Forståelse af asynkron vibration

Enheder

Bærbar afbalanceringsenhed og vibrationsanalysator Balanset-1A.

$2,358.31

Dele

Vibrationssensor

$107.47

Dele

Optisk sensor (laser-tachometer)

$148.07

Enheder

Balanset-4

$8,123.32

Dele

Magnetisk stativ i størrelse 60 kgf

$54.93

Dele

Reflekterende tape

$11.94

Enheder

Dynamisk afbalancering "Balanset-1A" OEM.

$2,071.73

Definition: Hvad er asynkron vibration?

Asynkron vibration (også kaldet ikke-synkron vibration) er vibrationer ved frekvenser, der ikke er præcise heltalsmultipler (ordener) af akselrotationshastigheden. I modsætning til synkron vibration fra ubalance eller forskydning (som altid optræder ved 1×, 2×, 3× driftshastighed), opstår asynkron vibration ved frekvenser bestemt af komponentgeometri, elektromagnetiske effekter eller eksterne kilder snarere end af akselrotation.

Det er grundlæggende for maskindiagnostik at forstå forskellen mellem synkron og asynkron vibration, fordi det hjælper med at identificere vibrationskilden: synkrone komponenter peger på roterende masse eller geometriske problemer, mens asynkrone komponenter indikerer problemer med rulleelementer, elektriske fejl eller påvirkninger uden for selve rotoren.

Almindelige kilder til asynkron vibration

1. Defekter i rulleelementlejer (mest almindelige)

Den primære kilde til asynkron vibration:

• Lejefejlfrekvenser: BPFO, BPFI, BSF, FTF er ikke eksakte multipla af akselhastigheden
• Eksempel: 1800 o/min motor (30 Hz), BPFO kan være 107 Hz (3,57 × akselhastighed, ikke et heltal)
• Diagnostisk værdi: Asynkrone frekvenser antyder straks et lejeproblem
• Konvolutanalyse: Primær teknik til detektering af asynkrone lejekomponenter

2. Elektriske frekvenser

Elektromagnetisk vibration ikke relateret til akselhastighed:

• 2× Linjefrekvens: 120 Hz (60 Hz-systemer) eller 100 Hz (50 Hz), uafhængigt af motorhastighed
• Eksempel: 2-polet 60 Hz motor kører ved 3550 o/min (59,2 Hz), men 2×f vibration ved 120 Hz (2,03× akselhastighed)
• Polpassagefrekvens: Må ikke være et præcist heltalsmultiplum
• VFD-harmoniske: Skiftefrekvenser, der ikke er relateret til akselhastighed

3. Eksterne kilder

• Tilstødende udstyr: Vibrationer overført fra maskiner i nærheden
• Bygning/Fundament: Strukturelle resonanser ved faste frekvenser
• Procespulseringer: Trykbølger i rørledninger
• Akustiske resonanser: Stående bølger i kanaler eller indkapslinger

4. Subsynkrone ustabiliteter

• Oliehvirvel: Typisk 0,42-0,48× akselhastighed (ikke præcis halvdelen)
• Oliepisk: Låser ved naturlig frekvens, ikke relateret til akselhastighed
• Forseglingsinstabiliteter: Ofte ved frekvenser bestemt af fluiddynamik

5. Tilfældig vibration

• Kavitation: Tilfældigt boblekollaps, bredbånd
• Turbulens: Tilfældige strømningsudsving
• Gnidning: Kaotisk kontakt, der skaber ikke-periodisk vibration

Identifikation i spektre

Spektrumkarakteristika

• Fast frekvens: Vises ved samme Hz-værdi uanset hastighedsændringer
• Ordreændringer: Hvis hastigheden varierer, ændrer asynkrone frekvenser rækkefølge (× akselhastighedsforhold)
• Vandfaldsgrund: Asynkrone komponenter vises som lodrette linjer; synkrone som diagonale
• Ordrespektrum: Asynkrone toppe ved ikke-heltallige ordrer (2,47×, 3,57× osv.)

Diagnostisk procedure

1. Identificer løbehastighed: Fra 1× peak eller omdrejningstæller
2. Beregn ordrer: Divider hver peakfrekvens med hastighedsfrekvensen
3. Heltalsordrer: Synkron vibration (1,00×, 2,00×, 3,00×)
4. Ikke-heltalsordrer: Asynkron vibration (2,47×, 3,57× osv.)
5. Match med fejltyper: Sammenlign beregnede frekvenser med lejefrekvenser, elektriske frekvenser osv.

Diagnostisk betydning

Lejefejl

• Asynkrone frekvenser ved BPFO, BPFI, BSF antyder straks et lejeproblem
• Beregn pejlefrekvenser og sammenlign med observerede toppe
• Match inden for ±5% bekræfter lejefejl
• Harmoniske og sidebånd giver yderligere bekræftelse

Elektromagnetiske problemer

• 2× netfrekvens ved 100/120 Hz indikerer problemer med stator eller luftgab
• Fast frekvens uafhængig af hastighedsvariationer
• Strømanalyse bekræfter elektrisk oprindelse

Ekstern vibration

• Toppe, der ikke er relateret til maskinhastighed eller lejer
• Kan matche hastigheden på udstyr i nærheden
• Undersøgelse af kilde nødvendig
• Isolering eller kildekorrektion nødvendig

Analyseteknikker til asynkron vibration

Konvolutanalyse

• Primær teknik til detektion af lejefejl
• Forbedrer asynkrone gentagne påvirkninger
• Undertrykker synkrone lavfrekvente komponenter
• Afslører tydeligt pejlefrekvenser

Højfrekvent acceleration

• Asynkrone lejefejl ofte i højfrekvensområdet (> 1 kHz)
• Brug accelerometre og høje Fmax-indstillinger
• Registrerer stød og højfrekvente resonanser

Cepstrum-analyse

• Effektiv til at finde periodiske mønstre i asynkrone signaler
• Registrerer familier af harmoniske eller sidebånd
• Nyttig til komplekse leje- og gearsignaturer

Praktiske eksempler

Motor med lejefejl

• Løbehastighed: 1750 omdr./min (29,17 Hz)
• Synkrone komponenter: 1× ved 29,17 Hz, 2× ved 58,34 Hz
• Asynkron komponent: Peak ved 107 Hz (3,67× akselhastighed)
• Diagnose: 107 Hz matcher beregnet BPFO → ydre løbsfejl
• Bekræftelse: Asynkron natur bekræfter lejeproblem, ikke rotorproblem

VFD-motor med variabel hastighed

• Motorhastigheden varierer 1200-1800 o/min.
• 1× peak bevæger sig med hastighed (synkron)
• 120 Hz peak forbliver fast (asynkron 2× linjefrekvens)
• Diagnose: Elektromagnetisk komponent fra 60 Hz forsyning

Asynkron vibration repræsenterer en særskilt klasse af maskinvibrationer med unikke diagnostiske implikationer. Genkendelse af asynkrone komponenter gennem deres ikke-heltalsordensforhold, faste frekvenser på trods af hastighedsændringer eller vertikale træk i vandfaldsplot muliggør nøjagtig identifikation af lejefejl, elektriske problemer og eksterne påvirkninger, hvilket vejleder passende diagnostiske og korrigerende strategier.

---

← Tilbage til hovedindekset