Разбиране на субхармониците
A субхармоничен е честотен компонент в вибрация спектър която възниква при цяло числова част от основната честота на въздействието. При анализа на машините тази основна честота почти винаги е скорост на бягане (1X), така че субхармониците се появяват при степени като 1/2X, 1/3X или 1/4X. Тъй като те се намират под основният синхронен компонент, наричани са още субсинхронен вибрации, и те са едни от най-ценните от диагностична гледна точка пикове, които анализаторът може да открие — те рядко се появяват без ясна физическа причина.
1. Определение: Какво е субхармоник?
Where ordinary хармоници са цели кратни на работната скорост (2X, 3X, 4X), а субхармониците са обратното: цели деления на нея. Пик точно на половината от скоростта на вала е класическият пример, често изписван като 1/2X или 0.5X. Следователно истинският субхармоник винаги се намира под 1X — 0.5X, 0.33X, 0.25X. На практика най-информативният модел не е само линията 1/2X, а семейство от полуордни компоненти — пикове при 1/2X, 3/2X (1.5X) и 5/2X (2.5X), всички разположени през половин ордер. Строго погледнато само компонентът 1/2X е субхармоник и субсинхронен; компонентите над 1X (1.5X, 2.5X, …) са дробно-ордни (полуордни) хармоници, а не субсинхронни компоненти. Появата на такъв гребен е класически признак за специфични механични повреди, а не случаен шум.
Струва си да се направи разграничение между истинска субхармоника и нецелочислена субсинхронна съставна. Върхът, фиксиран точно на 0,50X, е истинска субхармоника на работната скорост; върхът, да речем, на 0,43X е субсинхронен, но не точно съотношение, а това разграничение веднага стеснява кръга на възможните причини. Субхармониците не са толкова често срещани като хармониците, но когато се появят, те почти винаги сочат към някоя от изброените по-долу причини.
2. Механична хлабина — най-честата причина
Основният източник на субхармоника с коефициент 1/2X е механична хлабина. Когато даден компонент е разхлабен — например лагер, който се клати в корпуса си, износено съединение или разхлабен монтажен болт — това води до силно нелинейна реакция под формата на „отскачане“ или „тракане“. Разстоянието позволява на детайла да удря седалката си, а тъй като този удар се повтаря практически на всеки other оборот, системата реагира при половината от честотата на въздействие.
Полученият спектър показва пика 1X, придружен от полуордна серия при 1/2X, 3/2X, 5/2X и т.н. — субхармоника 1/2X заедно с неговите дробно-ордни хармоници над 1X. Това семейство от полуордни компоненти е един от най-надеждните отпечатъци във вибрационната диагностика: то почти недвусмислено показва силна конструктивна разхлабеност, а нарастването му във времето проследява влошаването на сглобката. Колкото по-изразени и многобройни са полуордните пикове, толкова по-разхлабено е станало съединението.
3. Нестабилност при лагерите с плъзгане
При машини, работещи на принципа на течна маслена пленка или лагери на плъзгащи се лагери, субсинхронните вибрации са сериозен сигнал за нестабилност на маслената пленка. Това са самоподдържащи се колебания — енергията от равномерното въртене захранва вибрацията директно, така че те могат да се развиват без никакво външно въздействие.
- Маслен вихър: Обикновено се наблюдава при 0,42X до 0,48X от работната скорост и се проявява като силен, отчетлив пик малко под половината от работната честота. Той възниква, когато масленият клин, който поддържа вала, започне да се върти (завърта) в зазора на лагера, като влачи вала около лагерната му повърхност. Тъй като честотата е малко под 0,5X, а не точно на нея, точното й значение е показателният признак, който разграничава въртенето от хлабината.
- Oil whip: Много по-тежка и разрушителна форма на нестабилност. Тя възниква, когато честотата на въртене съвпадне с първата собствена честота на ротора, или критична скорост. След това вибрацията „се фиксира“ на тази естествена честота и остава там дори при увеличаване на скоростта на машината — отличителен белег, който разграничава „бича“ от въртенето, следващо скоростта. Амплитудите могат да станат толкова силни, че да повредят лагера или вала.
Честотите на лагерите, които ограничават тези нестабилности, могат да бъдат предварително изчислени с помощта на специален калкулатор за честотата на дефектите в лагерите, което помага да се установи дали даден субсинхронен пик попада в диапазона на вихровите колебания.
4. Други източници на субсинхронни пикове
- Проблеми със задвижването с ремък: Износен или повреден ремък може да генерира субсинхронни съставки, свързани със собствената скорост на въртене на ремъка, която е по-ниска от скоростта на всяка от ролките. При съмнение дефекти в ременния привод — и особено V-belt faults — може да се сравни с изчислената честота на ремъка, като се използва калкулатор за честотата на повреди по ремъка.
- Ефекти, свързани с потока: При помпите и вентилаторите субсинхронната енергия може да произхожда от турбулентност на потока или въртящ срив. Тези компоненти обикновено не са не точни дробни части от 1X, което само по себе си е полезен индикатор, че източникът е хидравличен или аеродинамичен, а не механичен. При компресорите свързаното явление на surging може също така да повиши нивото под работната скорост.
5. Анализ и потвърждение
Тъй като диагнозата зависи от малки разлики в честотата, първата задача е да се определи точната пикова честота. Линия точно при 0,50X сочи силно към разхлабване; такава при 0,47X почти със сигурност е маслен вихър; пълна поредица от 1/2X, 3/2X, 5/2X потвърждава разхлабването с висока степен на сигурност. Следователно високата спектрална разделителна способност и точната референция за скоростта са от съществено значение, тъй като 0,48X и 0,50X могат да изглеждат идентично при груба разделителна способност.
Сайтът времева форма на сигнала предоставя ценна подкрепяща информация. Разхлабеността обикновено се проявява като ясни удари или отрязвания — сплескани или отрязани пикове там, където разхлабената част достига най-ниската си точка — докато масленият вихър се проявява като по-гладък, модулиращ сигнал без резки удари. На място може да се използва преносим двуканален анализатор, като например Balanset-1A позволява на инженера да записва както спектъра, така и синхронизираната времева крива при работна скорост, така че точната субсинхронна честота и характерът на нейната вълнова форма да могат да бъдат оценени заедно, преди да бъде планирано разглобяване.
