Разбиране на хармониците във вибрационния анализ

Определение: Какво е хармоник?

При вибрационния анализ, a хармоничен е честота, която е цяло число, кратно на фундаментална честота. Фундаменталната честота обикновено е основната задвижваща честота на системата, като например скоростта на въртене на вала. Тази фундаментална честота се нарича 1-ва хармонична или 1xСледните хармоници са:

• Сайтът 2-ра хармонична (2x) е честотата точно два пъти по-голяма от основната.
• Сайтът 3-ти хармоник (3x) е честотата точно три пъти по-голяма от основната.
• И така нататък (4x, 5x, 6x…).

Например, ако един двигател работи на 1800 оборота в минута (30 Hz), неговите хармоници ще се появят във вибрационния спектър при 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) и т.н.

Защо се генерират хармоници?

В идеално линейна система с чисто синусоидална форсираща функция (като идеално балансиран ротор), би се генерирала само основната честота 1x. Реалните машини обаче не са идеално линейни. Хармоници се генерират, когато движението на даден компонент е изкривено или несинусоидално. Това изкривяване може да бъде причинено от различни механични и електрически условия. Следователно наличието и амплитудата на специфични хармоници са мощни диагностични индикатори.

Често срещани причини и диагностична стойност на хармониците

Моделът на хармониците във вибрационния спектър предоставя ценни насоки за определяне на основната причина за повреда в машината.

Висока 1x амплитуда (фундаментална)

Доминиращ пик при 1x най-често се свързва с дисбалансЕксцентричността и огънатите валове също произвеждат силен 1x сигнал.

Висока 2x амплитуда (2-ри хармоник)

Силна втора хармоника, често сравнима по амплитуда с пика 1x, е класически индикатор за несъосност на валаНесъосността принуждава вала да се огъва два пъти по време на всяко завъртане, което води до силен 2x честотен компонент. Силното паралелно несъосност може също да доведе до 3x и 4x хармоници.

„Семейство“ от хармоници (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Когато видите поредица от много хармоници на скоростта на бягане, това е основният признак на механична хлабавостУдарите и нелинейното движение, създадени от разхлабени компоненти (като например разхлабен лагер в корпуса му или разхлабен болт на крачето на машината), изкривяват вибрационния сигнал и генерират богат модел от хармоници. Колкото по-силна е разхлабеността, толкова повече хармоници ще присъстват.

Други причини за хармоници

• Надвесени ротори: Огънат вал на машина с надвесен ротор (като вертикална помпа) може да генерира силни 1x, 2x и 3x хармоници.
• Бутални машини: Несинусоидалното движение на буталата и коляновите валове в двигателите и компресорите естествено генерира богат спектър от хармоници.
• Електрически проблеми: Проблеми в променливотоковите двигатели могат да генерират хармоници на мрежовата честота (напр. 120 Hz в 60 Hz система).
• Разтривания: Леко, частично триене може да генерира серия от хармоници от висок порядък, понякога до 10x, 20x или дори повече.

Съображения за анализ

При анализа на хармоници е важно да се вземе предвид:

• Кой хармоник е доминиращ? Отговорът сочи към различни потенциални грешки.
• Колко хармоници са налични? Голямото число предполага хлабавост или силно изкривяване.
• Каква е амплитудната тенденция? Увеличаването на амплитудата на хармониците с течение на времето показва влошаване на състоянието.
• Те радиални ли са или аксиални? Например, несъосността често показва висока аксиална вибрация, докато дисбалансът е предимно радиален.

Чрез изследване на пълния модел на основните и хармоничните честоти, анализаторът на вибрации може да диагностицира машинни проблеми с висока степен на увереност.

← Обратно към основния индекс