistrillingen gebruik van

frequentieanalyse. Uit een literatuurstudie is gebleken dat deze wijze van trillingsanalyse in principe geautomatiseerd kan worden; op basis van de kennis over foutcondities en symptomen in het trillingsspectrurn zijn diagnoseregels voor een expertprogramma op te

stellen.

Als vervolg op de literatuurstudie is

er onderzoek gedaan naar tie pralctische

toepassing van een expertprogramma voor de diagnose van trillingsspectra. Voor dit

onderzoek zijn er trillingsmetingen verricht op een proefstand van een roterende machine waarop een viertal kunstmatige foutcondities aangebracht zijn,, te weten: massaonbalans, asuitlijnfout, tandwieluitlijnfout en verhoogde pompbelasting. Met deze metingen is een op de markt verkrijgbaar expertprogramma getest, dit betreft het programma BK7660 van de firma Bruel & Kjaer.

Resultaten

'Her blijkt dat dit programma in de huidige vorm rfiet voldoet;, een groat deel van de

resultaten is onvoldoende bruikbaar.

De grootste problemen treden op bij de foutcondities met overlappende symptoom-parameters: onbalans en uitlijnfouten.

Bij de diagnoses van de berreffende metingen

worden veel mogelijke foutcondities genoemd waardoor het resultaat slecht dbruikbaar is. Dit heeft twee oorzaken:

Ten eerste is gebleken dat de proefstand een ,afwijkend trillingsgedrag vertoont en dat de trillingsspectra daardoor een afwijkend symptoompatroon hebben ten opzichte van hetgeen meer voorkomt in de praktijk. De belangrijkste afwijkingen zijn: (a) het ontbreken van een verschil in symptomen op een axiaal en op een radiaal meetpunt; en (b) de toename van

hogere harmonischen bij onbalans.

- Ten tweede zijn de diagnoseregels niet voldoende nauwkeufig .en nvolledig. De

diagnoseregels kunnen verbeterd en aangevuld worden.

Nog wel bruikbaar zijn de resultaten van de diagnose van de metingen met de pomp- en tandwielfouten. Deze foutcondities gaan gepaard met unieke frequentiecompo-nenten in het spectrum, waardoor een eenduidige diagnose dan ook relatief eenvoudig is.. Echter oak bij deze diagnoses kunnen de resultaten nauwkeuriger, en moeten de betreffen-de diagnoseregels verbeterd warbetreffen-den.

Paragraaf 8.2 geeft een opsomming Van Mogelijkheden ter verbetering van het geteste programma.

Globale conelusie

Zoals vermeld, is gebleken dat de gekozen machine voor dit onderzoek niet geheet

representatief is voor de pralctijk. De doelgroep van werktuigen voor een toekomstig expertprogranuna is bewakingsklasse 3. Indien deze werktuigen een eenvoudiger en meer algemeen symptoomparroon vertonen, dan is te verwachten dat een verbeterd

,expertpro-gramma goede resultaten behaalt.

IF

-Samenvatting

Aanbevelingen

Om een beter beeld te krijgen van het symptoomgedrag van een representatief werktuig van de marine is de aanbeveling: Een serie metingen zoals voor dit onderzoek is uitge-voerd, nogmaals uit te voeren bij een werktuig van bewakingsklasse 3, bijvoorbeeld een brandbluspomp, op een proefstand. Daarbij zou het aantal kunstmatig geintroduceerde foutcondities uitgebreid kunnen worden. Een dergelijk vervolgonderzoek heeft primair tot doe!: Een verdere uitbreiding van de kennis over foutcondities en het symptoomgedrag, waarmee de bestaande diagnoseregels verder verbeterd en aangevuld kunnen worden. Men name het gedrag bij onbalans, uitlijnfout en speling is belangrijk.

Daarnaast biedt een dergelijk vervolgonderzoek de mogelijkheid tot het aanmaken van een goede databank met voorbeelden van trillingssymptomen bij bepaalde foutcondi-ties. Een dergelijke databank kan dienen als trainingsmateriaal voor de experts van de trillingsanalysegroep bij de Koninklijke marine.

Inhoudsopgave

Voorwoord

Samenvatting .

-Inleiding

1.1 Opzet van het onderzoek Rapportindeling

2

Het expertprogramma 8K7660

, .

II IF 4 2.1 Inleiding 7 2.2 2.3

Het expertprogramma BK7660 voor de diagnose van CPB-spectra Het gebruik van 8K7660

8,

9

2.3.1 Setup 9'

2.3.2 Diagnose 10

2.4 De beperkingen van BK7660 tilt een eerste beoordeling 11

Trillingsmetingen op proefstand met kunstmatig aangebrachte foutcondifies 13

3.11 Beschrijving van de proefstand ₁₃

3.1.1 Beschrijving van de machinecomponenten 13

3.1.2 De geometrische frequenties 14

3.1.3 De meetpunten 15

3.2 Aangebrachte foutcondities

_i5

3.3 Overige meetcondities 16

3.4 Overzicht van de metingen 17

3.5 Gebruikte meet- en analyseapparatuur

4 Verwerking van de metingen a 21

4.1 Verwerking van de metingen met het analyseprogramma BK7616 21

4.2 Opbouw van de resultatentabel 21

4.3 Selectie van metingen voor de diagnose 22

4.4 Presentatie van de meetresultaten ₂₃

5 Bespreking van de resultateh

_""

24

5.1 De referentiespectra, meetserie 3.1 ₂₄

5.2 Reproduceerbaarheid van de metingen ₂₅

5.3 Symptomen bij onbalans ₂₇

5.4 Symptomen bij uitlijnfouten ₂₈

5.5 Invloed van de belasting op de symptomen 30'

akgroep0.E.M.0., scene Werkturgkundige Installanes _a

1 1.2 4 5 7 3 17

Inhoucisopgave

5.6 Slotopmerkingen met betrekking tot de resolutie in het CPB-spectrum 31

5.6.1 Geschikt aantal toerentalharmonischen voor diagnose 31

5.6.2 Vermindering van de resolutie door het 'reference-mask' 31

5.6.3 De ligging van de asrotatiefrequentie in het spectrum 32

5.6 Samenvatting 32

6 Diagnose door het expertprogramma BK7660 34

6.1 Setup 34

6.2 Korte bespreking van de diagnoseresultaten 36

6.2.1 Onbalans 36

6.2.2 Uitlijnfout 37

6.2.3 Uitlijnfout met invloed van de tandwieloverbrenging 37

6.2.4 Verhoogde pompbelasting 38

6.3 Bespreking van de toegepaste diagnoseregels 38

6.4 Programmeertechnische fouten 43

6.5 Samenvatting en conclusies 44

7 Diagnose door een TAG-expert 45

7.1 Uitvoering van de diagnose 45

7.2 Bespreking van de resultaten 46

7.2.1 Onbalans 46

7.2.2 Uitlijnfout 46

7.2.3 Uitlijnfout met invloed van de tandwieloverbrenging 47

7.2.4 Verhoogde pompbelasting 47

7.2.5 Algemene verschillen tussen de diagnose door de TAG-expert

en de diagnose door BK7660 47

7.3 Conclusies 48

8 Conclusies en aanbevelingen 49

8.1 Globale conclusie 49

8.2 Verbeteringen aan BK7660 49

8.3 Aanbevelingen voor een vervolgonderzoek 51

8.4 Visie op de toepassing van een toekomstig expertprogramma bij de

Koninklijk marine 51

Symbolenlijst 53

Literatuurlijst

55

Vakgoep scene Werktuigkundige Installaues

.. .

Inhouthopgave

Band 2 Bijlagen:

1 Lijst met componenten voor de opbouw van een machine in BK7660 1

2 Technische specificaties van de machineonderdelen van de proefstand 4

3 Overzicht van alit uitgevoerde metingen 5

4 Pascalprogramma ter bepaling van:

de amplitudes van de eerste drie asharmonischen, de verhoudingsgetallen 2*/1* en 3*11*, en

de relatieve verandering daarvan 6

5 Vergelijking trillingssymptomen tussen de (hie meetsessies 9

6 Opdracht aan de TAG-expert 19

7 Kopie van de standaardlijst voor de indentificatie van trillingen van de TAG .

..

21 8 Ingenieursopdracht

9 Resultaten 24

9.1 Meetresultaten 25

9.1.1 Referentiespectra 26

9.1.2 Resultatentabellen 29

9.1.3 De amplitudeverhoudingen van de eerste drie asharmonischen 41

9.2 Resultaten van de diagnose door het expertprogramma BK7660 44

9.3 Resultaten van de diagnose door de TAG-expert 53

Vakgrocp scctic Vvcrktuigkundigc InstaHams

.

...

....

. . . . .

1

Inleiding

De Koninldijke marine iimakt voor de conditiebewaking van werktuigen gebruilc van: prestatieanalyse, vloeistofanalyse en trillingsanalyse. Bij conditiebewaking worden

referentiemetingen verricht

bij een werktuig dat in een goede conditie verkeerd. De

vervolgmetingen worden bewaakt ten opzichte van de referentiemeting; bij eventuele veranderingen is er mogelijk sprake van een foutconditie.

Voor de analyse van huistrillingen bij roterende machines maakt de marine gebruik van technieken voor frequentieanalyse.. Dit betreft:

frequentieanalyse op een logaritmische frequentieschaal met een Consmnte Frocentuele .Bandbreedte, een CPB-analyse;

analyse op een lineaire frequentieschaal, ,een FFT-analyse genoemd (naar het Engelse Fast Fourier Transformation);

analyse van selectieve envelope-spectra;

Verder behoort analyse van het powercepstrum tot de mogelijkheden. Uit een literatuurstu-die is gebleken dat deze wijze van trillingsanalyse in principe geautomatiseerd kan worden

[Rooij, 1992]. Het bijbehorende rapport

geeft een overzicht van foutcondities met

bijbehorende symptomen in de verschillende trillingsspectra. Op basis Ihiervan kunnen 'regels voor een expertprogramma samengesteld worden.

II

Een vervolgonderzoek moet inzicht geven in de praktische toepassing van een

expertprogramma bij de diagnose van trillingsspectra. Voor dit onderzoek is een op de markt verkrijgbaar expertprogramma beschikbaar, dit betreft het programma BK7660 van de firma Bruel & Kjaer..

Opzet van het onderzoek

Voor het praktisch vervolgonderzoek is

in

eerste instantie voor de volgende opzet

gekozen:

selectie van beschikbare metingen Of ,het verrichfen van nieuwe "metingeit aan deen werktuig op de vloot van de marine;

- 'handmatige' diagnose van deze metingen, dat wil zeggen: uitgevoerd op de wijze van een expert van de trillingsanalysegroep (de TAG);

automatische diagnose door het expertprogramma BK7660;

vergelijking van de twee diagnoses en beoordeling van de 'door BK76601 toEgepasti diagnoseregels;

aangeven hoe de diagnoseregels eventueel verbeterd moeten worden.

Wat betreft het eerste punt, het verzamelen van metingen, is er nagegaan of er bil de trillingsanalysegroep van de marine geschikte metingen aanwezig waren welke als testcase voor het onderzoek konden dienen. Een beperking hierbij is dat het expertpro-gramma gebaseerd is op de diagnose van CPB-spectra. Deze spectra worden bij de marine

alleen opgemeten bij de complexere werktuigen van bewalcingsklasse 2. Dit zijn de

werktuigen voor de voortstuwing en energievoorziening:

gasturbines, dieselmotoren, hoofdtandwielkasten en generatoren. Om twee redenen zijn de metingen in deze klasse voor de test van het expertprogramma niet geschikt:,

groepi U. .M.U.4sectie Werlankundige Installatics

1.1

Inleiding

- Ten ,eerste zijn er weinig bruikbare CPB-metingen met duidelijke foutcondities beschik-baar, hooguit enkele metingen bij vuile turbineschoepen, en metingen bij massaonbalans op een generatoras

- Ten tweede worth er vanuit gegaan dat een expertsysteem in de toekomst toegepast flat worden voor de diagnose van trillingsspectra bij de minder complexe en operationeel minder belangrijke werktuigen zoals brandbluspompen (bewalcingklasse 3).

Deze laatste categorie werktuigen wordt in de huidige situatie alleen bewaakt op het overall-trillingsniveau en niet op het spectrum. Pas bij een overschrijding van een bepaalde alarmwaarde wordt voor verdere diagnose een frequentie-analyse uitgevoerd met behulp van een FFT-meting (zie [Rooij, 1992]). Dit betekent dat ook de tweede optic, het verrichten van nieuwe CPB-metingen, afvalt omdat er in deze categorie geen referentie-spectra voor een goede uitgangsconditie beschikbaar zijn.

Uiteindelijk is er voor een der& optic gekozen: metingen op een proefstand

waarop kunstmatig foutcondities aangebracht kunnen worden. Daarvoor is een demonstra-tiemachine beschikbaar welke model staat voor een roterende machine en normaal gebruilct wordt als lesmateriaal voor scholing in de trillingsanalyse.

Als referentie worden er eerst metingen verricht waarbij de proefstand in ten goede onditie wordt gebracht (geen massaonbalans, goede asuitlijning, etc.). Daarna worden er

metingen verricht bij een aangebrachte foutconditie. Vervolgens kunnen deze metingen met het expertprogramma gediagnostiseerd worden. Omdat nu bij iedere meting bekend is welke foutconditie aanwezig is kan het programma eenvoudig beoordeeld worden.

Door daarnaast tevens een

'blinde'

diagnose door een TAG-expert

te laten uitvoeren en deze vervolgens te vergelijken met de resultaten van het expertprogramma bestaat er nog een tweede mogelijkheid om het programma te beoordelen. (De wijze van beoordeling zoals in de oorspronklijke opzet gepland was).

Samengevat ziet de opzet van het praktisch onderzoek er nu als volgt irk metingen aan de proefstand met kunstmatig aangebrachte foutcondities;

bespreking van de resultaten aan de hand van de kennis over foutcondities en millings.

symptomen;

automatische diagnose door het expertprogramma BK7660;

beoordeling van de diagnose, en een ievaluatie van de door BK7660 toegep-aste

dialififtst-regels;

'handmatige' diagnose door een TAG-expert;

vergelijking van de resultaten van de twee diagnoses;

aanbevelingen ter verbetering van het expertprogramma en in het bijzonder iter verbetea ring van de diagnoseregels.

1.2 Rapportindeling

Het rapport volgt de bovengenoemde opzet van het onderzoek. Hoofdstuk 2 geeft een beschrijving van het expertprogramma BK7660. Hoofdstuk 3 bespreekt de proefopstel-ling. Achtereenvolgens worth er een beschrijving gegeven van: de proefstand, de

aange-brachte foutcondities, de overige meetcondities, en de gebruikte meetapparatuur. In

hoofdstuk 4 worden de metingen geanalyseerd en wordt en. resultatentabel opgesteld.

lnleiding

Daarna wordt van alle verrichte metingen een selectie gemaakt voor de verdere bespreking en diagnose. In hoofdstuk 5 worden de meetresultaten

besproken aan de hand van de

kennis uit de eerdere literatuurstudie. In hoofdstuk 6 worth een diagnose gemaakt met behulp van het programma BK7660, waarna een bespreking van de verlcregen resultaten volgt. In hoofdstuk 7 worth de diagnose door de TAG-expert besproken en wordt er een vergelijking gemaakt met de diagnose door het programma. Tot slot worden in hoofdstuk 8 de conclusies en aanbevelingen van het onderzoek gegeven.

De bijlagen bij de hoofdtekst zijn opgenomen in een aparte band. In deze band zijn

tevens de resultaten opgenomen van de metingen en de twee diagnoses. Dit heeft

het

praktische voordeel dat de resultaten

tijdens het lezen naast de hoofdtekst gehouden

kunnen worden.

Het expertprogramma BK7660

Paragraaf 1 van dit hoofdstuk geeft een inleiding over de algemene toepassing van een expertsysteem voor trillingsanalyse. Daarna volgt een bespreking van het expertpro-gramma BK7660, achtereenvolgens: een karakterisering van het proexpertpro-gramma (paragraaf 2.2), een bespreking van het gebruik (paragraaf 2.3), en een korte opsomming van een aantal beperkingen die uit een eerste beoordeling volgen (paragraaf 2.4).

2.1 Inleiding

Het primaire doel van automatisering van trillingsanalyse is tweeledig: een tijdsbesparing,

de mogelijkheid om de trillingsanalyse uit te laten voeren door personen met een lager kennisniveau (niet-experts).

Bijkomende voordelen zijn mogelijk: een consistente uitvoering van de analyse en een gestandaardiseerde rapportage.

Voor het probleemgebied van de trillingsanalyse is een expertsysteem een geschikte programmeertechniek. Een expertsysteem onderscheidt zich van 'normale' programmatuur in de wijze van presentatie en manipulatie van de expert-kennis.

Een trillingsexpert hanteert bij de diagnose een zogenaamde heuristische oplosme-thodiek: probleemoplossing door redenering via vuistregels en ervaringsfeiten. Bij een frequentieanalyse redeneert een expert bijvoorbeeld als volgt:

ALS er een verhoogde piek is bij de asrotatiefrequentie,

EN deze piek zit in de radiale trilling,

EN deze piek zit niet in de axiale trilling,

DAN: is de foutconditie een massaonbalans of een andere vorrn van dynamische

onbalans.

In een expertsysteem worden dergelijke diagnoseregels geImplementeerd in een regelbank (Eng.: rule base). Dit maakt het in principe mogelijk op een eenvoudige wijze de regels it controleren en eventueel aan te passen.

Tijdens diagnose door een expertsysteem worden int de regelbank de relevante regels geselecteerd die voor de oplossing van belang zijn. Aan het eind van de diagnose

worden samen met de conclusie en het advies. de toegepaste regels aan de gebruiker

gepresenteerd. Dit heeft een lerend effect op de gebruiker.

Een expertsysteem voor trillingsanalyse bestaat globaal lilt de volgende

componen-ten:

een databank met machinegegevens (het 'machinedossier'),

een databank met de resultaten van actuele en voorgaande metingen, een regelbank (met diagnoseregels),

een databank met redeneeralgoritmen, een besturingsprogramma.

Vakg,roep 0.E.M.U.. seetie Werktuigkundige Installaues 7

7 .a

Figuur 2.1 In ten CPB-spectrum behouclen alle toerentalharmonischen dezelfde marge ten opzichte

Het expertprogramma BK7660

2.2 Het expertprogramma BK7660 voor diagnose van CPB-spectra

In de huidige situatie zijn er wereldwijd een beperkt aantal expertprogramma's voor trillingsanalyse operationeel. Bij deze programma's is de diagnose gebaseerd op een beperkt aantal bekende frequentiecomponenten in het trillingsspectrum. Verder dient opgemerkt te worden dat deze programma's niet zelf-lerend zijn. In dit verband merkt R.A. Milne [Milne, 1992] op dat de verwachting is dat de zelf-lerende technieken (zoals de toepassing van een neuraal netwerk) binnen korte termijn niet toepasbaar zijn voor her probleeingebied van de trillingsanalyse.

Eft van de 1bestaande systemen is het expertprogramma BK7660 dat geleverd

worth door Bruel & Kjaer. Het programma is een aangepaste versie van het oorspronkelik ke expertprogramma "Varmint" dat ontwilckeld is door Design Maintenance Systems te

Vancouver. BK7660 sluit aan bij de analyseprogrammatuur BK7616, welke door de

Trillingsanalysegroep van de Koninklijke marine gebruikt worth voor bewalcingsklasse 2.

Het programma BK7616 worth gebruikt voor de analyse van de trillingsspectra en

idaarnaast voor het beheer van de totale database met metingen..

BK7660, is een programma voor de bewaking en diagnose van de CPB-spectra, uit

de database van 8K7616. Ben CPB-spectrum is een spectrum weergegeven op een

logaritmische frequentieschaal. Daarbij hebben de spectraallijnen een bandbreedte gelijk aan een vast percentage van de centrale frequentie; een zogenaamde constante procentuele bandbreedte (in dit geval 6%). Een CPB-meting geeft een breed spectrum weer, met een

hoge resolutie in het laagfrequente gebied en een lage resolutie in het hoogfrequente

gebied. Naast de logaritmische schaalverdeling is er de lineaire frequentieschaal, verkregen met behulp van een 1-1--1 -meting, welke voomamelijk toegepast wordt voor diagnose van hannonische en zijband-frequenties [Rooij, 1992].

Indien er bij een n-illingsmeting spralce is van een Ideine toerentalfluctuatie dan biedt een CPB-meting een betere reproduceerbaarheid dan een FFT-meting. Dit wordt verduidelijkt met het voorbeeld in figuur 2.1. Stel bijvoorbeeld dat een as een nominale rotatiefrequentie heeft van 49 Hz, met een fluctuatie van maximaal ± 0,3 Hz (ca. 0,6%). In de figuur wordt dit weergegeven op een logaritmische schaal met een 6%-bandbreedte, en op en lineaire schaal met een gekozen constante bandbreedte van 3 Hz (gelijk aan 6% bij 49 Hz). Op de lineaire schaal blijkt dat de zesde harmonische van de asrotatiefrequentie over drie spectraalbanden valt. Dit effect verslechtert de reproduceerbaarheid en leidt tot problemen bij een automatische, numerieke verwerking door een expertprogramma. Ben CPB-meting behoudt voor alle harmonische frequentiecomponenten dezelfde marge voor een eventuele toerentalvariatie tijdens de meting. Een ,CPB-spectrum reproduceert daardoor

beter en is beter geschikr is voor automatische verwerking dan een FFT-spectrum..

Her expertprograrnma BK7660 beschouwt voor de diagnose de volgende symp-loomparameters:

1* - 10* de amplitude van de eerste itien harmonischen van de asrotatiefrez quentie;

SubSync (subsynchroon) : de ienergie in de frequentieband <01,25*,, 1*> (vanaf 025 f,

tot fss);

balcgroep .M. settle Werktuigkundige InstaBanes ₈

Figuur 2.2 Schema programmaonderdelen van BK7660 (met verwrizing naar de voorbeeldfiguren)

8.a

Setup: - Machine

- Setup (o.a. pad-specificatie voor de databank met metingen) - Help

Quit

Machine: - Select machine (fig. 2.3)

- Edit machine data (fig. 2.4) - Edit component data (fig. 2.5)

- Edit point data (fig. 2.6)

Diagnose: - Machine (fig. 2.7) Analysis

Explanations (fig. 2.11) - Justify (fig. 2.12) - Report

Utilities (o.a. voor het invoeren van wen onderhoudsadviezen)

Setup Quit Help

Machine: Evaluate Machine (presentatie Point List, fig. 2.8)

Analysis: - Symptoms (fig. 2.9)

- Diagnoses (fig. 2.10)

-Hey expenprogramma 131C7660

Low Energy de energie in de frequentieband <1*, 3*>, daarbij uitgezonderd de energie in de spectraallijnen 1*, 2*, 3*;

- Mid Energy : de energie in de frequentieband <3*, 1 kHz>, daarbij. iuitgezonderd

de energie in de as-synchrone pieken (spectraallijnen);

High Energy : de energie in de frequentieband van 750 Hz tot het einde van het spectrum, uitgezonderd de energie in de as-synchrone pieken;

2*/1* : de verhouding tussen de amplitudes van de eerste twee toerental

barmonisc hen;

Peaks de amplitudes van alit niet-assynchrone pieken en alle s,ynchrone pieken boven 10*;

Er is sprake van een symptoom als een parameter ten ingesteld niveau overschrijdt. De Idiagnoseregels van het expertsysteem worclen toegepast op de optredende symptomen.

Toelichting: De eerste tien as-hannonischen en de verhouding 2*/1* zijn vooral belangrijk voor de diagnose van onbalans en uitlijnfouten. De parameters SubSync en Low Energy worden toegepast voor de detectie van constructieresonantie. Mid Energy wordt

gebruikt voor de detectie van rollagerslijtage. Daamaast is Mid Energy samen met High Energy een parameter voor pompcavitatie. De Peaks worden toegepast voor de detectie van uiteenlopende foutcondities. Bijvoorbeeld voor de detectie van 'oil-whirl' in glijlagers, welke optreedt bij een frequentie net onder de helft van het astoerental [Rooij, 1992]. In hoofdstuk 6 komen deze parameters meer in detail aan bod,, bij de besprelcing van de

diagnoseregels.

23

Het gebruik van BK7660,

Figuur 2.2 toont schematisch tIe belangrijkste programmaonderdelen welke toegepast worden bij het gebruik van het expertprogramma BK7660. Het programma werkt ionder het pc-operating system 'Windows'. Dit betekent dat voor ieder programmaonder-deel een bewerkingsvenster geactiveerd kan worden. In de figuren 2.3 tot en met 2.12 is

voor de belangrijkste programmaonderdelen een voorbeeldvenster opgenomen; in de

volgende beschrijving wordt daarna verwezen. Het programma BK7660 bestaat uit twee 'hoofdmodules: een setup-module en een diagnose-module.

2.31

Setup

In de Setup zijn vier isubmodules aanwezig. Met de submodule 'Machine' worded

de machinegegevens ingevoerd of gewijzigd. Met de 'Setup' worden onder andere de

'directory'-paden gedefinieerd van de databank met machinegegevens en de databank met gemeten spectra van BK7616. De modules 'Help' en 'Quit' spreken voor zich. De laatste drie modules worden hier niet verder besproken.

Onder de submodule 'Machine' wordt eerst de juiste machine geselecteerd (figuur

2.3).

Vervolgens kunnen met de optie 'Modify' de machinegegevens ingevoerd of

gewijzigd worden. Met deze optie komt men in de module 'Edit Machine Dam'. Hierbij verschijnt een venster als in figuur 2.4 met een overzicht van de machinecomponenten (onder 'machine structure'), en een aantal algemene gegevens zoals: een stijve of flexibele (verende) machineondersteuning, en een hoge of lage prioriteit. (NB. Men zou hierbij Nakgroep 0.E.M.0., seem Werktuigkundige Innallaues

:

:Figuur 23 Selecteren van de machine voor de Setup. DEMOMOTOR

[Priority 11[ Mounting]

F iC) Flexible 0 High 0 Rigid Low

r0

Yes , 0 Horizontal 0 No

Spared] [Layout 7

0 Vertical Schedule Class

Figuur 2.4 'Edit machine data' : opbouw van de machine.

.Figuur 2.5 'Edit component data' : toevoegen en wijzigen van een component (bijv. een elektromotor) met de bijbehorende gegevens.

Selected Machine ...

7660 Machine ID

Default Threshold

belt(ti,,W$V

All

<Far-Clear Date <F3>-To4ay <F4>-Caleod_

199. Velocity-dB-test § ::::,,:g::!!!!!!!!"-::"- .'"" Ed it cOMONENT D el" MOTOR DATA 7616 Machine ID -

-j Machine Structure M.01_10ft _ _ OTHER Vertical SHAFT 200 COUPLING SHAFT DE Vertical, DE Axial Mtn SPX- INPUT A.S4.&*?

Sort Value Rotor Bars

Speed [HZ] 136 B Line Frequency 137.2

1X Seek In SCR Firing Freer

115 0 r- Reading Range from '199343.2

d

' To 1993-03-02 104 9.a DEMOMOTOR DEMOMOTOR 16 lion

9.b Direction: Horizontal! 0 Vertical Axial Other acing: 0 Rolling Sleeve None t000 130.0

Figuur 2:7 Het selecteren van de machine voor diagnose.

Selected Machine rEMDMOTOR *ix r(;17,,:rilitsi..: lirpaittlie:Th.:91 lase° 114

Figuur 2.6 'Edit point data' : definitie van de meetpunten en instelling van de alannniveaus.

'61

Edit POINT Data Point ID

Default Threshold Category _{0 DE}

Velocity-d13-test

0 NDE

THRESHOLDS

Low Mot High Sev. 0 Other

1 1 -.6(11haw 115.00 20.00 2xRPM _{6.000 1.10±LO 15.00 Into} 3xRPM 6.000 _{10.00 15.00 2000.} SubSync 41cRPM 6.000 .10.00 15_00 20.00 LOWIal/gC 5xRPMI 6.000 15.00 20.00 Midrange GicRPM 6.000 _-CM F15.00 20.00 I Highlange 7xRPM 6.000 10.00 15.00 20.00 2X/1X &RPM 6.000 law 15.00 20.00 Peaks

9aRP14 _{16.000 [moo 115.00 20.00}

10sRPM 16.000- [moo 15.00 20.00

Low Mod. High Sev.

!moo 15.00 20.001 6.000 10.00 15.00 20.00 Logo I 11000 .4.000 4_000 5.000 t000 1 2.000 5.000 xR PM 6.000 0.400 110_0 ,110.0 120.0

9.c !Machine Certainty Component 70X motor

tot

shaft 60% shaft

Figuur 2.8 Meetrapport met beschrtiving van de meetpunten en laatste meetdatum.

Machine

Figuur 2.9 Lijst met symptomen.

artiosery:7,

6

DEMOMOT OR

Position

Figuur 2.101 Lijst met mogelijke foutcondities.

US

already severe

Component Position Direction Symptom Level Point ID

shaft drive axial 3x moderate 4-L6 R1-AX

shaft drive axial 4x moderate 4-LGR1-AX

shaft drive axial mid energy low 4-LGR1-AX

shaft drive vertical 4x low 3-L6R1-VERT

shaft non-drive horizontal' mid_ energy low 5-L6R2-HOR

motor other vertical 3x low 1 -E M -HAD

motor drive axial 10x low 2-04-AX

motor drive axial 9re low 2-EM -AX

motor drive axial 4x low 2-EM -AX

motor drive axial 3x low 2-EM -AX

Component Machine Position Point List Point I DEMON° TOR

1

Direction Type Last Rearing History ID

motor dove axial velocity 1933-MAR-0201L00 t 2-EM-AX

motor other vertical velocity 1933-MAR-I2.O:I:DO 1 1 -EM -RAD

motor nominal. speed 3610 'Hz actual speed 36.50 Hz

shaft nominal speed 3E78 Hz actual speed 36.78 Hz coupling nominal speed=36_78 Hz actual speed =36.78 Hz

shaft chive vertical' velocity 199344AR-02.00:00 3-L6R1-VERT

shaft drive axial velocity 1393-MAR-02,01100 1 4-L6R1 -AX

shaft nominal speed 36.78 Hz actual speed 36-50 Hz

Level

severe electrical fault drive low phasell bearing wear

non-drive low phase' I bearing wear

ii

DEMOMOTOR

Diagnosis 1

Haexpertprograrnma BK7660

verwachten dat het programma de alarmniveaus van de symptoomparameters automatisch

aanpast aan het type ondersteuning en prioriteit. Dit is echter niet het geval; de invulling van ondersteuning en prioriteit is niet meer dan een administratieve aanduiding).

Met de optie 'Add component' wordt het onderdeel

'Edit component data'

geactiveerd (figuur 2.5). Daarmee worth de machine opgebouwd waarbij gekozen kan

worden uit tweeentwintig standaardcomponenten, zoals: een elektromotor, een as, een tandwielkast etc. (Een

lijst van deze componenten is opgenomen in bijlage

1). Per

component worden nadere gegevens gespecificeerd voor de bepaling van de geometrische frequenties, zoals: het nominale toerental (met de mogelijke variatie in procenten), het

aantal rotorstaven, de netfrequentie, het aantal tanden, het aantal bladen etc.

Met de optic 'Add Point'

(in figuur 2.4) wordt het venster 'Edit Point Data'

geactiveerd (figuur 2.6). Daarin worden per machinecomponent de meetpunten met de alarrnwaarden voor de zestien symptoomparameters gedefinieerd. Voor de parameters 1* -10*, Subsync, Low, Mid en High Energy kunnen zowel absolute als relatieve alarmniveaus ingesteld worden; daarbij zijn de relatieve niveaus in dB ten opzichte van een referentiel.

Voor de parameters "2*/1*" en "piek" kunnen alleen absolute niveaus ingesteld worden. De alarmniveaus zijn in verdeeld in vier categorien: laag, matig, hoog en ernstig.

2.3.2 Diagnose

Onder de submodule 'Machine' wordt wederom eerst de juiste machine geselec-teerd (figuur 2.7). Met de optie 'Evaluate Machine' worden vervolgens de te beoordelen CPB-spectra uit de databank naar het werkgeheugen gehaald. Daarbij wordt een rapport gemaakt met een beschrijving van de meetpunten, de datum van de laatst verrichte meting en het aantal voorgaande metingen. Dit wordt gepresenteerd in de 'Point List' (figuur 2.8). Na deze 'Evaluate Machine' kan de symptoombepaling en de diagnose van de symptomen plaatsvinden, onder de module 'Analysis'.

Met de functie 'Symptoms' worden de symptoomparameters voor ieder spectrum getoetst op de ingestelde alarmniveaus. Als een parameter een niveau overschrijdt dan is er spralce van een symptoom. De geconstateerde symptomen worden in volgorde van niveau (van ernstig naar laag) gepresenteerd (fig. 2.9).

Met de functie 'Diagnosis' worden de relevante diagnoseregels uit de regelbank gehaald en toegepast op de waargenomen symptomen. In het diagnoserapport (fig. 2.10)

worth per foutconditie een kans op waarschijnlijkheid gegeven. Deze kans is

direct

afhankelijk van het aantal regels dat per foutconditie op de symptomen van toepassing is; hoe meer regels van toepassing zijn, des te groter is de kans. (Iedere foutconditie kan worden beschreven door meerdere diagnoseregels.)

In het geval dat er per meetpunt vier of meer CPB-spectra van opeenvolgende data beschikbaar zijn, dan worth er een trendanalyse van de symptomen gemaakt; door middel van extrapolatie van voorgaande metingen wordt geschat in welke termijn het hoogste alarmniveau ('ernstig') overschreden zal worden. Dit wordt de Estimated Time to Severity genoemd (ETS). In geval van een stijgend trendverloop in het niveau van een bepaalde symptoomparameter worth het niveau met een categorie opgehoogd (bijvoorbeeld van

1)e referentie worth bepaald met een 'nulmeting' bij een werktuig in goecle conditie. Het resulterende

referentiespeetrum wordt opgeslagen in de database met mctingen (in BK7616).

018 trOn ELECTRICAL FAULT

Peaks at 2 times running speed on inductive motors usually indicates an electrical fault_ Check vibration

readings after the power is cut off - the peaks should disappear if there had been a recent increase in current consumption.

An electrical fault can also cause overheating_

Figuur 2.11 Uitleg bij een bepaalde foutconditie.

,"N"4.'": _{103Ni.:10:Aid:WA.} Rule 8-01

IF the 2 times line frequency component is abnormally high_

THEN there may be an electrical fault.

Figuur 2.12 De gebruikte diagnoseregel.

10.a

-Het expertprograrnma BK7660,

matig naar hoog, of van hoog naar emstig). Opmerking: Deze

u-endanalyse is bij de proefmetingen van dit onderzoek niet van toepassing, omdat er steeds per meting, met een bepaalde foutconditie, ten aparte 'diagnose gesteld worth. In 'de praktijk is een trendanalyse wel nuttig voor het plannen van de onderhoudsacties (in het kader van het

toestandsafhan-kelijk onderhoud).

Met de functie 'Explanation' worth een uitleg gegeven over de

geconstateerde foutcondities (fig.

2.11). Met 'Justify' worden de diagnoseregels getoond

welke van toepassing zijn op de symptomen (fig. 2.12).

De module 'Utilities' biedt onder andere de mogelijkheid ,aan de gebruiker om zijn

eigen onderhoudsadviezen in te voeren. Tot slot kan er met de module 'Report' een

uitdraai van de totale diagnose gemaakt worderi

2.4 De beperkingen van BK7660t uit een eerste beoordeling Uit een eerste beobrdeling volgen een zestal beperkingen:

Het expertprogramma beoordeeld alleen het CPB-spectrum, Er kan geen diagnose iiitgevoerd worden van aanvullende analyses, zoals FFT-, SED- encepstrumanalyse.

De alarmniveaus voor de symptoomparameters 2*11* en Peaks zijn altijd volgens absolute waarden. De absolute niveaus van de parameters zijn echter niet alleen

afhanke-lijk van de dynamische belasting bij een bepaalde foutconditie, maar eveneens

sterk

afhankelijk van de constructieresponsie ter plaatse van het meetpunt. De absolute waarden

kunnen dus per type machine en per meetpunt sterk verschillend zijn. Een

zinvolle instelling van deze niveaus is dan oak pas mogelijk na voldoende statistisch verzamelde gegevens.

Het expertprogramma beschouwt alleen frequentiecomponenten in het spectrum welke ten toename vertonen ten opzichte de referentie. Weliswaar zal er bij een

foutcondi-tie in de meeste gevallen sprake zijn van een toename in amplitude, maar hierop

zijn

uitzonderingen. Een voorbeeld daarvan

is een de afname van de amplitude van de

hladpasseerfrequentie in een centrifugaalpomp, bij een globale bladslijtage. Een ander voorbeeld is een mogelijke amplitudeverlaging bij glijlagerslijtage: Door slijtage neemt de

lagerstijfheid S. Daardoor verschuift (of verschuiven) de resonantiefrequentie(s) van de as.. Afhankelijk van ligging van excitatiefrequentie kunnen de amplitudes daardoor zowel

stijgen als. dalen.

- In het machinedossier worden Sn aantal componentgegeverm voor bepaling van de geometrische frequenties, niet opgenomen:

-

Het aantal nokken

bij een nokkenkoppeling,, de nolcpasseerfrequentie is namelijk belangrijk voor de detectie van een asuitlijnfout.

- Het aantal statorgroeven bij een elektromotor; belangrijk voor de detectie van een

excentrische rotor in een elektromotor. Bij een excentrische rotor is de luchtspleet tussen stator en rotor niet constant over de doorsnede. De elektromagnetische Icrachten op de rotor, ter plaatse van de polen, zijn daardoor niet in evenwicht. Dit leidt, zowel bij een statische als dynamische excentriciteit, tot trillingsexcitatie in de 'groefpasseerfrequentie'.

(Bij statische excentriciteit blijft de grootte van de luchtspleet op een ruimtevast punt

constant tijdens rotatie; bij dynamische excentriciteit varieert deze tijdens rotatie, bijvoor-beeld door een Icromme as. ((Rooth 1992], pag. 71).

Vakgroeptih.rvio.. sectie Werkturg,kunchge Installatms

Het expertprogramma BK7660

- details van de aanwezige rollagers; deze gegevens zijn echter alleen noodzakelijk voor een SED-analyse, niet voor een CPB-analyse.

- De regelbank is niet apart opvraagbaar. Daardoor kunnen alleen die diagnosere-gels getoetst worden welke tijdens de verwerking van de metingen door het programma naar voren komen (met behulp van de submodule "Justify"). Dit vormt een beperking voor het onderzoek.

Ter volledigheid moet nog opgemerkt worden dat de metingen, die door het

programma beoordeeld worden, verricht dienen te worden onder dezelfde procestoestand (zelfde toerental, belasting, temperatuur etc.). Metingen onder verschillende procestoestan-den warprocestoestan-den ingedeeld in verschillende procesklassen. Voor diagnose moet dan per klasse een referentiespectrum aanwezig zijn. Het expertprogramma heeft geen mogelijkheid om een spectrum gemeten onder afwijkende belasting en toerental op te schalen naar een procesklasse en te beoordelen ten opzichte van een referentiespectrum.

Dit is niet specifiek een beperking van het expertprogramma op zich, maar van de trillingsanalyse als bewakingsmethode. In het algemeen is het namelijk niet mogelijk

trillingsamplitudes, gemeten bij een bepaalde belasting en toerental, op te schalen tot

amplitudes bij een andere belasting en ander toerental. Zoals al eerder genoemd zijn de trillingsamplitudes namelijk niet alleen afhankelijk van de dynamische belasting maar

tevens van de overdrachtskarakteristiek (of frequentieresponsiekarakteristiek) tussen

belasting en meetpunt. Deze karakteristiek wordt bepaald door de eigenfrequenties en eigentrilvormen van de constructie.

Zonder een

bekende overdrachtskarakteristiek (bijvoorbeeld bepaald met behulp van experimentele modale analyse) is een opschaling niet mogelijk.

Daarnaast worth opschaling beperkt door niet-lineaire effecten, zoals speling.

;Componentenr elektromotor nokIcenkoppeling kogellager rondsel grote tandwiel glij lager vliegwiel schottenpomp vioeistotreservoir restrictie fleacibele koppeling verstelwiel van lagerslede Meetpunten: mp 1 - rnp5 I2.a ta. 5,4

Trillingsmetingen op de proefstand met kunSfinatig

ga-ange-brachte foutcondities.

In paragraaf 3.1

wordt ten beschrijving van de proefstand gegeven, met een

behandeling van: de machinecomponenten, de belangrijkste geometrische frequenties en de plaats van de meetpunten. In paragraaf 3.2 en 3.3 worden de condities besproken waaron-der gemeten is. Paragraaf 3.4 geeft een overzicht van de metingen. Tot slot geeft paragraaf 3.5 een besduijving van de gebruikte meet- en analyseapparatuur.

3.1 Beschrijving van de proefstand

De metingen zijn verricht op een demonstratiemachine wdlke gebruikt worth voor educatieve doeleinden voor trillingsanalyse. Deze machine bestaat globaal

uit een

elektromotor, een koppeling, een primaire as en een secundaire as verbonden door een

tandwieloverbrenging en een hydraulische rem. Figuur 3.1 toont schematisch in een

bovenaanzicht de opbouw van de proefstand, met een aanduiding van de componenten en de benutte meetpunten. Figuur 3.2 itoont een foto van de proefstand.

Beschrijving van de mathinecomponenten

De elektromotor drijft via een noldcenkoppeling een primaire as aan. Het toerental van de elektromotor is variabel in te stellen van 0 tot 3000 omwentelingen per minuut, door middel van een thyristor gestuurde regeling. De noklcenkoppeling is van aluminium en bestaat uit twee helften met ieder drie nokken. Dekoppelingshelften worden verbonden door een kunstof tanciring met zes tanden. De primaire as clrijft via een tandwieloverbren-ging een tweede, langzaamdraaiende as aan. Op het vrije eind van de primaire as bevindt zich een vliegwiel.

De primaire as is gelagerd met ten zelfinsteMend kogellager en een bronzen

glijlager De secundaire as is gelagerd met twee zelfinsteblende kogellagers. De lagerblok-ken zijn gemonteerd op sledes waarmee op eenvoudige wijze de uitlijning van de assen gewijzigd kan worden.

De machine kan belast worden met behulp van een schottenpomp aangedreven door de secundaire as. Deze pomp stuwt water rond via een restrictie en een klein reservoir. De persdruk kan met een verstelbare restrictie ingesteld worden tot maximaal 16 bar. De persdruk kan via een opnemer (een drukomvormer) op een amperemeter afgelezen worden als een suoom van 4 tot 20 mA. Opmerking: Oorspronkelijk bezit het pompcircuit slechts ca. 0,2 1. water De warmte die onstaat bij een gedeeltelijk dicht gedraaide restrictie worth daardoor slecht afgevoerd, waardoor de temperatuur rond de restrictie snel oploopt. Om de warnue goed af te voeren is het reservoir vervangen door een bak met ca. 10 I water_ De 'machine kan nu continu onder belasting draaien.

Het geheel is gelast op een frame van stalen buizen waaronder vier kunststof

pootjes geschroefd zijn. Bijlage 2 geeft een overzicht van de technische specificaties van

de machinecomponenten.,

groep U.E.M.O., secue Wericanglcundige installatier 13

3

tisoe's

° 4k

Siguur 12 Fob van' de proefstarzd.

5

_{"litt '}

t-ss.s sis

abel 3.1ac ossier met geometriscrie Irequentiecomponcntcn

Toelichting:

Volgens [Norton, 1989] geldt voor de groefpasseerfrequentie:

f sn.f

= f net{

(1-s) ± 2 (n-1)}

-met: fnct de netfrequentie, p het aantal poolparen, z het aantal slip en n een getal E N (1,2,3...) voor de zijbandfrequenties van het gemiddelde van het aantal statorgroeven en het aantal rotors Verder gelden voor lokale defecten in een kogellager de ties [Rooij, 1992]:

voor een defect op de buitenring:

f2as -z ( 1 -

d

buiten cos f3)

i

voor een defect op de binnenring:

f

es

fbimen ₂

(1 + -cos)

Vakgroep scene Werktuigkunthge Installaues Trillingsmetingen op deproefstand

3.1.2 De geometrische frequenties

In de onderstaande tabel zijn de geometrische frequentie's van de proefstand opgenomen.

oe/t

p'

/(Ptcf,a--°.. groeven, s het percentage free. Voor z neemt Norton

taven.

volgende

excitatiefrequen-14 Component gegcvens van component geometrische frequenties

Elektromotor 24 statorgroeven 16 rotorstaven 1 poolpaar

groefpasseerfrequentie:

f , ... 20-(1-s)f, met s het

percentage slip. (Zie toelichting).

f, = (1-s).f,, (max. 50 Hz)

Nokkenkoppeling as 1 Flex ibele koppeling as 2 mar

Pomp

3 nokken 6 pcnnen

fook = 3 .f.,1 f,., = 6 .f.,,..

Tandwielen 24 tanden op het ronsel 83 tanden op het grote tandwiel

fund = 244....1 = 83 'f&a.2

Pomp 4 schotten fschot = 4 .f.as,2

Kogcllagers kogelhardafstand: D = 38 mm kogeldiameter: d = 7,14 mm aantal kogels: z = 12 contacthoek: 13 = 10,31° f = 7,11.f. fb = 4,89f,, = 5,12.f

co, = 0,41f. (zie toelichting)

Trillingsmaingen op de proefstand moor een defect op de kogel:

fkogol Les' D (1 - (7)Cos13)2)

voor een defect op de kooi:

f bui ten f kooi

3.1.3 De meet punten

Door het verlijmen van meetplaatjes op de huizen van de verschillende componen-ten zijn de meetplaatsen willekeurig te kiezen. Uit een kort vooronderzoek, waarbij gelet is

op de trillingsamplitudes van de bekende frequentiecomponenten, is een selectie van meetpunten gemaakt. Er zijn drie radiale en twee axiale meetpunten gekozen. Deze zijn in de onderstaande tabel opgenomen en aangeduid in figuur 3.1.

abel .3.2 Meetpunten

3.2 Aangebrachte foutcondities

Op de proefstand zijn in verschillende mate de foutcondities massaonbalans en asuitlijnfout aangebracht.

Onbalans: Door middel van kleine bolletjes klei

is in verschillende mate een

massaonbalans aangebracht ter plaatse van het vliegwiel op de primaire as. Voor een

kleine, respectievelijk middelgrote en grote onbalans zijn eenheden klei gebruikt van ca. 1

gram, 2 gram en 3 gram. De excentriciteit e van het zwaartepunt van het vliegwiel die daarbij ontstaat ligt voor 1 gram klei in de orde van 0,1 mm, bij een massa van ca. 1 kg voor het vliegwiel. Dit is als volgt afgeleid:

Vakgrocp 0.E.M.O., scene Werktuigkundigeln_stallaucs 15

Meetpunt Plaats

mp 1 Elek.motor-radiaal-horizontaal (EM-hor)

mp 2 Elek.motor-axiaal (EM-ax)

mp 3 Rollagerl-radiaal-verticaal (RI lgrl -vcrt)

mp 4 Rol lager I -axiaal (RI lgr 1 -ax)

mp 5 GI ulager-radiaal-horizontaal (Gllgr-hor)

as 1

Uitgangspositie A

Ui11ljnfout as 1, met invioed van de tandyrielovetbrenging

(as 2 Nor met as 1 meeverschoven)

UltIlinfout as 1, zonder Invloed van de tandwieloverbrenging (as 2 met as 1 meeversc:hoven)

A A

A

Figuur 3.3 Uitlijnfout as 1, met en zonder de invloed van de tandwieloverbrenging.

Trillingsmetingen op de proefstand

Mwiel'63 s2 'eMklei.CA) es2 'Rviel

e Mklei

Midel Rviel

met daarin:

de massa van het vliegwiel Klieg 0,92 [kg], de massa van het bolletje klei mkie, 1 -HP [kg],

de afstand van het bolletje tot het middelpunt (ongeveer gelijk aan de straal van het

vliegwiel): Reg = 0,1 [m],

de hoeksnelheid co, en de excentriciteit E.

Uitlijnfout: Door een verschuiving van het glijlagerblok is in verschillende mate een gecombineerde hoek- en paralleluitlijnfout aan as 1 aangebracht. De verschuivingen van het glijlagerblok liggen in de orde van 0,7 mm voor een kleine uitlijnfout tot ca. 2,3 mm voor een grote uitlijnfout.

Bij verschuiving van as

1,

zonder een verschuiving van as 2, verandert het

belastingspatroon van de tandwieloverbrenging. Dit zal in het trillingsspectrum waar-neembaar zijn, bij de tandpasseerfrequenties. Dit effect kan geelimineerd worden door as 2

in dezelfde mate met as

1 mee te verschuiven, zodat beide assen parallel blijven ten opzichte van elkaar. Op deze manier is er onderscheid gemaakt tussen een uitlijnfout met de invloed van tandwielen en een uitlijnfout zonder de invloed van de tandwielen. (Zie de schets in figuur 3.3).

3.3 Overige meetcondities

De proefmetingen zijn verricht bij een constant toerental van 36,8 ± 0,2 Hz. Er is gekozen voor een zo hoog mogelijk toerental, echter bij een toerental hoger dan ca. 37 Hz. gaat de pomp 'tikken'; mogelijk door het aanlopen van de schotten. Bij de metingen is gekeken naar de invloed van de pompbelasting op de symptomen. Daarvoor zijn de meeste metingen dubbel uitgevoerd: een meetserie zOnder pompbelasting en met pompbelasting. Bij meting onder belasting is de restrictie zover dichtgedraaid dat de persdrukmeter een uitwijking gal van 16 mA, hetgeen overeen komt met een persdruk van ca. 12 bar.

Bij de proefmetingen is tevens gekeken naar de invloed van de eventuele speling in

de fundatie of in het glijlager op de symptomen, om de volgende reden: Volgens de

theorie neemt bij een massaonbalans alleen de amplitude van de asrotatiefrequentie in het trillingsspectrum toe. Uit de metingen blijkt echter ook een toename van hogere harmoni-schen van de rotatiefrequentie. De oorzaak daarvan kan zijn: een los zittend

machineonder-deel, een losse ondersteuning of speling ([Rooij, 1992], pag. 69). Bij de proefstand is

daarom gekeken naar de invloed van eventuele speling in de ondersteuning (a) of in het glijlager (b).

ad a) Bij de plaatsing van de proefstand is er goed op gelet dat deze stabiel op de ondergrond kwam te staan. In oorspronkelijke staat bezit de proefstand echter vier pootjes.

In principe is het daardoor mogelijk dat ion van de pootjes niet volledig dragend is.

Tijdens bedrijf zou de machine daardoor kunnen trillen op de fundatie ('jutteren'), hetgeen

Tension or compression

Shear

IIIIIIMIWKIMMWOR/41/WAVANIMIUnir

!Piezoelectric crystal Electrical conductors

Figuur 3.4.a Gepolariseerd ferro-eleictrisch kristal

Electrical conductors

Figuur 3.5 Schets van de opnemerkarakieristiek.

16.a

Preloadingspring Mass

Piezoelectric crystal Accelerometer base

Mounting thread input vibration signal

Figuur 3.4.6 Basisopbouw van een piezo-elektrische

versnellingsopnemer. 30_ respons dB 20 10_ 0 42 kHz 1k 10k 100 k frequentie Hz

'Trillingsmetingen op de proefstand

de meetresultaten verstoort. Om dit uit te sluiten zijn naast metingen in de oorspronklijke situatie (met vier pootjes 'los' op de grond) ook metingen verricht waarbij de proefstand

gefixeerd is op een zware stabiele tafel. Daarbij is het frame op drie plaatsen

vastge-schroefd gebruikmakend van drie van de vier oorspronkelijke pootjes.

ad b) Om het effect van de glijlagerspeling te onderzoeken zijn er naast metingen

op de orginele proefstand (met glijlager), ook metingen verricht op de proefstand waarbij het oorspronkelijke glijlager vervangen is door een rollager (van eenzelfde exemplaar als de al aanwezige rollagers).

34

Overzicht van de metingen

Samengevat gelden er voor de metingen twee 'ingangsvariabelen': massaonbalans

en

uitlijnfout, en drie parameters: de pompbelasting, de glijlagerspeling en de type

fundatie. De metingen zijn uitgevoerd in drie sessies, in chronologische volgorde: meetsessie 1: 'Los' op de grond, met glijlager;

- meetsessie 2: Vastgeschroefd op de tafel, met grijlager;

meetsessie 3: Vastgeschroefd op de tafel, glijlager door rollager vervangen.

In Bijlage 3 is een overzicht opgenomen van de uitgevoerde metingen. Bij ieciere cond.itie-instelling wordt een serie metingen verricht ,op de vijf in tabel 3.2 genoemde

meetpunten.,

3.S

Gebruikte meet- en anilyseapparaMur

Voor de uitvoering van de metingen zijn de volgende componenten gebraikg piezo-elektrische versnellingsopnemer; bandrecorder, FFT-analyser:, calibrator; stroboscoop; Ampere-meter.

Hieronder volgt een toelichting bij deie componenten.

Piezo-elektrische versnellingsopnemer, type: BK4384.

Piezo-elektrische opnemers bezitten een gepolariseerd ferro-elektrisch kristal dat een

elektrische spanning genereert als het op druk of afschuiving belast wordt. Dit worth

weergegeven in figuur 3.4.a. Daamaast toont figuur 3.4.b de basisopbouw van een

piezo-elektrische versnellingsopnemer. De icomponenten zitten in een metalen huis, bevestigd op een basis ('accelerometer base'). Bij een trilling veroorzaakt de massa een dynamische kracht op het piezo-elektrische element. Deze kracht is evenredig met het versnellingsnt-veau in de trilling.

Het frequentiebereik van de toegepaste opnemer, type BK4384, is 0,1 Hz tot 12,6

kHz, met een afwijking van 10% bij 12,6 kHz. De ondergrens wordt bepaald door de

gevoeligheid, de bovengrens worth bepaald door de resonantiefrequentie van de opnemer (voor deze opnemer 42 kHz). Figuur 3.5 geeft een schets van de opnemerkarakteristiek.

,akgroep 0..t.11141)., scene Werktuigkunchgeinstallaties

ill

-Trillingsmetingen op de proefstand

De opnemer is bevestigd op een permanente magneetschijf. Met behulp van deze magneet kan de opnemer eenvoudig en voldoende stijf bevestigd worden op de meetplaat-jes die zich op de proefstand bevinden. (De stijfheid is dan nog zodanig dat het

frequentie-bereik minimaal tot 10 kHz loopt).

Het dynamisch bereik ligt in de orde van 1:/08/60 dB). De ondergrens, bepaald door de gevoeligheid van de opnemer, ligt in de orde van 1 lam/s2.

Bandrecorder, type BK7007.

Het analoge spanningssignaal afkomstig van de versnellingsopnemer worth eerst door een voorversterker gestuurd, waarna het via een integrerende schakeling worth omgezet in een spanning evenredig met de snelheid in het trillingssignaal. Vervolgens worth dit snelheids-signaal opgenomen op een magneetband. In een later stadium kunnen op hetzelfde orginele trillingssignaal alle noodzakelijke bewerkingen worden uitgevoerd. De band bezit vier sporen; op een spoor wordt het trillingssignaal opgenornen, op een ander spoor worden via een microfoon alle instellingen ingesproken.

FFT-analyser, type BK2515.

Het analoge signaal afkomstig van de bandrecorder wordt eerst bemonsterd, waarna het via een discrete Fouriertransformatie omgezet wordt naar het frequentiedomein (de wijze van transformatie wordt 'Fast Fourier Transformatie' genoemd). In het kader van dit onderzoek wordt een 6%-spectrum bepaald, van 10 Hz tot 10 kHz (zie paragraaf 2.2). Het CPB-spectrum worth met het gebruikte type analyser als volgt bepaald: Op het signaal worth op drie frequentieintervallen een Fourieuransformatie uitgevoerd; van 1 Hz tot 100 Hz, van 1 Hz tot lkHz en van 1 Hz tot 10 kHz. Voor elk interval ontstaat een 250-lijnsspectrum met een lineaire frequentieschaal en een constante bandbreedte van:

0,4 Hz (100 Hz/ 250),

respectievelijk 4 Hz en 40 Hz. Het CPB-spectrum wordt bepaald uit deze drie

spectra. Daarbij wordt per FFT-spectrum alleen de laatste decade gebruikt: van het eerste 1+1-spectrum (van 1

- 100 Hz) alleen

het interval 10 100 Hz, van het tweede 1+ 1 -spectrum alleen 100 - 1000 Hz, en van het derde 1-F1--spectrum: 1k - 10k Hz. Het totale CPB-spectrum worth samengesteld door meerdere lijnen van de 1-1-1-spectra samen te voegen tot een nieuwe spectraallijn met een breedte van 6% van de centrale frequentie.

Het niveau van de nieuwe lijn is gelijk aan de effectieve signaalwaarde van de samenge-voegde lijnen, volgens:

xeff

(xeff,1)2

waarbij de effectieve waarde gedefinieerd is als:

Xeff

.\! 1 f

(noot2). Het totale CPB-spectrum bezit uiteindelijk 120 lijnen.

Om een

voldoende reproduceerbaar spectrum te verkrijgen worden er acht

middelingen door de analyser uitgevoerd. Dat wil zeggen dat van het opgenomen signaal

2

Voor het samenstellen van een exacte 6%-breedte in het CPB-spectrum moet de energieinhoud van ecn dee]

van de FFT-lijnen opgedeeld worden. Dit gebeurt volgens de norm IEC225 [Smith, interview].

Vaicgroep 0.E.M.O., scene Wcrktuigkundige Installaues 18

trillingsmetingen op de proefstand,

over een bepaalde tijdsduur na elkaar acht spectra bepaald worden, waarvan het (lineaire) gemiddelde van deze acht spectra het, uiteindelijke spectrum bepaalt.

Om een uitspraalc te doen over de statistische betrouwbaarheid van het gemiddelde spectrum, worth de zogenaamde BT-produkt-regel gehanteerd [Randall, 19841 Volgens deze regel meet het produkt van de bandbreedte B van de spectraallijn en de tijdsduur T

van het verwerkte signaal groter zijn dan een

bepaalde waarde om een voldoende

reproduceerbaar spectrum te verlcrijgen. Voor zuiver stationair sinus-vormige signalen moet gelden: B T ?_ 1. Voor stationair ruisvormige signalen geldt een groter produkt om een goede betrouwbaarheid te behalen. Uitgaande van een normale verdeling geldt voor

stationair ruisvormige signalen, veer de standaarddeviatie van het trillingsniveau de

volgende relatie:

1

21,17-3.T

Daarbij geldt dat 95,5% van de door de analyser bepaalde niveaus 'lip in her interval ia 2.0, met het gemiddelde niveau p.

Het BT-produkt veer den 'middering' (een enkel FFT-spectrum) worth als volgt bepaald: Veer een goede bemonstering van het analoge signaal is de bemonsterfrequentie 4,096 maal de hoogste frequentie in het interval. Voor het eerste FFF-spectrum van 1 to 100 Hz is dat 409,6 Hz. De monsters worden opgeslagen in een geheugenblok ('flip-flop') met 1024 geheugenplaatsen. Met een bemonsterfrequentie van 409,6 Hz is dat blok vol in een tijd van: 1024 / 409,6 = 2,5 sec. T veer een middeling is dus 2,5 sec. De bandbreedte

B voor het eerste FFT-spectrum is 0,4 Hz (zie hierboven). Dan volgt voor het BT-produkt.

BT = 0,4

2,5 = 1. (Veer de andert twee FFT-spectra volgt eveneens een BT-produkt van

1).

Veer acht middelingen is B T gelijk aan 8. De standaarddeviatie veer de stationair ruisvormige signalen is dan: 1 / (248) = 0,177. Dit betekent dat 95,5 % van de afgeleide trillingsniveaus op een interval lip van p ± 35 %, hetgeen overeenkomt met een spreiding van ± 2,5 dB.

Vervolgens neemt de statistische betrouwbaarheid toe door het samenvoegen van de spectraallijnen van de drie FFT-spectra tot een CPB-spectrum. Aan het begin van iedere decade (bij 10Hz, 100 Hz en 1 kHz) worden anderhalve lijn samengevoegd en neemt de betrouwbaarheid weinig toe, aan het eind van iedere decade (net veer 100 Hz, lkHz en

101cHz) worden vijftien lijnen samengevoegd en neemt de betrouwbaarheid sterk toe. In paragraaf 5.2 wordt de reproduceerbaarheid van de metingen geanalyseerd aan de hand van ten herhalingsmeting.

Tot slot. Met deze analyser kunnen naast een FFT- en CPB-analyses tevens,

aanvullende analyses gemaakt worden, dit zijn:

ten zoom-FFT-spectrum: een lineaire frequentieschaal met een hoge resolutie, Ingezoemd op een nauwkeuriger te bekijken frequentieinterval, bijvoorbeeld rond een

tandpasseerfre-iquentie;

- ten cepstrumanalyse, voor de bepaling van periodieke structuren in een spectrum, welke

loptreden bij zijband- en harmonische frequenties;

Vakgoep U.t.M.U.,,secoe Werkttnflundige Installabesr. il9

a

Trillin_pmetingen op de proefstand

een selected envelope analyse, voor de detectie van herhalingsfrequenties in een

pulsvormig signaal (dat bijvoorbeeld optreedt bij een scherpe

oppervlaktefout

in de

buitenring van een wentellager). Voor een uitvoerige beschrijving van deze technieken wordt de lezer verwezen naar [Rooij,, 1992]'. In paragraaf 5.4 worth van iedere techniek een voorbeeldanalyse getoond.

Calibrator.

Met de calibrator worth de opnemer en de instelling van de signaalversterldng getest. De calibrator exciteert een harmonische trilling

bij ten frequentie van 159 Hz met een

effectieve waarde van 10 mm/s..

Stroboscoop.

,Met behulp van de stroboscoop worth her toerental van de primaire as ingesteld.

Amperemeter.

Op de amperemeter kan het gelijkstroomsignaai afgelezeri worden, aflcomstig van de. drulcrneter aan de perszijde van de schottenpomp.

20.a

Original

Reference Spectrum with Peaks broadened to form Mask

Example of Reference Spectrum as stored on tape

Reference

/4asgc

^

If

Figuur 4.1 Reference-mask: verbreding van het referentiespectrum in verband met kleine toerentalvariaties.

^

4.

Verwerking van de metingen

Paragraaf 4.1 behandelt in het kort de wijze waarop de gemeten spectra verwerkt worden met behulp van het analyseprogramma BK7616. In paragraaf 4.2 wordt een tabel

samengesteld waarmee per meetserie een overzicht van de resultaten

ontstaat. Deze resultatentabellen worden in hoofdstuk 5 gebruikt bij de bespreking van de meetsresulta-ten. In paragraaf 4.3 wordt uit alle verrichte meetseries een selectie gemaakt voor een uitvoefige bespreking en diagnose in de volgende hoofdstuklcen.

4.1. Verwerking van de metingen met analyseprogramma BK7616

Via een interface tussen de FFT-analyser en een personal-computer worden de gemeten spectra ingelezen in het verwerkingsprogramma BK7616. Met dit programma kan

een vergelijking gemaakt worden tussen de CPB-spectra gemeten onder foutconditie en de referentiespectra gemeten onder uitgangsconditie (de 'nulmeting').

Voor bewaking ten opzichte van de nulmeting maakt BK7616 een omhullende om het referentiespectrum; het zogenaamde 'reference-mask'. Daarbij worden de spectraallij-nen aan weerszijden verbreed met een spectraallijn, zie figuur 4.1. Het reference-mask

worth toegepast om kleine variaties in toerental ten opzichte van de referentiemeting

mogelijk te maken. Veel frequentiecomponenten zijn namelijk direct gekoppeld aan het

toerental en verschuiven over de frequentieas

als het toerental

verandert. Door de

spectraallijnen van de refentie te verbreden zijn kleine verschuiving mogelijk zonder dat een hoge spectraallijn een lager niveau van de aangrenzende spectraallijnoverschrijdt.

Figuur 4.2 toont een voorbeeld-uitdraai van het analyseprogramma BK7616. In de tabel, onder 'Measurement Informatie', worden de spectraallijnen gegeven waarvan het niveau een toename vertoont van 6 dB (factor 2) of meer ten opzichte van het

reference-mask (in dit geval bij 36,5 Hz en 218 Hz). Daarnaast wordt er in een figuur het te

analyseren spectrum afgebeeld samen met het referentiespectrum. (In deze figuur is het tevens mogelijk te kijken naar eventuele afname van frequentiecomponenten.)

4.2 Opbouw van de resultatentabel

Om een overzicht per meetserie te krijgen worden de resultaten van de vijf spectra,

corresponderend met de vijf meetpunten, verwerkt in een tabel. Deze tabel wordt in

hoofdstuk 5 gebruikt bij de bespreking van de resultaten. In de tabel worden per meetpunt

de relatieve veranderingen (in dB ten opzichte van de referentie) van de belangrijke

geometrische frequentiecomponenten ingevuld. Dit zijn:

de eerste tien harmonischen van de rotatiefrequentie van de eerste as: ni (n : 1,..,10),

met inbegrip van de nokpasseerfrequentie gelijk aan 3 In;

de tandingrijpfrequentie met de tweede harmonische: ft (= 24f5) en 2ft;

de schotpasseerfrequentie met de tweede harmonische: fscht (= 4c2) en 2Ischor

Type 7616 111

Page: 2 11

-

-fl Machine iD Measurement Point ID ; Date 1 Version

11 Bruei & Kier Machine Condition Monitoring System

11

Use "System, Configuration' to change this heading.

il

11 Date: 93-05-06

,..11

SPECTRUM COMPARISON REPORT.

il IL L .II li 29 11 .1 28 21.a MEASUREMENT INFORMATION: 4.2.13

Figuur 4.2 Voorbeeld-uitdraai van het analyseprogramma BK7616. Meetserie 3.2 met een kleine onhalans, ten opzichte van de referentie: meetserie 3.1 (Injlage 3); meetpuntI.

Toachting:

In de koptekst worth algemene informatie gegeven. Het 'current' spectrum is in dit geval de meting °rider foutconditie. De data 6-3-93 en 7-3-93 zzjn in dit geval de 'data' waaronder deze metingen in de database zijn opgeslagen, normaal gesproken zijn dat de meetdata.

Under de 'Measurement Information' worden de spectraallijnen gegeven met een toename

van 6 dB of meer. Het 'Total Level' is de effectieve signaalwaarde (Root Mean Square) over 10 tot 10k Hz van het 'current' spectrum, in dit geval 2,18 molls. Net 'Profile' is het niveau van +6 dB ten

opzichte van het refence-mask. Toenames in het spectrum onder dit niveau worden niet gemeld. Het referentiespectrum en 'current' -spectrum worden in een figuur afgebeeld. 'Y en 'Y2' in het tekstblok zijn de effectieve waardes van de spectraallijnen waarde cursor op staat; in dit geval

bij 36,5 Hz (dit is f,j).Verder word: de totale effectieve waarde gegeven van het 'current' spectrum en het aantal middelingen. (pag 19a en b)

TOTAL LEVEL: 2.180 =Is

COMMENT: Current Spectrum

kleine onbalans (onbelast)

COMMENT: Reference Spectrum onbelast

LIST OF WARNINGS: I Speed Compensation: 0 7. )

,

Frequency in

1

1 Increase Above

i

Current I Reference I Reference ' Profile I

-7-Absolute Alarm Level i 1 36.5 Hz I 36.5 Hz 1 15.2 dB 9.2 dB 1 219. Pa I 218. Hz I 6.2 dB 0.2 dBi I 2.009 mmis 227.5 pmis 1 ____1

11 Current DEMOMOTOR 1-EM-RAD [ 93-03-07

Reference DEMDMOTOR 1-EM-F:AD 53-03-06

10.0 m

Log Y-Axis

316. p

10.0 p

Fig Cur, Ref

[Class: TOTAL

Data Type: .:,' LOG

11 21 .b c dB 1 _61_0 il _II i

r______________L_______T_4[7r

'If' i - I.,

it

I

r

Li11;111

- 11 n LI rU-; 1

...v... I ill ri dit, iii,

1 r Lf "I 1 ! ...,

tr

4.1 cui-ki-J--1-.c. I"I r ri 1 t 1'.-.1.

r

-n .1 r..1 LI i .* _.--14- 1411---T6 I I 0 ..1... Li irE .. -ii L 17--- 'IT,. .1 LI_..,!.:r 0 _ri X : Vi: ,:: FREQUENCY RMS LEVEL RMS LEVEL = = 36.50 Hz 2.002 mm/s 349.3 pals (Cur.) TOTAL RMS = 2.180 mm/s NO. OF AVG. SPECTRA = 8

0 10.0 ₁₀₀ o.o k .316. ra RS mls = .

Ma. 1.7-freq. comp. Meetpunt 14 fasei 2 I 1 5* , 6* 7* --7-_ ft*

r-

9* IV lef vim 24,thd 141,60, 2'I_* 2* / 1* 3* / If"-mp I (om-vert) __ i _ 1

_

i trip 2 (em-ax) I

imp 3 (rIlr 1-veil)

--imp 4 (rIlr

I-42)

nip 5 (rItr 2-hot)

i I 1

-

c-_ 3* *

Venverking van de metingen

Daarnaast worth in de label opgenomen: de relatieve verandering in de verhouding tussen de amplitude van 2{ 3.f en de amplitude van f; aangeduid als 2*11* en 3*11* (zie de toelichting in de volgende alinea). Voor de notitie van eventuele significante toenames (of afnames) van onbekende componenten worden in de tabell een aparte ruimte vrijgelaten. Ter illustratie is in figuur 4.3 de toegepaste tube! opgenomen.

Toelichting btj de verhoudingsgetallen 2*11* en 3*11*: In het algemeen is voor de 'diagnose van onbalans en uitlijnfouten de verhouding 2*/1* een belangrijke parameter.

Daarnaast is bij deze proefstand, vanwege de toegepaste

koppeling met drie nokken, tevens de verhouding 3*/1* belangrijk. Het zal blijken dat beide verhoudingsgetallen bij

een fout in de asuitlijning groter zijn dan

bij een onbalans. NB: Het expertprogranima BK7660 beschouwt alleen de ampfitudeverhouding 2*11*, zie par. 2.2.

De verhoudingsgetallen worden niet automatisch door

het analyseprogramma

BK7616 berekend. Daarom worden deze berekend met behulp van een apart

Pascal-programma. Daartoe worden eerst de CPB-spectra welke in de database van BK7616 zijn opgeslagen naar de ASCII-code geconverteerd en Ms een tabel weggeschreven in aparte

files. Vervolgens leest het Pascal-programma per ASCII-tabel de amplitudes van de

componenten I, 2f5 en 3f15 (respectievelijk bij 36,5; 72,9 en 109 Hz) en berekent

achtereenvolgens: de verhoudingen 2*11* en 3*11*; en de veranderingen van

deze verhoudingsgetallen ten opzichte van de referentie. Deze relatieve veranderingen worden

berekend met:

(2*11*)huidi

(2*/1*) ref

g [dB] en-

20.1og

(3*/1*)

_{haldig 14B)}

(3*11*) ref

Ter illustratie

toont figuur 4.4 een

voorbeeld-uitciraai van de resultaten van .

meetserie 3.11.. In Bijlage 4 is een.kopie van het Pascal-programma opgenomen..

43

Selectie van metingen voor diagnose

Uit een voorbeschouwing van de resultaten i gebleken dat het symptoomgedrag bij de foutcondities onbalans en uitlijnfout niet waarneembaar be"invloed worth door de wijze van fundatie (los of vastgeschroefd) en de aanwezigheid van de glijlagerspeling. De drie meetsessies vertonen namelijk bij de overeenkomstige metingen eenzelfde symptoompa-croon. In bijlage 5 wordt een vergelijking gemaalct tussen de tie meetsessies waaruit dit

blijkt.

Om bovenstaande reden is het niet noodzakelijk om alle meetresultaten uitvoerig te bespreken; voor diagnose in de volgende hoofdstukIcen is gekozen voor de metingen van de derde meetsessie. Deze zijn nogmaals opgenomen in de onderstaande tabel:

Nakgrocp O. .M.U.,,'secue Werknligkundige Instaltaues 22

respectievelijk

Middelgrote onbalans

Figuur 4.4 Voorbeelduitdraai van het Pascalprogramtna ter bepaling van de amplitudes van de eerste

drie asharmonischen en de veranderingen in de amplitudeverhoudingen 2*I1* en 3*I1*.

(VoorbeeLd: meetserie 3.3).

22.a

ms mp 1* 2* 3* 2*/1* 3*/1* 2*/1* 3*/1*

toy ref toy ref

[-]

[-]

[um/s] [um/s} [um/s] [ - ] [ - ] [dB] [dB] 3.3 1 3549.0 355.7 458.8 0.1002 0.1293 -11.3

-16.6

3.3 2 3226.0 193.4 121.1 0.0600 0.0375

-23.9

-31.6

3.3 3 2592.0 431.1 150.7 0.1663 0.0581

9.4

-5.1

3.3 4 2148.0 296.8 195.4 0.1382 0.0910

-14.3

-23.4

3.3 5 4559.0 227.5 267.6 0.0499 0.0587

-2.9

-9.2

Venverking, van de metingen

Meetsessie Machine gemonteerd op tafel glij lager vervangen door rollager

onbelast belast

meetserie: meetserie:

3.1 referentie 3.40 referentie

3.2 kleine onbalans 3.11 kleine onbalans

3.3 middelgrote onbalans. 3.12 grote onbalans 3.4 grote onbalans

33 kleine hoekuitlijnfout as 1, as 2 meeverschoven

3.6 middelgrote hoekuitlijnfout, as 2 meeverschoven 3.7 grote hoekuitlijnfout, as 2 meeverschoven:

3,81 _{kleine hoekuhlijnfout as 1, as 2} nietmeeverschoven

3.9 middelgrote hoekuitlijnfout, as 2 nietmeeverschoven i abel 4.1 Voor diagnose geselecteerde meungen

Het enige afwijkende symptoomgedrag is opgetreden bij meetserie 1.7. Dit is een dieting met pompbelasting, met de aanwezigheid van het glijlager en de machine 'los' op de bodem (bijlage 3). Bij deze meetserie trad een verlaging op van de hogere asharmoni-sche frequenties ten opzichte van de refentie zonder belasting, terwij1 dit niet gebeurde bij

de andere metingen onder belasting. Om deze reden wordt ook deze meetserie nader

besproken, in paragraaf 5.5.

414 Presentatie vah de meetresultaten

De meetresultaten zijn opgenomen in bijilage 9, in de tweede rapportband. Dit betreft de resultaten van de derde meetsessie alsmede van meetserie 1.7. Op de volgende

wij ze:

Dee" 9.1.1 toont de referentiespectra van meetserie 3.1. In de afbeeldingen van de spectra zijn de bekende geometrische frequentiecomponenten gearceerd weergegeven.

Deel 9.1.2 toont de resultatentabellen van de meetseries 3.2 tot, en met 3.12, alsmede van meetserie 1.7.

Deel 9.1.3 wont de resultaten van de bewerking met het Pascal-programma, met daarin: de amplitudes van de eerste drie toerentalharmonischen (in pm/s), de verhoudingsgetallen 2*./1* en 3*11*, met de bijbehorende veranderingen ten iopzichte van de referentie..

Vakgroep secue Werkttngkurichge Installabes 23

fr;

/7

4-z,

p

/

051

1)

Got