ما هو تحليل الاهتزازات؟

إجابة سريعة

تحليل الاهتزازات هو عملية قياس وتفسير الاهتزازات الميكانيكية للآلات الدوارة لتشخيص الأعطال دون تفكيكها. وباستخدام تحويل فورييه السريع ، تُحلَّل إشارة الاهتزاز المعقدة إلى مكونات ترددية منفردة. وينتج عن كل عطل «بصمة» طيفية مميزة: عدم الاتزان عند 1× من سرعة الدوران، عدم المحاذاة (عند 2×)، وبالتوافقيات المتعددة للرخاوة، وبالترددات غير المتزامنة لعيوب المحامل. ويجمع Balanset-1A بين الموازنة والتحليل الطيفي في جهاز محمول واحد.

تهتز كل آلة دوارة. ففي الآلة السليمة يكون الاهتزاز منخفضًا ومستقرًا — أي «بصمتها التشغيلية» الطبيعية. ومع تطور العيوب يتغير الاهتزاز بطرق يمكن التنبؤ بها. وبقياس هذه التغيرات وتحليلها، يمكننا تحديد السبب الجذري والتنبؤ بالفشل وجدولة الصيانة قبل التعطل الكارثي. وهذا هو أساس الصيانة التنبؤية.

تحويل فورييه السريع: جوهر تحليل الطيف

يقوم مستشعر الاهتزاز (مقياس التسارع) بتحويل التذبذب الميكانيكي إلى إشارة كهربائية. وعند عرضها بمرور الوقت، تكون هذه الإشارة هي شكل الموجة — منحنى معقد، يبدو فوضوياً عند وجود أعطال متعددة. يقوم تحويل فورييه السريع (FFT) بتحليل هذه الإشارة المعقدة إلى مكونات جيبية فردية، لكل منها ترددها وسعتها الخاصة.

تخيّل FFT موشورًا يقسم الضوء الأبيض إلى قوس قزح. فالموجة المركبة هي «الضوء الأبيض»، وFFT يكشف «الألوان» الفردية، أي الترددات، المختبئة داخلها. والنتيجة هي طيف الاهتزاز — أداة التشخيص الأساسية.

التردد الدوراني
f₁ₓ = RPM / 60 (Hz)
1× = تردد دوران العمود — المرجع لجميع التحليلات الطيفية

معلمات الطيف الرئيسية

  • التردد (المحور السيني، هرتز): عدد مرات حدوث التذبذبات. يرتبط ذلك ارتباطًا مباشرًا بالمصدر. 1× = سرعة العمود. 2× = ضعف سرعة العمود.
  • السعة (المحور الصادي، مم/ث RMS): شدة الاهتزاز عند كل تردد. ارتفاع القمم = طاقة أكبر = حالة أكثر خطورة.
  • التوافقيات: المضاعفات الصحيحة للتردد الأساسي: 2× (الثاني)، 3× (الثالث)، 4×، إلخ. وجودها وارتفاعها النسبي يحملان معلومات تشخيصية.
  • الطور (°): العلاقة الزمنية عند نقاط القياس المختلفة. ضرورية للتمييز بين عدم التوازن (التوافق الطوري) وعدم المحاذاة (180 درجة).

وحدات قياس الاهتزاز: الإزاحة، السرعة، التسارع

يمكن قياس الاهتزاز بثلاثة مقادير فيزيائية مختلفة. ويبرز كل منها نطاقات ترددية مختلفة، لذا يلائم مهام تشخيصية مختلفة. وفهم وقت استخدام كل مقدار أمر أساسي للتحليل الفعال.

📏 الإزاحة

ميكرومتر (من الذروة إلى الذروة) أو mil
أفضل نطاق: 1-100 هرتز

يقيس مسافة يتحرك السطح. يبرز الترددات المنخفضة، وهو مثالي للآلات بطيئة السرعة وتحليل مدار العمود ومجسات القرب على المحامل الانزلاقية. 1 mil = 25.4 µm.

📈 السرعة

مم/ث (RMS)
أفضل نطاق: 10-1000 هرتز

يقيس سرعة حركة السطح. وهو المعامل القياسي لمراقبة الآلات العامة وفقًا لمعيار ISO 10816. استجابة التردد المسطحة تعطي وزنًا متساويًا لمعظم أنواع الأعطال. يقيس جهاز Balanset-1A بوحدة مليمتر/ثانية RMS.

💥 تسارع

م/ث² أو g (RMS/الذروة)
أفضل نطاق: 500 هرتز - 20 كيلو هرتز

يقيس قوة من الاهتزاز. يبرز الترددات العالية، وهو مثالي للعيوب المبكرة في المحامل وتداخل التروس والصدمات. 1 g = 9.80665 m/s². ويستخدم لتحليل الغلاف/إزالة التضمين.

متى يتم استخدام كل معلمة
المعلمةوحدةنطاق الترددالأفضل لـالمعايير
الإزاحةميكرومتر pk-pk1-100 هرتزالآلات البطيئة (أقل من 600 دورة في الدقيقة)، ومدار العمود، ومجسات القرب، ومحامل الانزلاق (مرجع — لا يقيسه Balanset-1A)ISO 7919 (اهتزاز العمود)
سرعةمم/ث RMS10-1000 هرتزمراقبة الآلات العامة — عدم التوازن، عدم المحاذاة، الارتخاء. المعلمة الافتراضية. المقدار الأصلي والوحيد في Balanset-1A.ISO 10816، ISO 20816
التسارعg أو م/ث² RMS500 هرتز - 20 كيلو هرتزعيوب المحامل المبكرة، تعشيق التروس، الصدمات، الآلات عالية السرعة (مرجع — لا يقيسه Balanset-1A)ISO 15242 (اهتزاز المحامل)
التحويل بتردد واحد
v = 2πf · d | a = 2πf · v = (2πf)² · d
d = الإزاحة (m)، v = السرعة (m/s)، a = التسارع (m/s²)، f = التردد (Hz). يجب أن تستخدم جميع المقادير اصطلاح السعة نفسه (كلها قمة أو كلها من قمة إلى قمة أو كلها RMS)؛ فخلط الإزاحة من قمة إلى قمة مع سرعة RMS يسبب خطأً يقارب 2.8×.
💡 قاعدة عامة

إذا كان لديك مستشعر واحد فقط ومعلمة واحدة للاختيار من بينهما — اختر السرعة (مم/ث RMS)؛ فهو يغطي أوسع نطاق من الأعطال الشائعة باستجابة مسطحة. ويستخدم جهاز Balanset-1A السرعة معاملًا أساسيًا له. أضف قياس التسارع فقط عند الحاجة إلى اكتشاف عيوب المحامل أو التروس في مراحلها المبكرة وعند الترددات العالية.

تقنية القياس باستخدام Balanset-1A

📋 مواصفات القياس لجهاز Balanset-1A

يقيس Balanset-1A سرعة الاهتزاز بوحدة مم/ث RMS (0.2–80 مم/ث). نطاق القياس: 5-1000 هرتز؛ وتكون استجابة المستشعر مستوية ضمن ±10% حتى نحو 550 هرتز، مع تعويض للانخفاض فوق ذلك لأغراض العرض فقط. ويمتد الطيف المعروض على الشاشة (إعداد «Spectrum, Hz») إلى 8 كيلوهرتز — وهو نطاق عرض وليس ادعاءً بدقة القياس. ولا تتوافر أوضاع للإزاحة أو التسارع ولا تحليل للمغلف/إزالة التضمين؛ لذلك فإن الأقسام أدناه عن التسارع وتحليل المغلف والتجويف هي مواد مرجعية.

وضع المستشعر

تعتمد جودة التشخيص كلياً على جودة القياس. تنتقل قوى الاهتزاز عبر المحامل، لذا يجب تركيب أجهزة الاستشعار على أغلفة المحامل - أقرب ما يمكن إلى المحمل، على الهيكل الحامل للحمل (وليس على الأغطية أو زعانف التبريد).

  • تحضير السطح: نظّف السطح واجعله مستويًا وخاليًا من رقائق الطلاء. ويجب أن تستقر القاعدة المغناطيسية بإحكام.
  • الشعاعي الأفقي (H): عمودي على العمود، مستوى أفقي. في الغالب أعلى سعة.
  • شعاعي عمودي (V): عمودي على العمود، مستوى رأسي.
  • المحوري (A): موازٍ للعمود. أمر بالغ الأهمية لاكتشاف عدم المحاذاة.
💡 أسلوب تشخيصي ثنائي القنوات

يحتوي جهاز Balanset-1A على قناتين. لأغراض التشخيص، قم بتركيب كلا المستشعرين على نفس المحمل — أحدهما شعاعي والآخر محوري. وهذا يتيح أطيافًا شعاعية ومحورية متزامنة، ومن ثمّ كشف عدم المحاذاة فورًا.

أوضاع التشخيص في جهاز Balanset-1A

  • F8 — Charts ← علامة التبويب «F5-Spectrum (Hz)»: عرض كامل لطيف FFT، وهو وضع التشخيص الرئيسي. أما علامات التبويب الأخرى في Charts — F2-Overall وF3-1x وF4-Harmonics (1x..Nx) وF6-Orbit — فتغطي الاهتزاز الكلي وتتبع 1× والأنماط التوافقية ومدار العمود.
  • F5 — مقياس الاهتزاز: تقييم سريع. قارن V1s (القيمة الفعّالة الكلية) مع V1o (1× - مكوّن التردد الدوراني). إذا كانت V1s ≈ V1o → عدم التوازن. إذا كانت V1s ≫ V1o → أعطال أخرى.
  • F6 — التقارير: أرشيف القياسات وتقارير HTML؛ استخدمه لحفظ خطوط الأساس.
  • F9 — فحص المسار: مسارات قياس موجهة مع مناطق اتجاهية وفق ISO 10816-1 لجولات المراقبة المنتظمة.
⚠️ V1s مقابل V1o — الفحص التشخيصي الأول

قبل إجراء عملية الموازنة، قارن V1s مع V1o. إذا كانت V1s أكبر بكثير من V1o (مثلاً، 8 مقابل 2 مم/ث)، فإن معظم الاهتزازات لا تنتج عن عدم التوازن. لن تحل الموازنة المشكلة — افحص الطيف الكامل.

تحليل الطور — أداة التشخيص التمييزي

يخبرك التردد ماذا يهتز؛ الطور يخبرك كيف. قد ينتج عيبان طيفين متماثلين (كلاهما تهيمن عليه قمة 1×)، ولا يميّز بينهما إلا تحليل الطور. والطور هو العلاقة الزاوية بين الاهتزاز عند نقاط قياس مختلفة، ويُقاس بالدرجات (0°–360°).

🧭 الطور → جدول مرجعي للتشخيص
علاقة الطورنقاط القياسالتشخيصتوضيح
0° (متوافقة في الطور)المحمل 1 ↔ المحمل 2 (شعاعي)عدم التوازن الساكنيتحرك المحملان معًا بتزامن؛ توجد بقعة ثقيلة واحدة في مركز الدوار. تصحيح في مستوى واحد.
~180° (طور معاكس)المحمل 1 ↔ المحمل 2 (شعاعي)عدم التوازن الديناميكي (الزوجي)تتأرجح المحامل في اتجاهين متعاكسين - نقطتان ثقيلتان في مستويين مختلفين تُحدثان عزم دوران متأرجح. يلزم تصحيح ثنائي المستوى.
90 درجة تقريبًاأفقي ↔ رأسي (نفس المحمل)عدم الاتزان (أي نوع)الوضع الطبيعي لعدم التوازن هو أن متجه القوة يدور مع العمود، مما ينتج عنه زاوية 90 درجة تقريبًا بين H و V عند نفس النقطة.
~180 درجةعبر الوصلة (شعاعي)عدم محاذاة متوازيةتدفع قوى التوصيل الأعمدة بعيدًا عن بعضها البعض في اتجاهين شعاعيين متعاكسين. وتُعدّ زاوية 180 درجة عبر التوصيل مع معامل 2× العالي هي السمة المميزة.
~180 درجةعبر الوصلة (محوري)عدم محاذاة الزاويةتقوم الأعمدة بالدفع/السحب بالتناوب محوريًا. ويُعدّ الطور المحوري بزاوية 180 درجة عبر الوصلة مع قيم مرتفعة 1× و2× دليلاً قاطعاً.
0 درجةعبر الوصلة (محوري)ليس عدم محاذاةيتحرك كلا الجانبين في نفس الاتجاه المحوري - على الأرجح بسبب التمدد الحراري، أو إجهاد الأنابيب، أو قاعدة غير مستوية. وليس بسبب عدم محاذاة الزاوية.
غير منتظم / غير مستقرأي نقاط ثابتةالارتخاء الميكانيكيتتذبذب قراءات الطور بشكل عشوائي بين القياسات، وهي سمة مميزة للصدمات في المفاصل غير المستقرة. عدم استقرار الطور = ارتخاء.
ينجرف ببطءأي نقطة، بمرور الوقتالرنين أو التأثيرات الحراريةيشير التحول التدريجي في الطور أثناء التسخين إلى تغير الصلابة الهيكلية مع درجة الحرارة (عدم التوافق الحراري).
ثابت، غير 0/180 درجةالمحمل 1 ↔ المحمل 2عدم الاتزان الثابت + المزدوج المُجتمعيشير الطور بين 0° و180° إلى مزيج من المكونات الثابتة والمزدوجة — ويتطلب موازنة في مستويين.
💡 قياس الطور باستخدام Balanset-1A

يعرض Balanset-1A الطور عند 1× (قراءة F1° في وضع مقياس الاهتزاز) باستخدام مقياس السرعة مرجعًا. ولمقارنة الطور بين محملين، قِس كل محمل في الاتجاه نفسه، مثل الأفقي، ومع علامة المرجع نفسها. ويكشف فرق القراءتين نوع العيب؛ لا يلزم برنامج خاص، فقط اطرح القراءتين.

العيب 1: عدم الاتزان

سبب: ينزاح مركز الكتلة عن محور الدوران بسبب سماحات التصنيع أو تراكم الرواسب أو التآكل أو كسر شفرة أو فقدان وزن.

نطاق: قمة سائدة عند 1× RPM تمامًا، وتوافقيات منخفضة جدًا واهتزاز شعاعي. عدم الاتزان قوة يزداد مع مربع السرعة؛ وترتفع سعة الاهتزاز مع السرعة، مع اعتماد العلاقة الدقيقة على القرب من الرنين. ويكون الطور ثابتًا وقابلًا للتكرار.

عدم التوازن الساكن (مستوى واحد)

موجة جيبية نقية ذات ذروة واحدة. كلا المحملين متوافقان في الطور. تصحيح أحادي المستوى.

عدم التوازن الساكن - تردد مهيمن 1× عند 25 هرتز (1500 دورة في الدقيقة). توافقيات ضئيلة.

عدم التوازن الديناميكي (ثنائي المستوى / زوجي)

كما أنها مهيمنة بمقدار 1×، ولكن محاملها خارج الطور بمقدار 180 درجة تقريبًا. يلزم تصحيح ثنائي المستوى.

عدم التوازن الديناميكي - 1× مهيمن. الطيف مشابه للطيف الساكن ولكن الطور يختلف عند المحامل.

إجراء: يؤدي موازنة الدوار مع Balanset-1A. تفاوت من الدرجة G لكل ISO 1940-1.

العيب الثاني: عدم محاذاة العمود

سبب: لا تتطابق محاور الأعمدة المتصلة. يمكن أن تكون متوازية (مزاحة) أو مائلة (زاوية)، وعادةً ما تكون كليهما.

عدم المحاذاة المتوازية (الشعاعية)

تكون القيم مرتفعة عند 1× و2× في الاتجاه الشعاعي. وغالبًا ما تكون 2× ≥ 1×. ويوجد فرق طور قدره 180° عبر الوصلة.

عدم محاذاة متوازية - اتجاه شعاعي. قوي 1× و 2× مع 3× طفيف.

عدم محاذاة الزاوية - شعاعي

تظهر 1× و2× معًا في الاتجاه الشعاعي وقد تهيمن أي منهما؛ لذا لا يكفي الطيف الشعاعي وحده، فالقياس المحوري هو الحاسم.

عدم محاذاة زاوية — شعاعي (R). ترتفع 1× و2× معًا (وتكون 2× > 1× في هذا المثال).

عدم المحاذاة الزاوية - المحورية

اهتزاز محوري ≥ 50% من الشعاعي، تهيمن عليه عادةً 1× مع ارتفاع 2× و3×. فرق الطور عبر الوصلة 180° محوريًا؛ وهذا هو القياس الفاصل.

عدم محاذاة زاوية — محوري (A). تهيمن 1× مع 2× و3× قويتين في الاتجاه المحوري.

إجراء: لن يفيد إجراء الموازنة. أوقف الآلة وقم بمحاذاة العمود. أعد فحص الاهتزاز بعد ذلك.

العيب الثالث: ارتخاء ميكانيكي

سبب: فقدان الصلابة الهيكلية - مسامير مفكوكة، تشققات في الأساس، مقاعد محامل مهترئة، فجوات مفرطة.

ارتخاء المكونات

""غابة" من التوافقيات - 1×، 2×، 3×، 4×... حتى 10×+ مع تناقص السعة. قد تظهر توافقيات فرعية بمقدار 0.5×.

ارتخاء في المكونات — توافقيات عديدة من 1× حتى 10×. لاحظ التوافق الجزئي في منطقة 0.4–0.5×.

التراخي الهيكلي

مهيمنة 1× و/أو 2×. عدد قليل من التوافقيات العليا. اهتزاز رأسي قوي.

التراخي الهيكلي - يهيمن الترددان 1× و2×. الحد الأدنى من التوافقيات العليا.

إجراء: افحص براغي التثبيت وشدّها. تأكد من سلامة الأساس. تحقق دائمًا من عدم وجود أي ارتخاء. قبل الموازنة.

العيب الرابع: عيوب محامل التدحرج

سبب: التنقر، والتقشر، والتآكل في مسارات الكرات، والعناصر الدوارة، أو القفص.

ترددات عيوب المحامل
BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
n = عدد عناصر الدحرجة | Bd = قطر الكرة | Pd = قطر دائرة الخطوة | α = زاوية التلامس | fs = عدد دورات المحرك في الدقيقة / 60

عيب الحلقة الخارجية (BPFO)

سلسلة من القمم عند BPFO، و2×BPFO، و3×BPFO... لا توجد نطاقات جانبية 1× (حلقة ثابتة). أكثر أعطال المحامل شيوعًا.

عيب في الحلقة الخارجية - توافقيات BPFO عند ترددات غير متزامنة. لا توجد نطاقات جانبية.

عيب الحلقة الداخلية (BPFI)

توافقيات BPFI مع نطاقات جانبية ±1× (حلقة دوارة، تعديل منطقة الحمل). نمط النطاق الجانبي هو المعرف الرئيسي.

عيب الحلقة الداخلية - توافقيات BPFI مع نطاقات جانبية ±1× (قمم أصغر تحيط بالقمم الرئيسية).

عيب عنصر التدحرج (BSF)

التوافقيات BSF. غالبًا ما تكون 2×BSF هي السائدة. غير متزامنة. غالبًا ما يصاحبها تلف في مسار المحمل.

عيب في عنصر التدحرج — توافقيات BSF. ملاحظة: 2×BSF هي الأعلى (تلف عنصرين).

عيب في القفص (FTF)

تردد أساسي دون التزامن (FTF ≈ 0.4× من سرعة العمود)؛ وقد تمتد توافقاته فوق 1×. تردد منخفض وغالبًا يرافق أضرارًا أخرى بالمحمل.

عيب القفص — الأساس FTF دون التزامن (أقل من 1×)، وقد تمتد توافقاته فوق سرعة العمود 1×.
تطور عيوب المحامل (4 مراحل)

المرحلة 1 - تحت السطح: منطقة فوق صوتية/انبعاث صوتي (نحو 20–60 كيلوهرتز). لا تظهر في FFT القياسي، ويمكن كشفها بطاقة النبضات أو التغليف.

المرحلة الثانية - عيب مبكر: تُثير الصدمات الترددات الطبيعية للمحمل (نحو 500–2000 هرتز)، وتظهر ترددات العيوب المنفصلة BPFO وBPFI بسعة منخفضة قرب نهاية هذه المرحلة. ويلتقط Balanset-1A هذه الترددات المنفصلة، من عشرات إلى مئات الهرتز، بموثوقية ابتداءً من أواخر المرحلة 2.

المرحلة 3 - متقدمة: تتعدد التوافقيات. تتشكل نطاقات جانبية. يرتفع مستوى الضوضاء.

المرحلة الرابعة - متقدمة: ضوضاء النطاق العريض. قد تختفي ترددات المحمل في الضوضاء. الاستبدال ضروري.

تحليل الغلاف (إزالة التضمين) - الكشف المبكر عن المحامل

يكشف تحليل طيف FFT القياسي عيوب المحامل ابتداءً من أواخر المرحلة 2؛ قبل ذلك تكون الصدمات ضعيفة جدًا وعالية التردد بحيث لا تتجاوز أرضية الضجيج. تحليل الغلاف (وتسمى أيضًا إزالة التضمين أو الكشف عالي التردد، HFD) توسع نطاق الكشف إلى مراحل مبكرة جدًا.

كيف تعمل

عندما يصطدم عنصر دحرجة بعيب، فإنه يُولّد نبضة صدم قصيرة تُثير رنينًا هيكليًا عالي التردد (عادةً ما بين 5 و20 كيلوهرتز). يُصدر هذا الرنين صدىً قصيرًا عند كل اصطدام. تتم عملية تحليل الغلاف في ثلاث خطوات:

  1. مرشح تمرير النطاق: قم بعزل نطاق الرنين عالي التردد (على سبيل المثال، 5-15 كيلو هرتز) حيث يتردد صدى الصدمات.
  2. التصحيح والغلاف: استخرج نمط تعديل السعة - "الغلاف" الذي يتبع قمم الرنين.
  3. تحويل فورييه السريع للغلاف: قم بتطبيق تحويل فورييه السريع (FFT) على إشارة الغلاف. ستظهر النتيجة معدل التكرار من الصدمات - وهو ما يعادل ترددات عيوب المحامل (BPFO، BPFI، BSF، FTF).
لماذا يكشف الغلاف عن التلف في وقت مبكر؟

في الطيف الخام، قد يُنتج تأثير ضعيف عند تردد الرنين الأساسي (BPFO) سرعة 0.1 مم/ث، وهي سرعة غير مرئية وسط ضوضاء الآلة البالغة 2 مم/ث. لكن هذا التأثير نفسه يُثير رنينًا عند 8 كيلوهرتز حيث لا يوجد مصدر اهتزاز آخر. بعد إزالة التضمين، يظهر نمط تكرار تردد الرنين الأساسي (BPFO) بوضوح من خلفية نقية.

المعلمات ذات الصلة

  • طاقة الذروة (SE): قياس شامل لطاقة الصدمات عالية التردد. قيمة اتجاهية قياسية. مناسب للفحص السريع (قبول/رفض).
  • gSE / HFD / PeakVue: أسماء خاصة بالبائعين للمعاملات المشتقة من الغلاف. جميعها مبنية على نفس المبدأ.
  • تغليف التسارع: يقيس Balanset-1A السرعة (مم/ث). ولتحليل المغلف الكامل، يُفضَّل محلل مخصص بمدخل تسارع ومرشح تمرير نطاقي. ومع ذلك، يستطيع FFT في Balanset-1A كشف ترددات عيوب المحمل المنفصلة بفاعلية في طيف السرعة القياسي ابتداءً من أواخر المرحلة 2.
يظهر طيف غلاف عيب الحلقة الداخلية - التوافقيات BPFI - بوضوح من إشارة التردد العالي المُزالة التضمين. قارن ذلك بطيف السرعة الخام حيث قد تكون هذه التوافقيات مخفية في الضوضاء.

إجراء: افحص مستوى التشحيم. خطط لاستبدال المحامل. زد من وتيرة المراقبة.

العيب رقم 5: عيوب في التروس

سبب: أسنان متآكلة أو منقّرة أو مكسورة. انحراف مركزية الترس. GMF = عدد الأسنان × سرعة دوران العمود / 60.

انحراف التروس

GMF مع نطاقات جانبية عند ±1× من سرعة العمود. قد ترتفع الرتبة الأولى (1×) للترس أيضًا.

انحراف التروس - تردد تعشيق التروس عند 500 هرتز مع نطاقات جانبية ±1×. مرتفع 1×.

تآكل / تلف أسنان التروس

توافقيات متعددة لتردد تشابك التروس (GMF) مع نطاقات جانبية كثيفة. تتناسب الشدة مع عدد النطاقات الجانبية وسعتها.

تآكل التروس — GMF و 2×GMF مع أشرطة جانبية متعددة على فترات 1×.

إجراء: افحص زيت علبة التروس بحثًا عن جزيئات معدنية. حدد موعدًا للفحص الدوري. راقب اتجاه النطاق الجانبي لـ GMF.

العطل 6: الأعطال الكهربائية (المحركات)

تُسبب الأعطال الكهرومغناطيسية اهتزازات في ضعف تردد الخط (100 هرتز على شبكات 50 هرتز، 120 هرتز على شبكات 60 هرتز). الاختبار الحاسم: اختفاء الاهتزاز فورا عند انقطاع التيار الكهربائي. تتلاشى الأعطال الميكانيكية تدريجياً.

  • لامركزية الستاتور: ضعف تردد الخط، سعة ثابتة.
  • عيوب قضيب الدوار: نطاقات جانبية حول سرعة التشغيل 1× تفصلها ترددات مرور الأقطاب (الانزلاق × عدد الأقطاب، عادةً 0.5–2 هرتز، لذا يلزم فصل ترددي دقيق). وقد يظهر أيضًا تردد مرور قضبان الدوار (عدد القضبان × سرعة العمود) مع نطاقات جانبية عند ضعفي تردد الخط.
  • قدم ناعمة: تتغير الاهتزازات عند فك أقدام المحرك الفردي.

العيب رقم 7: مشاكل في نظام نقل الحركة بالحزام

سبب: الأحزمة البالية أو غير المحاذية أو غير المشدودة بشكل صحيح. تولد محركات الأحزمة اهتزازات عند تردد مرور الحزام, وهو عادةً تردد دون التزامن (أقل من 1× سرعة العمود) لأن الحزام أطول من محيط البكرة.

تردد الحزام
fحزام = (π · D · RPM) / (60 · L)
D = قطر البكرة (م) | L = طول الحزام (م) | RPM = سرعة البكرة

التوقيعات الشائعة للحزام

  • تآكل/عيب الحزام: ذروة عند تردد الحزام (fحزام) وتوافقياتها (2×، 3×، 4× fحزام). يظهر التردد الأساسي تحت سرعة العمود 1×؛ والقمة دون التزامن هي المؤشر الرئيس، وقد تمتد التوافقيات الأعلى فوق 1×.
  • عدم محاذاة الحزام: اهتزاز محوري مرتفع عند سرعة عمود الدوران 1× و2×. يشبه عدم محاذاة عمود الدوران ولكنه يقتصر على الآلات التي تعمل بنظام الحزام.
  • التوتر غير المناسب: اهتزاز عالي بمقدار 1× يتغير بشكل كبير مع تعديل شد الحزام. الأحزمة المشدودة بشدة تزيد من حمل المحامل؛ أما الأحزمة الرخوة فتتسبب في صوت ارتطام وذروات في تردد الحزام.
  • صدى: يمكن إثارة التردد الطبيعي للحزام (رفرفة الحزام) إذا تزامن رنين امتداد الحزام مع سرعة التشغيل. ويظهر ذلك على شكل قمة عريضة عند التردد الطبيعي للحزام.
عيب في ناقل الحركة بالحزام — التردد الأساسي للحزام دون تزامني؛ وتمتد توافقاته حتى سرعة العمود 1× وما فوقها (25 هرتز).

إجراء: افحص حالة الحزام وشدّته ومحاذاة البكرات. استبدل الأحزمة البالية. في حال تكرار المشكلة، تحقق من محاذاة البكرات باستخدام أداة ليزر أو مسطرة.

العطل 8: تجويف المضخة

سبب: تتشكل فقاعات البخار وتنهار بعنف عندما ينخفض الضغط الموضعي عن ضغط بخار السائل، وعادةً ما يحدث ذلك عند مدخل المضخة. يُحدث انهيار كل فقاعة صدمة دقيقة. وتُنتج آلاف الانهيارات في الثانية الواحدة ضوضاء مميزة واسعة النطاق.

البصمة الطيفية

  • طاقة عريضة النطاق: على خلاف الأعطال الميكانيكية التي تنتج قممًا منفصلة، يولد التكهف أرضية ضوضاء مرتفعة وغير منتظمة تمتد عبر نطاق ترددي واسع — في المخطط أدناه من نحو 200 هرتز حتى حافة النطاق المعروض. ويبدو الطيف على هيئة «حدبة» أو هضبة مرتفعة، لا قمم حادة.
  • عشوائي، غير دوري: لا توجد توافقيات، ولا علاقة لها بسرعة العمود. يبدو الصوت كصوت "الحصى" أو "الفرقعة" - مسموع حتى بدون أجهزة قياس.
  • تأثيرات التردد المنخفض: قد يتسبب التكهف الشديد أيضًا في عدم الاستقرار عند 1× والضوضاء منخفضة التردد واسعة النطاق الناتجة عن اضطراب التدفق.
تجويف المضخة - ضوضاء عالية التردد واسعة النطاق (ارتفاع مستوى الضوضاء فوق 200 هرتز). لا توجد قمم منفصلة - على عكس عيوب المحامل التي تظهر ترددات محددة.

إجراء: ارفع ضغط السحب (اخفض موضع المضخة، وافتح صمام السحب، وقلّل فاقد أنبوب السحب). تحقّق من قيمة NPSH المتاح  مقابل NPSH مطلوب. خفّض سرعة المضخة إن أمكن. يسبب التكهف تآكلًا سريعًا، فلا تتجاهله.

العطل 9: دوامة الزيت والسوط الزيتي (محامل الانزلاق)

سبب: عدم استقرار الغشاء الزيتي في المحامل الانزلاقية (الجلبية). يدفع إسفين الغشاء الزيتي العمود إلى الحركة المدارية داخل خلوص المحمل عند تردد دون تزامني. وهذا يختلف عن عيوب محامل الدحرجة ولا يحدث إلا في المحامل الانزلاقية. وعرض مدار العمود — علامة التبويب F8 — Charts → F6-Orbit في Balanset-1A — هو الطريقة التقليدية لمراقبة سلوك المحمل الانزلاقي.

دوامة الزيت

  • التردد: تقريبًا من 0.42× إلى 0.48× سرعة العمود (وغالبًا ما تُذكر بنحو 0.43×). هذه ذروة دون تزامنية تتبع سرعة العمود؛ فإذا زادت سرعة الدوران، زاد تردد الدوامة بالتناسب.
  • نطاق: قمة واحدة عند حوالي 0.43× تتغير مع السرعة. قد تكون السعة متوسطة.
  • حالة: مقدمة للسوط الزيتي. وعادةً لا تكون مدمرة على الفور، لكنها تدل على عدم الاستقرار.

سوط الزيت

  • التردد: يستقر عند التردد الطبيعي (السرعة الحرجة الأولى). وعلى عكس الدوامة، لا يتبع سرعة العمود؛ إذ يبقى تردده ثابتًا مع تغيّر عدد دورات المحرك في الدقيقة.
  • نطاق: ذروة كبيرة دون التزامن عند السرعة الحرجة الأولى للدوار. يمكن أن تكون السعة عالية جدًا - مدمرة.
  • حالة: خطير. يلزم اتخاذ إجراء فوري. قد يؤدي ذلك إلى تلف المحامل وتضرر العمود.
دوامة الزيت — ذروة دون تزامنية عند نحو 0.43× من سرعة العمود (≈ 10.7 هرتز عند 1500 دورة في الدقيقة). وهي تختلف عن رخاوة 0.5×.
⚠️ دوامة الزيت مقابل الارتخاء الميكانيكي — كيفية التمييز

كلاهما ينتج قممًا دون التزامن، ولكن: دوامة الزيت تقع عند نحو 0.42–0.48× (وليس نصف رتبة دقيقًا)، في حين تولّد الرخاوة قممًا عند 0.5× و1.5× و2.5× بالضبط — أي كسور دقيقة لنصف الرتبة. وكلاهما يتبع سرعة العمود عند تغيرها؛ أما الذي لا يتتبع السرعة فهو السوط الزيتي، الذي يثبت عند أول تردد حرج للدوار. ولا يحدث الدوام الزيتي إلا في المحامل الانزلاقية/الجلبية؛ فإذا كانت الآلة مزودة بمحامل دحرجة فلا يمكن أن يكون السبب دوامة زيتية.

إجراء: لدوامة الزيت: افحص خلوص المحمل ولزوجة الزيت والحمل. زد تحميل المحمل أو غيّر لزوجة الزيت. وللسوط الزيتي: اخفض السرعة فورًا إلى ما دون السرعة الحرجة. واستشر مختصًا في ديناميكيات الدوار.

شدة الاهتزاز وفق ISO 10816 — جدول التصنيف

يحدد ISO 10816-1، وهو الجزء العام من سلسلة ISO 10816 وقد حل محله ISO 20816 لكنه لا يزال مرجعًا شائعًا، مناطق شدة الاهتزاز لأربع فئات من الآلات. ويُقاس الاهتزاز بسرعة مم/ث RMS على بيوت المحامل. ويعرض الجدول أدناه حدود المناطق لجميع الفئات الأربع، فاستخدمه مرجعًا سريعًا عند تقييم القياسات. لاحظ أن ISO 10816-3، وهو الآن ISO 20816-3، يغطي الآلات الصناعية فوق 15 كيلوواط العاملة بين 120 و15,000 دورة/دقيقة، ويستخدم نظامًا مختلفًا: مجموعتي آلات مع فئات دعم صلب أو مرن بدل الفئات I–IV المعروضة هنا.

📋 مناطق شدة الاهتزاز وفق ISO 10816-1 — فئات الآلات I–IV (mm/s RMS)
فئة الآلة المنطقة أ
جيد		 المنطقة ب
مقبول		 المنطقة ج
التنبيه		 المنطقة د
خطر
الفئة الأولى
الآلات الصغيرة ≤ 15 كيلوواط
(مضخات، مراوح، ضواغط)		 ≤ 0.71 0.71 - 1.8 1.8 - 4.5 > 4.5
الفئة الثانية
الآلات المتوسطة 15-75 كيلوواط
(بدون أساس خاص)		 ≤ 1.12 1.12 - 2.8 2.8 - 7.1 > 7.1
الفئة الثالثة
الآلات الكبيرة > 75 كيلو واط
(أساس صلب)		 ≤ 1.8 1.8 - 4.5 4.5 - 11.2 > 11.2
الفئة الرابعة
الآلات الكبيرة > 75 كيلو واط
(أساس مرن، مثل الإطار الفولاذي)		 ≤ 2.8 2.8 - 7.1 7.1 - 18 > 18
📌 كيفية استخدام هذا الجدول

الخطوة 1: حدد فئة آلتك حسب القدرة ونوع الأساس.
الخطوة 2: قِس سرعة الاهتزاز الكلية (مم/ث RMS) على كل بيت محمل في الاتجاه الشعاعي.
الخطوة 3: حدد المنطقة. المنطقة أ = تم تشغيله حديثًا أو ممتاز. المنطقة ب = تشغيل طويل الأمد غير مقيد. المنطقة ج = مقبول فقط لفترات محدودة — جدولة الصيانة. المنطقة د = يحدث تلف — أوقف الآلة في أسرع وقت ممكن.

يتذكر: تُعدّ الاتجاهات أهم من القيم المطلقة. آلة تعمل عند 2.4 مم/ث (المنطقة B للفئة II) بعد أن كانت عند 1.2 مم/ث قد تضاعف اهتزازها — فتحقَّق من السبب رغم أنها ما تزال «مقبولة». ويعرض وضع مقياس الاهتزاز في Balanset-1A (F5) السرعة الكلية V1s للتقييم الفوري للمنطقة.

⚠️ ISO 10816 مقابل ISO 20816

تم استبدال معيار ISO 10816 رسميًا بمعيار ISO 20816 (المنشور بين عامي 2016 و2022). تبقى حدود المناطق متشابهة لمعظم أنواع الآلات، لكن معيار ISO 20816 يضيف معايير تقييم للإزاحة ويوسع نطاق الأجزاء الخاصة بكل آلة. عمليًا، لا تزال قيم ISO 10816 هي المرجع القياسي في الصناعة. ولا يزال كل من برنامج Balanset-1A ومعظم برامج الاهتزاز الصناعية الأخرى تستخدم مناطق ISO 10816.

من القياس إلى المراقبة

تحليل الاتجاهات

الطيف الواحد هو مجرد لقطة. تكمن قوة تحليل الاهتزازات في تحليل الاتجاه — تتبع التغييرات بمرور الوقت.

  • إنشاء خط أساس: قِس المعدات الجديدة أو المعروفة بحالتها الجيدة. واحفظ الأطياف — إذ إن F6 — Reports الأرشيف يحفظ القياسات وتقارير HTML.
  • تحديد الفترات الزمنية: حرج: أسبوعي. قياسي: شهري. مساعد: ربع سنوي.
  • ضمان إمكانية التكرار: نفس النقاط، نفس الاتجاهات، نفس ظروف التشغيل.
  • تتبع التغييرات: تُعد الزيادة بمقدار الضعف عن خط الأساس ذات أهمية كبيرة حتى لو كانت في المنطقة A من نظام ISO.
  • استخدم مسارات القياس: إن F9 — Route Inspection في Balanset-1A يوجّه جولات القياس القابلة للتكرار ويتابع اتجاه القراءات مقارنةً بمناطق ISO 10816-1.

خوارزمية القرار

  1. احصل على طيف عالي الجودة (مخططات F8، شعاعي + محوري).
  2. تحديد أعلى قمة - هذه هي المشكلة الرئيسية.
  3. مطابقة نوع العطل:
    • 1× يسيطر → عدم الاتزان ← وازن الدوار باستخدام Balanset-1A.
    • يهيمن 2× + محوري عالٍ → عدم المحاذاة ← إعادة محاذاة الأعمدة.
    • العديد من التوافقيات → الارتخاء ← افحص وشد.
    • قمم غير متزامنة → المحمل ← خطة الاستبدال.
    • GMF + أشرطة جانبية → التروس ← فحص الزيت، فحص علبة التروس.
  4. أصلح الخلل الرئيسي أولاً - فغالباً ما تختفي الأعراض الثانوية.

← العودة إلى الحلول