Synchrone und subsynchrone Schwingungen erklärt

Definition: Was ist synchrone Vibration?

Synchrone Vibration ist jede Schwingung, deren Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Primärdrehzahl der Maschine beträgt. Sie ist „synchron“ mit der Rotation der Welle. Dies ist die am häufigsten auftretende Schwingungskategorie in Maschinen.

• Die Vibration erfolgt exakt mit der Laufgeschwindigkeit (1x) synchron.
• Auch Schwingungen mit der doppelten Laufgeschwindigkeit (2x), der dreifachen (3x) usw. sind synchrone Schwingungen, die oft als „Harmonische“ der Laufgeschwindigkeit bezeichnet werden.

Die überwiegende Mehrheit der üblichen Maschinenfehler, wie z. B. Unwucht, Fehlausrichtung, gebogene Wellen, Und mechanische Lockerheit, manifestieren sich alle als synchrone Vibration. Beispielsweise liegt die durch Unwucht verursachte Vibration immer bei 1x U/min und folgt perfekt allen Änderungen der Maschinengeschwindigkeit.

Definition: Was ist subsynchrone Schwingung?

Subsynchrone Vibration ist jede Schwingung, die mit einer Frequenz auftritt, die *kleiner* als die Primärdrehzahl (1x) ist. Das Präfix „sub-“ bedeutet „unterhalb“. Das Vorhandensein signifikanter subsynchroner Schwingungen ist oft ein ernstes Warnsignal, da sie typischerweise durch selbsterregte, instabile Rotordynamikphänomene und nicht durch einfache mechanische Fehler verursacht werden. Im Gegensatz zu synchronen Schwingungen wird die Antriebsfunktion für subsynchrone Schwingungen durch die Bewegung des Rotors selbst erzeugt.

Wie man sie in einem FFT-Spektrum unterscheidet

Das Identifizieren dieser Komponenten in einem FFT-Spektrum ist unkompliziert:

• Synchrone Spitzen: Suchen Sie nach dem 1x-RPM-Peak (der Laufgeschwindigkeit) und allen Peaks, die auf genaue ganzzahlige Vielfache (2x, 3x usw.) fallen.
• Subsynchrone Spitzen: Suchen Sie nach signifikanten Spitzen, die auf der Frequenzachse *vor* der 1x-RPM-Spitze erscheinen.
• Nicht synchrone Spitzen: Suchen Sie nach Spitzen, die kein ganzzahliges Vielfaches der Laufgeschwindigkeit sind. Diese hängen oft mit Komponenten wie Lagern oder externen Quellen zusammen.

Warum die Unterscheidung entscheidend ist

Die Unterscheidung zwischen synchroner und subsynchroner Schwingung ist für die Diagnose von grundlegender Bedeutung:

• Synchrone Probleme (wie Unwucht) sind „erzwungene Schwingungen“. Sie können oft durch mechanische Anpassungen wie Auswuchten oder Ausrichten korrigiert werden. Sie sind im Allgemeinen vorhersehbar und stabil.
• Subsynchrone Probleme sind oft „selbsterregte Schwingungen“ oder Instabilitäten. Sie weisen auf ein Problem mit der grundlegenden Konstruktion oder dem Zustand des Rotor-Lager-Systems hin und können nicht durch Auswuchten behoben werden. Diese Zustände können instabil und hochgradig zerstörerisch sein. Häufige Ursachen sind Ölwirbel/-peitsche in Flüssigkeitsfilmlagern und Rotor-Stator-Reibungen.

Aus diesem Grund wird ein subsynchroner Peak mit hoher Amplitude im Allgemeinen als schwerwiegenderer Alarmzustand angesehen als ein synchroner Peak mit hoher Amplitude.

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