Κατανόηση της ασύγχρονης δόνησης
Ορισμός: Τι είναι η ασύγχρονη δόνηση;
Ασύγχρονη δόνηση (ονομάζεται επίσης μη σύγχρονη δόνηση) είναι δόνηση σε συχνότητες που δεν είναι ακριβή ακέραια πολλαπλάσια (τάξεις) της ταχύτητας περιστροφής του άξονα. Σε αντίθεση με σύγχρονη δόνηση από ανισορροπία ή κακή ευθυγράμμιση (η οποία εμφανίζεται πάντα σε ταχύτητα λειτουργίας 1×, 2×, 3×), η ασύγχρονη δόνηση εμφανίζεται σε συχνότητες που καθορίζονται από τη γεωμετρία των εξαρτημάτων, τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα ή τις εξωτερικές πηγές και όχι από την περιστροφή του άξονα.
Η κατανόηση της διάκρισης μεταξύ σύγχρονης και ασύγχρονης δόνησης είναι θεμελιώδης για τη διάγνωση μηχανημάτων, επειδή βοηθά στον εντοπισμό της πηγής των δονήσεων: τα σύγχρονα εξαρτήματα υποδεικνύουν προβλήματα περιστρεφόμενης μάζας ή γεωμετρικά προβλήματα, ενώ τα ασύγχρονα εξαρτήματα υποδεικνύουν προβλήματα κυλιόμενων στοιχείων, ηλεκτρικά σφάλματα ή επιδράσεις εξωτερικές του ίδιου του ρότορα.
Κοινές πηγές ασύγχρονων κραδασμών
1. Ελαττώματα ρουλεμάν κυλινδρικού στοιχείου (πιο συνηθισμένα)
Η κύρια πηγή ασύγχρονων κραδασμών:
- Συχνότητες σφάλματος ρουλεμάν: Τα BPFO, BPFI, BSF, FTF δεν είναι ακριβή πολλαπλάσια της ταχύτητας του άξονα
- Παράδειγμα: Κινητήρας 1800 σ.α.λ. (30 Hz), το BPFO μπορεί να είναι 107 Hz (3,57 × ταχύτητα άξονα, όχι ακέραιος αριθμός)
- Διαγνωστική αξία: Οι ασύγχρονες συχνότητες υποδηλώνουν αμέσως πρόβλημα με το ρουλεμάν
- Ανάλυση Φακέλου: Κύρια τεχνική για την ανίχνευση ασύγχρονων εξαρτημάτων ρουλεμάν
2. Ηλεκτρικές συχνότητες
Ηλεκτρομαγνητική δόνηση που δεν σχετίζεται με την ταχύτητα του άξονα:
- 2× Συχνότητα γραμμής: 120 Hz (συστήματα 60 Hz) ή 100 Hz (50 Hz), ανεξάρτητα από την ταχύτητα του κινητήρα
- Παράδειγμα: Ο διπολικός κινητήρας 60 Hz λειτουργεί στις 3550 σ.α.λ. (59,2 Hz), αλλά με δόνηση 2×f στα 120 Hz (2,03× ταχύτητα άξονα)
- Συχνότητα διέλευσης από πόλο: Μπορεί να μην είναι ακριβές ακέραιο πολλαπλάσιο
- Αρμονικές VFD: Συχνότητες μεταγωγής που δεν σχετίζονται με την ταχύτητα του άξονα
3. Εξωτερικές Πηγές
- Παρακείμενος εξοπλισμός: Δόνηση που μεταδίδεται από κοντινά μηχανήματα
- Κτίριο/Θεμέλια: Δομικοί συντονισμοί σε σταθερές συχνότητες
- Παλμοί διεργασίας: Κύματα πίεσης σε σωληνώσεις
- Ακουστικοί συντονισμοί: Στάσιμα κύματα σε αγωγούς ή περιβλήματα
4. Υποσύγχρονες αστάθειες
- Στροβιλισμός λαδιού: Συνήθως 0,42-0,48× ταχύτητα άξονα (όχι ακριβώς η μισή)
- Μαστίγιο λαδιού: Κλειδώνει σε φυσική συχνότητα, όχι σε σχέση με την ταχύτητα του άξονα
- Αστάθειες στεγανοποίησης: Συχνά σε συχνότητες που καθορίζονται από τη ρευστοδυναμική
5. Τυχαία Δόνηση
- Σπηλαίωση: Τυχαία κατάρρευση φούσκας, ευρυζωνική σύνδεση
- Ταραχή: Τυχαίες διακυμάνσεις ροής
- Τριβή: Χαοτική επαφή που δημιουργεί μη περιοδική δόνηση
Ταυτοποίηση σε φάσματα
Χαρακτηριστικά φάσματος
- Σταθερή συχνότητα: Εμφανίζεται στην ίδια τιμή Hz ανεξάρτητα από τις αλλαγές ταχύτητας
- Αλλαγές Παραγγελίας: Εάν η ταχύτητα ποικίλλει, οι ασύγχρονες συχνότητες αλλάζουν σειρά (× λόγος ταχύτητας άξονα)
- Οικόπεδο καταρράκτη: Τα ασύγχρονα στοιχεία εμφανίζονται ως κάθετες γραμμές, ενώ τα σύγχρονα ως διαγώνιες.
- Παραγγελία Φάσματος: Ασύγχρονες κορυφές σε μη ακέραιες τάξεις (2,47×, 3,57×, κ.λπ.)
Διαγνωστική Διαδικασία
- Προσδιορίστε την ταχύτητα τρεξίματος: Από 1× κορυφή ή στροφόμετρο
- Υπολογισμός παραγγελιών: Διαιρέστε κάθε μέγιστη συχνότητα με τη συχνότητα ταχύτητας λειτουργίας
- Ακέραιες Παραγγελίες: Σύγχρονη δόνηση (1,00×, 2,00×, 3,00×)
- Μη ακέραιες παραγγελίες: Ασύγχρονη δόνηση (2,47×, 3,57×, κ.λπ.)
- Αντιστοίχιση με τύπους σφαλμάτων: Συγκρίνετε τις υπολογιζόμενες συχνότητες με τις συχνότητες των ρουλεμάν, τις ηλεκτρικές συχνότητες κ.λπ.
Διαγνωστική Σημασία
Ελαττώματα ρουλεμάν
- Οι ασύγχρονες συχνότητες στα BPFO, BPFI, BSF υποδηλώνουν αμέσως πρόβλημα με τα ρουλεμάν
- Υπολογίστε τις συχνότητες ρουλεμάν και συγκρίνετε τις με τις παρατηρούμενες κορυφές
- Η αντιστοίχιση εντός ±5% επιβεβαιώνει σφάλμα ρουλεμάν
- Οι αρμονικές και οι πλευρικές ζώνες παρέχουν πρόσθετη επιβεβαίωση
Ηλεκτρομαγνητικά Θέματα
- Η συχνότητα γραμμής 2× στα 100/120 Hz υποδεικνύει προβλήματα στάτορα ή διακένου αέρα
- Σταθερή συχνότητα ανεξάρτητη από τις διακυμάνσεις της ταχύτητας
- Η τρέχουσα ανάλυση επιβεβαιώνει την ηλεκτρική προέλευση
Εξωτερική δόνηση
- Κορυφές που δεν σχετίζονται με την ταχύτητα ή τα ρουλεμάν του μηχανήματος
- Μπορεί να ταιριάζει με τις ταχύτητες του κοντινού εξοπλισμού
- Απαιτείται διερεύνηση της πηγής
- Απαιτείται απομόνωση ή διόρθωση πηγής
Τεχνικές Ανάλυσης για Ασύγχρονες Δονήσεις
Ανάλυση Φακέλου
- Κύρια τεχνική για την ανίχνευση ελαττωμάτων ρουλεμάν
- Ενισχύει τις ασύγχρονες επαναλαμβανόμενες επιπτώσεις
- Καταστέλλει τα σύγχρονα εξαρτήματα χαμηλής συχνότητας
- Αποκαλύπτει με σαφήνεια τις συχνότητες των ρουλεμάν
Επιτάχυνση Υψηλής Συχνότητας
- Ασύγχρονα ελαττώματα ρουλεμάν συχνά σε εύρος υψηλών συχνοτήτων (> 1 kHz)
- Χρησιμοποιήστε επιταχυνσιόμετρα και υψηλές ρυθμίσεις Fmax
- Ανιχνεύει κρούσεις και συντονισμούς υψηλής συχνότητας
Ανάλυση Cepstrum
- Αποτελεσματικό για την εύρεση περιοδικών μοτίβων σε ασύγχρονα σήματα
- Ανιχνεύει οικογένειες αρμονικών ή πλευρικών ζωνών
- Χρήσιμο για σύνθετες υπογραφές ρουλεμάν και γραναζιών
Πρακτικά παραδείγματα
Κινητήρας με ελάττωμα ρουλεμάν
- Ταχύτητα τρεξίματος: 1750 σ.α.λ. (29,17 Hz)
- Σύγχρονα Στοιχεία: 1× στα 29,17 Hz, 2× στα 58,34 Hz
- Ασύγχρονο στοιχείο: Κορυφή στα 107 Hz (3,67× ταχύτητα άξονα)
- Διάγνωση: Τα 107 Hz ταιριάζουν με το υπολογισμένο BPFO → ελάττωμα εξωτερικού δακτυλίου
- Επιβεβαίωση: Η ασύγχρονη φύση επιβεβαιώνει το πρόβλημα με το ρουλεμάν, όχι με τον ρότορα
Κινητήρας VFD σε μεταβλητή ταχύτητα
- Η ταχύτητα του κινητήρα κυμαίνεται από 1200 έως 1800 σ.α.λ.
- 1× μέγιστη κίνηση με ταχύτητα (σύγχρονη)
- Η κορυφή των 120 Hz παραμένει σταθερή (ασύγχρονη συχνότητα γραμμής 2×)
- Διάγνωση: Ηλεκτρομαγνητικό στοιχείο από τροφοδοσία 60 Hz
Οι ασύγχρονες δονήσεις αντιπροσωπεύουν μια ξεχωριστή κατηγορία κραδασμών μηχανημάτων με μοναδικές διαγνωστικές επιπτώσεις. Η αναγνώριση ασύγχρονων εξαρτημάτων μέσω των μη ακέραιων σχέσεων τάξης, των σταθερών συχνοτήτων παρά τις αλλαγές ταχύτητας ή των κατακόρυφων χαρακτηριστικών σε διαγράμματα καταρράκτη επιτρέπει την ακριβή αναγνώριση ελαττωμάτων ρουλεμάν, ηλεκτρικών προβλημάτων και εξωτερικών επιδράσεων, καθοδηγώντας κατάλληλες διαγνωστικές και διορθωτικές στρατηγικές.