Forståelse af frekvens i vibrationsanalyse

Definition: Hvad er vibrationsfrekvens?

Frekvens er et mål for, hvor ofte en gentagende begivenhed forekommer i en given tidsenhed. I vibrationsanalyse kvantificerer det, "hvor hurtigt" et objekt oscillerer eller vibrerer. Det er den vigtigste parameter til at diagnosticere den grundlæggende årsag til et maskinproblem. Mens amplitude fortæller os *sværhedsgraden* af en vibration, fortæller frekvens os *kilden*.

Frekvensens diagnostiske kraft

Kerneprincippet i vibrationsdiagnostik er, at forskellige mekaniske og elektriske komponenter genererer vibrationer ved specifikke, forudsigelige frekvenser, når de begynder at svigte. Ved at identificere frekvenserne i en maskines vibrationssignatur kan en analytiker præcist udpege den komponent, der forårsager problemet. Dette svarer til, hvordan en læge bruger et stetoskop til at lytte efter specifikke lyde, der indikerer forskellige medicinske tilstande.

Hver potentiel fejl har en karakteristisk frekvenssignatur:

• Et problem med hele den roterende enhed, som f.eks. ubalance, vil vises ved akselens rotationsfrekvens (1x driftshastighed).
• Et problem relateret til justeringen mellem to aksler, som f.eks. forskydning, vil typisk vises ved dobbelt så høj løbehastighed (2x).
• En defekt på et rulleelement leje vil generere frekvenser baseret på dens præcise geometri og akselhastigheden.
• Problemer med gear vil skabe signaler ved Gear Mesh Frequency (GMF), som er antallet af tænder ganget med gearets hastighed.

Enheder af frekvens

Frekvens udtrykkes i flere forskellige enheder, og det er vigtigt at være bekendt med dem alle:

1. Hertz (Hz)

Dette er den internationale standardenhed (SI) for frekvens. En hertz er lig med én cyklus pr. sekund. Dette er den mest almindelige enhed, der anvendes i tekniske og videnskabelige sammenhænge.

2. Cyklusser pr. minut (CPM)

CPM bruges i vid udstrækning i industriel vedligeholdelse, fordi den er direkte relateret til maskiners rotationshastighed, som typisk måles i omdrejninger pr. minut (RPM). Da et minut har 60 sekunder, er omregningen enkel:

CPM = Hz × 60

For eksempel er en vibration ved 30 Hz lig med 1.800 CPM.

3. Ordrer

Ordrer er multipla af maskinens primære driftshastighed. Selve driftshastigheden er af 1. orden. En vibration ved det dobbelte af driftshastigheden er af 2. orden, tre gange er af 3. orden osv. Dette er især nyttigt til at analysere maskiner, der ændrer hastighed, da ordrerne vil forblive konstante, selvom den absolutte frekvens i Hz eller CPM ændres. For eksempel vil ubalance altid være af 1. orden, uanset maskinens hastighed.

Hvordan bestemmes frekvensen?

Frekvenserne i et vibrationssignal identificeres ved hjælp af en Hurtig Fourier-transformation (FFT)Et accelerometer indsamler et råt tidsbølgeformsignal, og FFT-algoritmen behandler dette signal for at skabe et frekvensspektrum. Dette spektrum er en graf, der tydeligt viser alle de individuelle frekvenser, der udgør den komplekse vibration, hvilket gør det muligt for analytikeren at identificere toppene og matche dem med potentielle fejlkilder.

Forholdet mellem frekvens, hastighed og acceleration

For et givet niveau af vibrationsenergi er amplituderne af forskydning, hastighed og acceleration stærkt afhængige af frekvensen. Derfor foretrækkes forskellige måleenheder for forskellige frekvensområder:

• Lave frekvenser: Forskydningen er højest.
• Mellemfrekvenser: Hastigheden er højest.
• Høje frekvenser: Accelerationen er højest.

Forståelse af frekvens er nøglen til at frigøre det diagnostiske potentiale ved vibrationsanalyse, og omdanne rådata til brugbar vedligeholdelsesinformation.

← Tilbage til hovedindekset