DE2756829A1

DE2756829A1 - Schaltungsanordnung zur ermittlung der ausgleichsgewichtsgroessen und -phasenlagen fuer rotierende maschinenteile, insbesondere bei der betriebsauswuchtung

Info

Publication number: DE2756829A1
Application number: DE19772756829
Authority: DE
Inventors: Rolf Faas; Guenther Himmler
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1977-12-20
Publication date: 1979-06-21

Description

Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Ausgleichsgewichtsgrößen
und -phasenlagen für rotierende Maschinenteile, insbesondere bei der Betriebsauswuchtung Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Atisgllr.'bsgewichtsgrößen und -phasenlagen für rotierende Maschinenteile, insbesondere bei der Betriebsauswuchtung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen für rotierende Maschinenteile in einer oder mehreren Ebenon, insbesondere beim Betriebsauswuchten durch Schwingungsmessung, bei der zur Ermittlung der Einflußkoeffizienten des Schwingungssystems durch Testläufe Schwingbewegungen mittels Meßwertaufnehmer abgetastet und in ein Schwingungsmeßgerät, welches durch Frequenzselektion und durch Phasenbezug Unwuchtwerte nach Größe-und Winkellage ermittelt, eingegeben werden und die Berechnung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen unter Berücksichtigung der Einflußkoeffizienten aus der bzw. den während eines oder mehreren Meßläufen gewonnenen Urunwucht bzw. Urunwuchten mittels eines elektronischen Rechners erfolgt.
Maschinen, in denen Rotoren mit unsymmetrischer Massenverteilung arbeiten, erzeugen im betrieblichen Einsatz Schwingungsbeanspruchungen der Maschine oder der Umgebung. Sie mindern die Qualität der Produkte der Arbeitsmaschinen und führen auch zu physischen Belastungen des Bedienungspersonals und mindern die Haltbarkeit von Bauteilen und Verbindungen in der Maschine. Beim Betriebsauswuchten der rotierenden Maschinenteile am Aufstellungsort können die erwähnten Schwingungen auf ein zulässiges Maß reduziert werden. Das Betriebsauswuchten stellt dabei in aller Regel keinen Ersatz, sondern eine Ergänzung zum Auswuchten auf der Auswuchtmaschine dar. Dies ist beim Zusammenbau mehrerer Rotoren durch die betriebseigene Lagerung oder durch Kupplungsteile bedingt, welche die Rotorgruppen verbinden.
Beim Betriebsauswuchten wird von den gemess*netl und analysierten Maschinenschwingungen auf die erforderlichen Ausgleichsunwuchten geschlossen, um dadurch die Schwingungsentstörung zu erzielen. Für starre Rotoren ist dabei eine Auswuchtung in zwei Ebenen erforderlich, die sich bei normalen Rotoren auf die Einebenenwuchtung reduzieren kann. Sind die Rotoren in ihrem Betriebsdrehzahlbereich biegeelastisch oder an mehr als zwei Stellen gelagert, dann werden im allgemeinen mehr als zwei Ausgleichsunwuchten und -ebenen erforderlich.
Obgleich zur Beurteilung der Schwinggüte die Amplitude der Schwinggeschwindigkeit ausreicht, ist es für die Auswuchtung notwendig, die Winkellage der Schwingung bezüglich einer Rotorbezugsmarke zu kennen, da sie zur Orientierung der Ausgleichsunwucht am Rotorumfang dient. Die Schwingungsmessung erfolgt mit Meßwertaufnehmern, welche in aller Regel elektromechanische Meßwertaufnehmer sind. Diese wandeln die mechanischen Schwingungen in elektrische Signale um, welche in ein nachgeschaltetes Schwingungsmeßgerät eingegeben werden. In diesem Schwingungsmeßgerät werden aus dem Schwingungsspektrum durch Frequenzselektion diejenigen Schwingungen ausgefiltert, welche die Umlauffrequenz des Rotors besitzen. Diese Schwingungen enthalten die Informationen ueber die Rotorunwucht.
Um aus den gemessenen Schwingungsvektoren die erforderlichen Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen ermitteln zu können, welche diese Schwingungsvektoren zu Null machen, ist es notwendig, daß man das Übertragungsverhalten des schwingungsfähigen Systems beim Übertragen einer Eingangsgröße zur Ausgangsgröße berücksichtigt. Dieses Übertragungsverhalten läßt sich durch Einf lußkoeffizienten ermitteln, die aus Federsteifigkeit, Masse, Massenträgheitsmoment, Dämpfung, Geometrie der Ausgleichs- und Meßorte, Übertragungsfaktor der Meßkette und dgl resultieren. Zur Ermittlung der Einflui3koeffizienten werden Testläufe mit bekannten Testgewichten, die in den Ausgleichsebenen an definierten Winkellagen angesetzt werden, durchgeführt. Aus diesen Meßwerten ist es möglich, die Einflußkoeffizienten des Schwingungssystems graphisch oder numerisch zu ermitteln.
Es ist jedoch auch möglich, daß aus den Meßwerten, welche bei den Testläufen gewonnen wurden und welche den Einflußkoeffizienten entsprechen sowie aus den Meßwerten, welche bei dem Meßlauf zur Bestimmung der Urunwucht gewonnen wurden, mit Hilfe eines elektronischen Rechners, der entsprechend programmiert ist, die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen bestimmt werden. Die Programmierung des Rechners hängt im wesentlichen von der Geometrie des Rotors sowie von vorbereiteten Ausgleichsstellen am Umfang des Rotors und dergleichen ab. Ein rechnergestütztes Betriebsanswuchten ist in der Informationsschrift Hof mann INFO Nr. 9, Ausgabe August 77" im einzelnen beschrieben.
Bei dem vorbeschriebenen rechnergestützten Betriebsauswuchten übernimmt das Schwingungsmeßgerät die Aufgabe der Meßwertselektion und der Rechner bewerkstelligt die Arithmetik der Einflußkoeffizientenermittlung und der Ebenentrennung. Beschwerlich ist dabei, daß die bei den Testläufen ermittelten Meßwerte und auch die Meßwerte für die Urunwucht auf einem Protokollbiatt vom Bedienungspersonal notiert und anschließend der Reihe nach dem Rechner eingegeben werden müssen. Heraus resultiert ein hoher Zeitaufwand bei der Durchführung des Betriebsunwuchtens und zum anderen bringt die Ein- und Ausgabe im Dialog mit dem Rechner Fehlerquellen dahingehend mit sich, daß Meßwerte in der falschen Reihenfolge notiert bzw. in den Rechner eingegeben werden. Das führt dazu, daß das gesamte Ergebnis falsch ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine falsche Zuordnung der bei der Ermittlung der Urunwucht und der Durchführung der Testläufe gewonnenen Meßdaten, insbesondere zu falschen Meß-bzw. Ausgleichsebenen durch falsche Eingabe in den Rechner zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Schwingungsmeßgerät ein Zwischenspeicher nachgeschaltet ist, in welchem im Takt einer den Meß- bzw. Ausgleichsebenen Takt- und Steuerbasis die Unwuchtwerte auf/zugeordneten Speicherplätzen eingebracht und aus welchem die gespeicherten Unwuchtwerte in den Rechner gesteuert durch die Takt- und Steuerbasis weitergeleitet werden.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise das Ausfüllen eines Betriebsprotokolls, in welchem die Unwuchtmeßwerte vor ihrer Eingabe in den Rechner gesammelt werden müssen, vermieden. Gleichfalls ist die Gefahr behoben, daß die Unwuchtwerte eine unrichtige Zuordnung, insbesondere zu den Meß- bzw. Ausgleichsebenen, erfahren.
Um die Möglichkeit zu schaffen, die im Rechner ermittelten Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen in verschiedenartigen Anzeigegeräten wiedergeben zu können, kann der Ausgang des Rechners, welcher die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen liefert, ebenfalls an den Zwischenspeicher angeschlossen sein, so daß diese Daten für die Anzeige durch an den Zwischenspeicherausgang für die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen angeschlossene Anzeigegeräte bereitgehalten wird. Für diese Speicherung ist ein weiterer Speicherbereich im Zwischenspeìher der von den für die gemessenen Unwuchtwerte vorbestimmten Speicherplätzen getrennt angeordnet ist, vorgesehen.
Zur Berücksichtigung der bei den einzelnen Testläufen verwendeten Testgewichtsgrößen kann an den Zwischenspeicher ein Größeneinsteller, insbesondere ein Potentiometer, zur Eingabe der Testgewichtsgrößen vorgesehen sein. Diese Eingabe ist dabei ebenfalls den entsprechenden Speicherplätzen, in die die Unwuchtwerte eingespeichert werden, zugeordnet.
Die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen können an Digitalinstrumenten angezeigt werden, welche an der Frontplatte der Meßeinrichtung angeordnet sind. Auch ist es möglich, daß ein Drucker zur Darstellung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen vorgesehen ist. Bei Verwendung eines Einkanalschwingungsmeßgeräts können an der Frontplatte der Meßeinrichtung Tasten vorgesehen sein, durch welche die gesteuerte Abfrage der Meßergebnisse in den einzelnen Meßebenen nacheinander ermöglicht wird. Ferner können an der Frontplatte der Meßeinrichtung Tasten vorgesehen sein, durch welche die Meßwerte der Testläufe gespeichert werden können.
In den beiliegenden Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches auf eine Zweiebenenauswuchtung bezogen ist. Die Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung nach der Erfindung und Fig. 2 eine Frontplatte an der Meßeinrichtung, in welcher die Schaltungsanordnung nach der Erfindung untergebracht ist.
Ein auszuwuchtendes rotierendes Maschinenteil 1 ist in zwei Ebenen 2 und 3 gelagert. Meßwertaufnehmer 4 und 5 sind an den Lagerpunkten in bekannter Weise angelenkt. Ein Phasengeber 6 tastet eine Bezugsmarke 7 an der Achse des Rotors 1 ab und leitet entsprechende Signale einem Phasenkanal mit Drehzahlausgabe 9 weiter. Die Meßwerte der Meßwertaufnehmer 4 und 5 werden einem Schwingungsmeßgerät 8, das aus einem Verstärker und einem Filter besteht, weitergeleitet. Es kann aber auch ein Zwei-Kanal-Schwingungsmeßgerät zur Anwendung kommen.
Das Schwingungsmeßgerät 8 filtert aus dem Meßsignal, das aus einem Spektrum von Schwingungen besteht, diejenigen Schwingungen aus, die die Umlauffrequenz des Rotors und somit die Unwuchtinformation besitzen und leitet diese Werte nach Unwuchtgröße und -winkellage einem Zwischenspeicher 10 weiter. Aus dem Phasenkanal mit Drehzahlausgabe 9 wird ebenfalls die Winkelinformation einem zweiten Eingang des Zwischenspeichers 10 eingegeben.
Nach Durchführung des Meßlaufs, während welchem die Urunwuchtwerte ermittelt wurden, erfolgt der erste Testlauf, bei dem in die eine Ebene E 1 (Meß- bzw. Ausgleichsebene) ein Testgewicht G 1 in bekannter Größe eingesetzt wird. Die Größe des Testgewichts G 1 wird an einem GröReneinsteller 13 an der Frontplatte der Meßeinrichtung eingestellt und ebenfalls dem Zwischenspeicher 10 eingegeben. Die durch die Meßwertaufnehmer 4 und 5 ermittelten Werte werden ebenfalls über das Schwingungsmeßgerät 8 dem Zwischenspeicher 10 eingegeben.
Der anschließende Testlauf mit dem Testgewicht G 2, das in die andere Ausgleichsebene E 2 eingesetzt wird, erfolgt in der gleichen Weise wie zuvor beschrieben.

Im Zwischenspeicher 10 sind nun alle Meßwerte an zuvor festgelegte Speicherbänke eingegeben. Die Zuordnung der Speicherplätze zu den Unwuchtmeßwerten kann beispielsweise durch folgendes Schema wiedergegeben werden.

Größe

Unwucht Ebene 1

Winkellage

Testgewicht

Winkellage

Größe

Testlauf 1 Ebene 1

Winkellage

Testgewicht G1

in Ebene 1 Größe

Ebene 2

Winkellage

Größe

Testlauf 2 Ebene 1

Winkellage

Testgewicht G2

in Ebene 2 Größe

Winkellage

Durch Betätigung einer Programmablauftaste werden die gespeicherten Meßwerte automatisch einem Rechner 14 weitergeleitet, der die Ermittlung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen durchführt. Die Ergebnisse können nachfolgend an die Anzeigeinstrumente 15 und 16 zur Darstellung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen, getrennt für die linke bzw. rechte Ebene weitergeleitet, oder über einen Drucker 17 ausgedruckt werden.

Eine Takt- und Steuerbasis 18 übernimmt die schriltweise Weiterleitung der bei den Meß- bzw. Testläufen ermittelten Meßwerte in den Zwischenspeicher 10, die Weiterleitung an den RechlXe, 14 und die Ausgabe über den Zwischenspeicher 10 an die Größen-und Winkelanzeigegeräte 15 und 16 bzw. an den Drucker 17.Dies kann unter Zuhilfenahme entsprechender Tasten, welche auf einer Frontplatte 12 der Meßeinrichtung gemäß Fig. 2 angeordnet sind, erfolgen. Diese Frontplatte 12 weist die Anzeige 15 für die Ausgleichsgewichtsgröße und die Anzeige 16 für die Ausgleichsgewichtswinkellage auf. Am Instrument 15 kann nach DrUcken einer Taste 19 auch die Schwingungsgeschwindigkeit,die durch das Schwingungsmeßgerät 8 ermittelt wurde, angezeigt werden. An dem Anzeigeinstrument 16 kann nach Betätigung einer Taste 20 die Drehzahl des auszuwuchtenden Rotors 8 über den Phasenkanal mit Drehzahlausgabe 9 dargestellt werden.
Bei Betätigung einer Taste 21 erfolgt automatisch die Eingabe der jeweils ermittelten Meßwerte in den Speicher 10. Die Größe der Testgewichte G 1 und G 2 können an einem Potentiometer 13 voreingestellt werden, wobei die Größe an einem Anzeigeinstrument 11 dargestellt wird. Je nachdem, welche Taste 27 oder 28 für den ersten oder zweiten Testlauf gedrückt ist, werden die Testgewichtsgrößen andie entsprechenden Plätze des Speichers 10 weitergeleitet.
Bei der Verwendung eines Einkanalschwingungsmeßgerätes für das Schwingungsgerät 8 sind Tasten 25 und 26 vorgesehen, welche die Möglichkeit schaffen, nacheinander die einzelnen Meßebenen abzufragen und dem Zwischenspeicher 10 einzugeben. Tasten 23 und 24 dienen zum Speichern der Meßwerte der beiden Testläufe T 1 und T 2.
Bei Betätigung einer Taste 29 werden automatisch die Werte aus dem Speicher 10 dem Rechner 14 eingegeben, der die Ermittlung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen durchführt. lurch Betätigung einer Taste 22 erfolgt der Abruf der ermittelten Ausgleichsgewichtsinformation an die Anzeigeinstrumente 15 und 16 bzw. an einen Drucker 17.
Natürlich kann der Rechnerausgang, welcher die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen liefert, auch direkt an entsprechende Anzeigeinstrumente angeschlossen sein. Die in der Fig. 1 dargestellte Möglichkeit der Zwischenspeicherung dieser Daten ermöglicht es jedoch, wahlweise mit Hilfe unterschiedlicher Anzeigevorrichtungen die Daten für die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen abzurufen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist hierfür beispielsweise der Drucker 17 oder das Anzeigegerät 15 für die Anzeige der Unwuchtgröße oder das Anzeigegerät 16 für die Winkel- und Drehzahlanzeige vorgesehen.
L e e r s e i t e

Claims

PatentansprUche Schaltungsanordnung zur Ermittlung der Ausgleichsgewichtgrößen und -phasenlagen für rotierende Maschinenteile in einer oder mehreren Ebenen, insbesondere beim Betriebsauswuchten durch Schwingungsmessung, bei der zur Ermittlung von Einflußkoeffizienten des Schwingungssystems durch Testläufe Schwingungen mittels Meßwertaufnehmer abgetastet und in ein Schwingungsmeßgerät, welches durch Frequenzselektion und durch Phasenbezug Unwuchtwerte nach Größe und Winkellage ermittelt, eingegeben werden und die Berechnung der Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen unter Berücksichtigung der Einflußkoeffizienten sowie des bzw. der während eines oder mehrerer Meßläufe gewonnenen Unwucht bzw. Unwuchten mittels eines elektronischen Rechners erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwingungsmeßgerät (8) ein Zwischenspeicher (10) nachgeschaltet ist, in welchen im Takt einer Takt-und Steuerbasis (18) die Unwuchtwerte den Meß- bzw. Testläufen zugeordneten Speicherplätzen eingebracht und aus welchem die gespeicherten Unwuchtwerte in den Rechner (14), gesteuert durch die Takt- und Steuerbasis, weitergeleitet werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dad ur ch gekennzeichne t, daß der Ausgang des Rechners (14), welcher die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen liefert, an den Zwischenspeicher (10) angeschlossen ist, der diese Daten für die Anzeige durch an den Zwischenspeicherausgang für die Ausgleichsgewichtsgrößen und die -phasenlagen angeschlossene Anzeigegeräte (15, 16, 17) bereithält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Größeneinsteller (13) zur Eingabe der Testgewichtsgrößen (G1 und G2) in vorbestimmte Zwischenspeiclerplätze an den Zwischenspeicher (10) angeschlossen ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen an Digitalinstrumenten (15, 16) anzeigbar sind, die an die entsprechenden Ausgänge des Zwischenspeichers (10) angeschlossen sind.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucker (17) zur Darstellungder Ausgleichsgewichtsgrößen und -phasenlagen an die entsprechenden Ausgänge des Zwischenspeichers (10) angeschlossen ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Einkanalschwingungsmeßgerätes (8) zur gesteuerten nacheinander Abfrage der Meßergebnisse der einzelnen Meßebenen Tasten (25, 26) an der Frontplatte der Meßeinrichtung vorgesehen sind.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Speicherung der bei den Testläufen ermittelten Unwuchtwerte Tasten (23, 24) an der Frontplatte der Meßeinrichtung vorgesehen sind.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Testgewichtsgröße einem einer bestimmten Meß- bzw. Ausgleichsebene zugeordneten Speicherplatz im Zwischenspeicher (10) eingebbar ist.