فهم التردد في تحليل الاهتزاز
التردد هو مقياس لعدد المرات التي يتكرر فيها الحدث المتكرر في وحدة زمنية معينة - في تحليل الاهتزازات, فهو يقيس مدى سرعة تذبذب الجسم. وهو أهم معيار وحيد لتشخيص السبب الجذري لمشكلة الماكينة. في حين أن السعة يخبرك الشدة من الاهتزاز، يخبرك التردد بـ مصدر. اقرأ قراءة السعة وستعرف مدى سوء المشكلة؛ اقرأ ترددها وستعرف ما هي المشكلة.
1. التعريف: ما هو تردد الاهتزاز؟
يصف التردد معدل الحركة الدورية، أي عدد دورات الاهتزاز الكاملة التي يكملها الجزء المهتز في كل وحدة من الزمن. يكمل الدوار الذي يدور بسرعة 1800 دورة في الدقيقة ثلاثين دورة كل ثانية، وبالتالي فإن القوة التي يولدها مرة واحدة لكل دورة تتكرر ثلاثين مرة في الثانية. كل مكوِّن دوري مدفون داخل الآلة شكل موجة الوقت لها ترددها الخاص، وفصل هذه المكونات هو أساس كل عمل تشخيصي.
والأهم من ذلك أن التردد مستقل عن السعة. فالاهتزاز يمكن أن يكون عنيفاً أو بالكاد يمكن إدراكه بنفس التردد، وما يتغير عندما ينمو الخلل هو السعة عادة، بينما يبقى التردد ثابتاً في الآلية الفيزيائية التي تنتجه. وهذا الثبات هو بالضبط ما يجعل التردد بصمة موثوقة.
2. القوة التشخيصية للتردد
المبدأ الأساسي لـ تشخيص الاهتزاز هو أن المكونات الميكانيكية والكهربائية المختلفة تولد اهتزازات بترددات محددة يمكن التنبؤ بها عندما تبدأ في التعطل. ومن خلال تحديد الترددات الموجودة في بصمة اهتزاز الماكينة - ومدى قوة كل منها - يمكن للمحلل تحديد المكون المسبب للمشكلة بدقة. ويماثل ذلك إلى حد كبير الطريقة التي يستخدم بها الطبيب سماعة الطبيب للاستماع إلى الأصوات المحددة التي تنبئ عن حالات مختلفة.
يحمل كل خطأ محتمل بصمة تردد مميزة:
- عدم الاتزان: مشكلة في المجموعة الدوارة بأكملها، مثل عدم الاتزان, ، يظهر عند تردد دوران العمود - 1× سرعة التشغيل.
- عدم المحاذاة: مشكلة في الاقتران بين عمودين، مثل عدم المحاذاة, ، يظهر عادةً عند ضعف سرعة التشغيل (2×)، وغالبًا ما تكون في الغالب مرفوعة 3×.
- عيوب المحمل: يولد عيب في محمل العنصر المتداول عيبًا غير عددي ترددات أعطال المحامل يتم ضبطها حسب هندسة المجرى المائي والكرة وسرعة العمود.
- مشاكل في العتاد تخلق الأسنان المتشابكة طاقة عند تردد شبكة التروس (GMF) - وهو عدد الأسنان مضروبًا في سرعة الترس - غالبًا ما يكون محاطًا بـ أشرطة جانبية.
نظرًا لأن هذه التواقيع نادرًا ما تتداخل، يمكن لطيف واحد جيد التحليل أن يفصل بين عدم الاتزان واختلال المحاذاة من المحمل الفاشل دون فتح الماكينة.
3. وحدات التردد
يتم التعبير عن التردد في عدة وحدات، ويحتاج المحلل العامل إلى أن يكون متقنًا لها جميعًا.
هرتز (Hz)
الوحدة الدولية (SI). الهرتز الواحد يساوي دورة واحدة في الثانية. هذه هي الوحدة القياسية في السياقات العلمية ومعظم الأدوات، وهي الوحدة المستخدمة في محور التردد FFT.
دورة في الدقيقة (CPM)
تُستخدم على نطاق واسع في الصيانة الصناعية لأنها ترتبط مباشرة بسرعة الدوران، والتي يتم تحديدها بالدورة في الدقيقة (RPM). وبما أن الدقيقة الواحدة تستوعب 60 ثانية، فإن التحويل هو ببساطة CPM = هرتز × 60. وبالتالي، فإن الاهتزاز عند 30 هرتز يساوي 1800 دورة في الدقيقة - وعلى ماكينة تعمل بسرعة 1800 دورة في الدقيقة، تقع هذه الذروة بالضبط عند سرعة التشغيل، والتي غالبًا ما يكون من الأسهل التعرف عليها بالـ CPM أكثر من الهرتز.
الطلبات
الرتب هي مضاعفات سرعة تشغيل الماكينة نفسها: سرعة التشغيل هي الرتبة الأولى، وضعف سرعة التشغيل هي الرتبة الثانية، وهكذا. وتتمثل الميزة في أن الأوامر تظل ثابتة حتى مع تغير سرعة الماكينة - حيث يظل عدم الاتزان عند الرتبة الأولى سواء كان العمود يدور بسرعة 900 أو 3600 دورة في الدقيقة، بينما يتحرك تردده بالهرتز. وهذا يجعل الأوامر لا غنى عنها للمعدات متغيرة السرعة وهي أساس تحليل الأوامر التوافقية. مجانًا حاسبة التردد التوافقي تحويل دورة في الدقيقة إلى تردداتها من 1×× إلى 10×× في خطوة واحدة، و محول وحدة الاهتزاز يتعامل مع مسك الدفاتر Hz-CPM.
4. كيف يتم تحديد التردد
تستخرج الترددات المخفية داخل إشارة الاهتزاز باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT). أن مقياس التسارع يلتقط شكل الموجة الزمني الخام، وتقوم خوارزمية FFT بتحليلها إلى طيف التردد - رسم بياني يعرض كل تردد فردي يشكل الاهتزاز المعقد، مع ارتفاع كل قمة يوضح مقدار الطاقة الموجودة هناك. يقوم المحلل بعد ذلك بمطابقة تلك القمم مع توقيعات الأعطال أعلاه. في هذا المجال، يمكن استخدام أداة محمولة ثنائية القناة مثل Balanset-1A يقوم بإجراء هذا التحويل FFT على الفور، ويقيس الأطياف من 5 هرتز تقريبًا حتى 1000 هرتز حتى يمكن قراءة ذروة سرعة التشغيل وتوافقياتها مباشرةً في الماكينة، مع نبضة مقياس سرعة الدوران مرة واحدة في كل دورة تحدد بالضبط أي ذروة هي 1×.
5. العلاقة بين التردد، والسرعة، والتسارع
بالنسبة لمستوى معين من الطاقة الاهتزازية، تكون سعة الإزاحة, سرعة، و تسريع تعتمد بشدة على التردد، وهذا هو السبب في أن كل وحدة تهيمن على نطاق مختلف:
- الترددات المنخفضة: الإزاحة هي الأكبر، لذا فهي الوحدة الطبيعية لحركة العمود البطيئة.
- ترددات متوسطة: السرعة هي الأكبر والأكثر انتظامًا، وهذا هو السبب في أن شدة الاهتزاز معايير مثل ISO 20816 (الخلف الحديث لـ ISO 10816) الحكم على سلامة الماكينة الكلية بالسرعة مليمتر/ثانية.
- الترددات العالية: التسارع هو الأكبر، مما يجعلها الوحدة المفضلة لنغمات المحامل والعتاد.
يمكن أن يؤدي اختيار الوحدة الخاطئة لنطاق التردد إلى دفن خطأ حقيقي في أرضية الضوضاء؛ أما اختيار الوحدة الصحيحة فيجعل نفس الخطأ يقفز من على الرسم البياني. إذا تم فهم التردد بهذه الطريقة، فإن التردد هو المفتاح الذي يفتح الإمكانات التشخيصية لتحليل الاهتزازات - تحويل الإشارة الخام المتشابكة إلى معلومات صيانة قابلة للتنفيذ.
