Vibrační analýza: Příčiny a identifikace

Definice: Co je vibrační tep?

V kontextu vibrační analýzy, a porazit nebo porážka je specifický jev charakterizovaný periodickým vzestupem a poklesem amplitudy vibračního signálu. K této modulaci dochází, když jsou dva oddělené vibrační signály s velmi blízkými, ale ne identickými frekvencemi přítomny současně a vzájemně se kombinují. Výsledný časový průběh vypadá jako jediná sinusová vlna, jejíž amplituda se pomalu zvyšuje a snižuje v rytmickém vzoru.

Fyzika bití

Vibrační vibrace jsou výsledkem konstruktivní a destruktivní interference. Když se vrcholy dvou vibračních vln srovnají (jsou ve fázi), jejich amplitudy se sčítají, což má za následek vyšší celkovou amplitudu. Když se vrchol jedné vlny srovná s minimem druhé vlny (je mimo fázi), vzájemně se ruší, což má za následek nižší celkovou amplitudu. Tento nepřetržitý cyklus zesilování a rušení vytváří charakteristický zvukový a vibrační vzorec „bijícího“ nebo „trýkajícího“.

Frekvence této amplitudové modulace, známé jako frekvence tepů, se rovná absolutnímu rozdílu mezi dvěma zdrojovými frekvencemi.

Frekvence tepů = |Frekvence 1 – Frekvence 2|

Například pokud dva stroje generují vibrace o frekvencích 29,5 Hz a 30,5 Hz, výsledná frekvence vibrací bude |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. To znamená, že celková amplituda vibrací bude stoupat a klesat jednou za sekundu.

Časté příčiny klepání v průmyslových strojích

Přítomnost frekvence tepů je cenným diagnostickým vodítkem, protože ukazuje na existenci dvou blízko sebe uspořádaných budicích frekvencí. Mezi běžné zdroje v průmyslovém prostředí patří:

• Více strojů na společné konstrukci: Nejklasičtějším příkladem jsou dvě čerpadla nebo ventilátory s identickou konstrukcí běžící na stejné plošině nebo potrubním systému. Pokud se jejich provozní otáčky mírně liší (např. 1780 ot./min a 1785 ot./min), budou produkovat nízkofrekvenční rytmus.
• Elektromotory: K vibracím může docházet mezi rotační frekvencí motoru a elektrickou frekvencí, jako je frekvence průchodu pólů v asynchronním motoru.
• Vícestupňová čerpadla nebo kompresory: Interakce mezi různými fázemi, které běží mírně odlišnými efektivními rychlostmi.
• Převodovky: Interakce mezi dvěma záběry ozubených kol s podobným počtem zubů.
• Hydraulické nebo aerodynamické pulzace: Interakce mezi dvěma různými zdroji turbulence související s prouděním.

Jak identifikovat vibrace ve vibračních datech

Analýza časového průběhu

Časový průběh je nejpřímějším způsobem, jak pozorovat tepy. Signál bude vykazovat jasný, opakující se vzorec amplitudové modulace. Doba mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy (nebo minimy) amplitudy je perioda frekvence tepů.

Analýza frekvenčního spektra (FFT)

Ve frekvenčním spektru se úder objeví jako dva odlišné vrcholy umístěné velmi blízko sebeStandardní FFT nemusí mít dostatečné rozlišení k jejich oddělení, takže se jeví jako jeden široký vrchol. Pro správnou diagnostiku záblesku musí analytik použít FFT s vysokým rozlišením (zvýšením počtu spektrálních čar). To jasně rozliší dvě jednotlivé frekvenční složky, které záblesk způsobují.

Je bití problém?

Samotné bití není chyba, ale spíše příznak interagujících frekvencí. Může však být problematické:

• Otravný hluk: Stoupající a klesající zvuk může být pro personál znatelnější a dráždivější než neustálý hluk.
• Obavy ohledně amplitudy špičky: Maximální amplituda během fáze konstruktivní interference může být téměř dvojnásobná oproti amplitudě jednotlivých signálů. Tato špičková úroveň může překročit limity alarmu nebo způsobit nadměrné namáhání součástí, a to i v případě, že průměrná vibrace je přijatelná.
• Maskování dalších problémů: Kolísavý signál může někdy ztížit identifikaci dalších základních problémů s vibracemi.

Řešení problematického rytmu obvykle zahrnuje identifikaci dvou zdrojových frekvencí a pokus buď o změnu rychlosti jednoho ze strojů, nebo o zavedení tlumení pro zmírnění amplitudových špiček.

← Zpět na hlavní index