Pochopení asynchronních vibrací

Zařízení

Přenosný vyvažovač a analyzátor vibrací Balanset-1A

$2,358.31

Díly

Snímač vibrací

$107.47

Díly

Optický senzor (laserový otáčkoměr)

$148.07

Zařízení

Balanset-4

$8,123.32

Díly

Magnetický stojan Insize-60-kgf

$54.93

Díly

Reflexní páska

$11.94

Zařízení

Dynamický balancer "Balanset-1A" OEM

$2,071.73

Definice: Co je to asynchronní vibrace?

Asynchronní vibrace (nazývané také nesynchronní vibrace) je vibrace na frekvencích, které nejsou přesnými celočíselnými násobky (řády) otáček hřídele. Na rozdíl od synchronní vibrace z nevyváženost nebo nesouosost (která se vždy objevuje při 1×, 2×, 3× provozní rychlosti), asynchronní vibrace se vyskytují na frekvencích určených geometrií součásti, elektromagnetickými vlivy nebo vnějšími zdroji, spíše než otáčením hřídele.

Pochopení rozdílu mezi synchronními a asynchronními vibracemi je zásadní pro diagnostiku strojů, protože pomáhá identifikovat zdroj vibrací: synchronní komponenty poukazují na rotující hmotu nebo geometrické problémy, zatímco asynchronní komponenty indikují problémy s valivými tělesy, elektrické poruchy nebo vlivy vnější vůči samotnému rotoru.

Běžné zdroje asynchronních vibrací

1. Vady valivých ložisek (nejčastější)

Primární zdroj asynchronních vibrací:

• Frekvence poruch ložisek: BPFO, BPFI, BSF, FTF nejsou přesnými násobky otáček hřídele.
• Příklad: Motor 1800 ot./min (30 Hz), BPFO může být 107 Hz (3,57× otáčky hřídele, nikoli celé číslo)
• Diagnostická hodnota: Asynchronní frekvence okamžitě naznačují problém s ložiskem
• Analýza obálky: Primární technika pro detekci asynchronních ložiskových komponent

2. Elektrické frekvence

Elektromagnetické vibrace nesouvisející s otáčkami hřídele:

• 2× Frekvence linky: 120 Hz (systémy 60 Hz) nebo 100 Hz (50 Hz), nezávisle na otáčkách motoru
• Příklad: 2pólový motor 60 Hz běží při 3550 ot./min (59,2 Hz), ale vibrace 2×f při 120 Hz (2,03× otáčky hřídele)
• Frekvence průchodu pólem: Nemusí být přesným celočíselným násobkem
• Harmonické složky frekvenčního měniče: Spínací frekvence nesouvisející s otáčkami hřídele

3. Externí zdroje

• Sousední vybavení: Vibrace přenášené z blízkých strojů
• Budova/Základy: Strukturální rezonance na pevných frekvencích
• Pulzace procesu: Tlakové vlny v potrubí
• Akustické rezonance: Stojaté vlny v potrubích nebo krytech

4. Subsynchronní nestability

• Olejový vír: Typicky 0,42–0,48× otáčky hřídele (ne přesně polovina)
• Olejový šlehač: Zablokování na vlastní frekvenci, nikoliv v závislosti na otáčkách hřídele
• Nestabilita těsnění: Často na frekvencích určených dynamikou tekutin

5. Náhodné vibrace

• Kavitace: Náhodné zhroucení bubliny, širokopásmové připojení
• Turbulence: Náhodné kolísání proudění
• Tření: Chaotický kontakt vytvářející neperiodické vibrace

Identifikace ve Spektrech

Spektrální charakteristiky

• Pevná frekvence: Zobrazuje se na stejné hodnotě Hz bez ohledu na změny rychlosti
• Změny objednávky: Pokud se rychlost mění, asynchronní frekvence mění pořadí (× poměr otáček hřídele)
• Vodopádový pozemek: Asynchronní komponenty se zobrazují jako svislé čáry; synchronní jako diagonální
• Spektrum objednávky: Asynchronní vrcholy v řádech neceločíselných hodnot (2,47×, 3,57× atd.)

Diagnostický postup

1. Určete rychlost běhu: Od 1× špičky nebo otáčkoměru
2. Vypočítat objednávky: Vydělte každou špičkovou frekvenci frekvencí provozní rychlosti
3. Celočíselné příkazy: Synchronní vibrace (1,00×, 2,00×, 3,00×)
4. Neceločíselné příkazy: Asynchronní vibrace (2,47×, 3,57× atd.)
5. Shoda s typy poruch: Porovnejte vypočítané frekvence s frekvencemi ložisek, elektrickými frekvencemi atd.

Diagnostický význam

Vady ložisek

• Asynchronní frekvence na BPFO, BPFI, BSF okamžitě naznačují problém s ložiskem
• Vypočítejte frekvence ložisek a porovnejte je s pozorovanými špičkami
• Shoda v rozmezí ±51 TP3T potvrzuje závadu ložiska
• Harmonické a postranní pásma poskytují další potvrzení

Elektromagnetické problémy

• 2× síťová frekvence při 100/120 Hz indikuje problémy se statorem nebo vzduchovou mezerou
• Pevná frekvence nezávislá na změnách rychlosti
• Současná analýza potvrzuje elektrický původ

Vnější vibrace

• Vrcholy, které nesouvisí s rychlostí stroje ani s ložisky
• Může odpovídat rychlostem blízkých zařízení
• Vyžaduje se prošetření zdroje
• Je nutná izolace nebo korekce zdroje

Techniky analýzy asynchronních vibrací

Analýza obálky

• Primární technika pro detekci vad ložisek
• Zlepšuje asynchronní opakující se nárazy
• Potlačuje synchronní nízkofrekvenční složky
• Jasně ukazuje frekvence ložisek

Vysokofrekvenční zrychlení

• Vady asynchronních ložisek, často ve vysokofrekvenčním rozsahu (> 1 kHz)
• Používejte akcelerometry a vysoké nastavení Fmax
• Detekuje nárazy a vysokofrekvenční rezonance

Analýza kepstru

• Efektivní pro hledání periodických vzorů v asynchronních signálech
• Detekuje rodiny harmonických nebo postranních pásem
• Užitečné pro složité charakteristiky ložisek a ozubených kol

Praktické příklady

Motor s vadným ložiskem

• Rychlost běhu: 1750 ot./min (29,17 Hz)
• Synchronní komponenty: 1× při 29,17 Hz, 2× při 58,34 Hz
• Asynchronní komponenta: Vrchol při 107 Hz (3,67× otáčky hřídele)
• Diagnóza: 107 Hz odpovídá vypočítanému BPFO → vada vnějšího kroužku
• Potvrzení: Asynchronní povaha potvrzuje problém s ložiskem, nikoli s rotorem

Motor s proměnnou rychlostí (VFD)

• Otáčky motoru se pohybují v rozmezí 1200-1800 ot./min.
• 1× špičkový pohyb s rychlostí (synchronní)
• Špička 120 Hz zůstává pevná (asynchronní 2× síťová frekvence)
• Diagnóza: Elektromagnetická složka z napájení 60 Hz

Asynchronní vibrace představují samostatnou třídu vibrací strojů s jedinečnými diagnostickými důsledky. Rozpoznání asynchronních komponent prostřednictvím jejich neceločíselných řádových vztahů, pevných frekvencí navzdory změnám rychlosti nebo vertikálních prvků ve vodopádových grafech umožňuje přesnou identifikaci vad ložisek, elektrických problémů a vnějších vlivů, což vede k výběru vhodných diagnostických a nápravných strategií.

---

← Zpět na hlavní index