Ανάλυση κραδασμών: Αιτίες και αναγνώριση
Σε ανάλυση κραδασμών, διακρότημα (or a ρυθμός) είναι ένα χαρακτηριστικό φαινόμενο που διακρίνεται από μια αργή, περιοδική αύξηση και μείωση του πλάτους ενός δόνηση σήμα. Προκύπτει όταν δύο ξεχωριστές συνιστώσες δόνησης με πολύ κοντινές — αλλά όχι πανομοιότυπες — συχνότητα υπάρχουν ταυτόχρονα και συνδυάζονται. Το αποτέλεσμα χρονική κυματομορφή μοιάζει με ένα απλό ημιτονοειδές κύμα, το πλάτος του οποίου αυξάνεται και μειώνεται αργά, ακολουθώντας ένα ρυθμικό, σχεδόν αναπνευστικό μοτίβο. Η αναγνώριση ενός διακροτήματος είναι σημαντική, καθώς αποτελεί άμεση και σαφή ένδειξη της συνύπαρξης δύο πηγών που λειτουργούν σχεδόν με την ίδια ταχύτητα.
1. Ορισμός: Τι είναι το διακρότημα στους κραδασμούς;
Ένα διακρότημα δεν είναι μια μεμονωμένη συχνότητα από μόνη της — είναι το ακουστικό και μετρήσιμο αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης δύο συχνοτήτων. Στο αυτί δημιουργεί έναν χαρακτηριστικό “κυματιστό” ή παλλόμενο ήχο· σε ένα πλάτος Στο μετρητή, η ένδειξη δεν παραμένει σταθερή, αλλά κυμαίνεται προς τα πάνω και προς τα κάτω με τακτικό κύκλο. Όσο πιο κοντά βρίσκονται οι δύο συχνότητες πηγής, τόσο πιο αργή και έντονη γίνεται η διόγκωση· όσο πιο μακριά βρίσκονται, τόσο πιο γρήγορος γίνεται ο παλμός, μέχρι που, τελικά, το αυτί και ο αναλυτής ακούνε απλώς δύο διακριτούς τόνους αντί για έναν διαμορφωμένο τόνο.
Αυτό καθιστά το διακρότημα θεμελιωδώς διαφορετικό από πλάτος διακύμανση που προκαλείται από βλάβη στο εσωτερικό ενός μεμονωμένου μηχανήματος. Για να δημιουργηθεί παλμός απαιτούνται δύο ανεξάρτητες διεγέρσεις συγκρίσιμης έντασης· πρόκειται για interference αποτέλεσμα, όχι ελάττωμα ενός εξαρτήματος.
2. Η φυσική πίσω από το διακρότημα
Το φαινόμενο της παλμικής δόνησης είναι αποτέλεσμα εποικοδομητικής και καταστροφικής παρεμβολής. Όταν οι κορυφές των δύο κυμάτων δόνησης ευθυγραμμίζονται (είναι σε φάση), τα πλάτη τους αθροίζονται, δημιουργώντας ένα υψηλότερο συνολικό πλάτος. Όταν η κορυφή του ενός κύματος ευθυγραμμίζεται με την κοιλότητα του άλλου (είναι εκτός φάσης), τα πλάτη τους αλληλοεξουδετερώνονται εν μέρει ή πλήρως, δημιουργώντας ένα χαμηλότερο συνολικό πλάτος. Αυτός ο συνεχής κύκλος ενίσχυσης και εξουδετέρωσης δημιουργεί τον χαρακτηριστικό ήχο και το μοτίβο δόνησης της παλμικής δόνησης.
Η συχνότητα αυτής της διαμόρφωσης πλάτους, γνωστή ως συχνότητα διακροτήματος, είναι ίσο με την απόλυτη διαφορά μεταξύ των δύο συχνοτήτων πηγής.
Συχνότητα παλμού = |Συχνότητα 1 − Συχνότητα 2|
Για παράδειγμα, αν δύο μηχανές παράγουν δονήσεις στα 29,5 Hz και 30,5 Hz, η προκύπτουσα συχνότητα παλμού είναι |29,5 − 30,5| = 1,0 Hz. Επομένως, το συνολικό πλάτος θα αυξάνεται και θα μειώνεται μία φορά κάθε δευτερόλεπτο. Σημειώστε μια σημαντική λεπτομέρεια: η δόνηση που αισθάνεστε στην πραγματικότητα εξακολουθεί να ταλαντώνεται περίπου στα μέσος όρος των δύο συχνοτήτων (εδώ περίπου 30 Hz), ενώ η αργή κυματομορφή που βρίσκεται από πάνω παλμίζει με ρυθμό παλμού 1 Hz. Το μέγιστο πλάτος που επιτυγχάνεται σε κάθε κορυφή αυτής της κυματομορφής είναι το άθροισμα των δύο επιμέρους πλατών — έτσι, δύο πηγές ίσου πλάτους 2 mm/s μπορούν να συνδυαστούν στιγμιαία σε σχεδόν 4 mm/s.
3. Συνήθεις αιτίες διακροτημάτων στα βιομηχανικά μηχανήματα
Επειδή ένας παλμός υποδηλώνει αναμφισβήτητα δύο συχνότητες κίνησης που βρίσκονται σε μικρή απόσταση μεταξύ τους, αποτελεί χρήσιμο διαγνωστικό στοιχείο. Συνηθισμένες πηγές σε βιομηχανικά περιβάλλοντα περιλαμβάνουν:
- Πολλαπλά μηχανήματα σε κοινή δομή: Το κλασικό παράδειγμα είναι δύο πανομοιότυπες αντλίες ή ανεμιστήρες που λειτουργούν πάνω στην ίδια βάση ή στο ίδιο σύστημα σωληνώσεων. Εάν οι ταχύτητες λειτουργίας τους διαφέρουν ελαφρώς (για παράδειγμα 1780 σ.α.λ. και 1785 σ.α.λ.), δημιουργούν έναν παλμό χαμηλής συχνότητας. Αυτό συνδέεται στενά με ταχύτητα τρεξίματος (1×) δόνηση από κάθε μονάδα.
- Ηλεκτρικοί κινητήρες: μπορεί να προκύψει διακρότημα μεταξύ της συχνότητας περιστροφής του κινητήρα και μιας ηλεκτρικής συχνότητας — για παράδειγμα της συχνότητα διέλευσης πόλων σε έναν επαγωγικό κινητήρα, όπου επικαλύπτεται με το διπλάσιο του συχνότητα ολίσθησης. Αυτά τα διακροτήματα αποτελούν χαρακτηριστικό γνώρισμα ορισμένων ηλεκτρικές βλάβες.
- Αντλίες ή συμπιεστές πολλαπλών σταδίων: αλληλεπίδραση μεταξύ διαφορετικών σταδίων που λειτουργούν με ελαφρώς διαφορετικές πραγματικές ταχύτητες.
- Κιβώτια ταχυτήτων: αλληλεπίδραση μεταξύ δύο συχνότητες εμπλοκής γραναζιών με παρόμοιο αριθμό δοντιών.
- Υδραυλικές ή αεροδυναμικές παλμώσεις: αλληλεπίδραση μεταξύ δύο διαφορετικών πηγών στροβιλισμού που σχετίζεται με τη ροή, όπως η επικάλυψη υδραυλικές δυνάμεις ή αεροδυναμικές δυνάμεις.
4. Πώς να εντοπίσετε τα διακροτήματα στα δεδομένα κραδασμών
Ανάλυση χρονικής κυματομορφής
Το χρονική κυματομορφή αποτελεί τον πιο άμεσο τρόπο παρατήρησης του διακροτήματος. Το σήμα παρουσιάζει ένα σαφές, επαναλαμβανόμενο μοτίβο διαμόρφωσης πλάτους. Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών πλάτους (ή δύο κοιλάδων) είναι η περίοδος του διακροτήματος· το αντίστροφό της είναι η συχνότητα του διακροτήματος. Είναι απαραίτητο ένα μεγάλο παράθυρο καταγραφής — αν η καταγραφή είναι μικρότερη από μία περίοδο διακροτήματος, θα δείτε μόνο ένα τμήμα της διακύμανσης και ενδέχεται να το παρερμηνεύσετε ως απλή ανοδική ή καθοδική τάση.
Ανάλυση φάσματος συχνοτήτων (FFT)
Στο φάσμα φάσμαστο φάσμα, το διακρότημα εμφανίζεται ως δύο ξεχωριστές κορυφές που βρίσκονται πολύ κοντά η μία στην άλλη. A standard FFT ενδέχεται να μην έχουν την απαραίτητη ανάλυση για να διαχωριστούν, με αποτέλεσμα να συγχωνεύονται σε μία μόνο ευρεία κορυφή. Για να διαγνώσει σωστά τον παλμό, ο αναλυτής πρέπει να αυξήσει τη φασματική ανάλυση — χρησιμοποιώντας περισσότερες γραμμές, μεγαλύτερη διάρκεια καταγραφής ή ένα Ζουμ FFT εστιάζοντας στην περιοχή που σας ενδιαφέρει. Μπορείτε να καθορίσετε εκ των προτέρων τον απαιτούμενο αριθμό γραμμών και το εύρος ζώνης με ένα Υπολογιστής διακριτικής ικανότητας FFT. Μόλις επιλυθεί το πρόβλημα, οι δύο συχνότητες που συνθέτουν τον παλμό γίνονται σαφώς ορατές, και η διαφορά τους θα πρέπει να ισούται με την παρατηρούμενη συχνότητα παλμού.
5. Το διακρότημα σε πρακτικές μετρήσεις πεδίου
Στο χώρο εγκατάστασης, η διάκριση μεταξύ ενός πραγματικού διακροτήματος και μιας μεμονωμένης βλάβης είναι εύκολη υπόθεση με το κατάλληλο όργανο. Ένας φορητός αναλυτής δύο καναλιών, όπως ο Balanset-1A σας επιτρέπει να παρακολουθείτε παράλληλα την κυματομορφή σε πραγματικό χρόνο και το φάσμα υψηλής ανάλυσης, ενώ αν αντιστοιχίσετε ένα κανάλι σε κάθε μηχανή, μπορείτε να επιβεβαιώσετε αν δύο μονάδες που λειτουργούν σχεδόν στην ίδια ταχύτητα λειτουργίας αποτελούν την πηγή. Επειδή το διακρότημα αυξάνει τη μέγιστη ένδειξη, αξίζει επίσης να ελέγξουμε αν το αυξημένο πλάτος ενεργοποιεί ένα επίπεδο συναγερμού ακόμη και όταν ο μέσος όρος των κραδασμών είναι αποδεκτός — το όργανο κορυφή και οι μετρήσεις RMS θα δείχνουν διαφορετικά αποτελέσματα.
6. Αποτελεί πρόβλημα το διακρότημα;
Το διακρότημα από μόνο του δεν αποτελεί βλάβη — είναι ένα σύμπτωμα αλληλεπιδρώντων συχνοτήτων. Ωστόσο, μπορεί να αποτελεί πρόβλημα:
- Ενοχλητικός θόρυβος: ο ήχος που ανεβοκατεβαίνει είναι συχνά πιο αισθητός και ενοχλητικός για το προσωπικό από έναν σταθερό τόνο.
- Ανησυχίες σχετικά με τη μέγιστη τιμή: το μέγιστο πλάτος κατά τη διάρκεια της εποικοδομητικής παρεμβολής μπορεί να είναι σχεδόν διπλάσιο από αυτό οποιουδήποτε μεμονωμένου σήματος. Αυτή η κορυφή μπορεί να υπερβεί τα όρια συναγερμού ή να επιβάλει υπερβολική κυκλική καταπόνηση στα εξαρτήματα — τροφοδοτώντας μηχανικά κούραση — ακόμα και όταν η μέση τιμή των κραδασμών φαίνεται αποδεκτή.
- Απόκρυψη άλλων ζητημάτων: το κυμαινόμενο σήμα μπορεί να δυσχεράνει τον εντοπισμό άλλων υποκείμενων προβλημάτων δόνησης που κρύβονται πίσω από τη διαμόρφωση.
Η αντιμετώπιση ενός προβληματικού διακροτήματος συνήθως σημαίνει τον εντοπισμό των δύο συχνοτήτων-πηγών και, στη συνέχεια, είτε την αλλαγή της ταχύτητας της μιας μηχανής (ώστε οι δύο να μην συμπίπτουν πλέον), είτε την αναπροσαρμογή της δομής ώστε να απομακρυνθεί από αντήχηση, or adding απόσβεση για την καταστολή των κορυφών του πλάτους. Όταν η υποκείμενη συνιστώσα 1× είναι η ίδια υπερβολική, η διόρθωση της ανισορροπία σε κάθε μηχανή μειώνει την ενέργεια που είναι διαθέσιμη για τη δημιουργία διακροτήματος εξαρχής.
