Harmooniliste mõistmine vibratsioonianalüüsis

Definitsioon: Mis on harmooniline?

Vibratsioonianalüüsis a harmooniline on sagedus, mis on põhisageduse täisarvuline kordne. Põhisagedus on tavaliselt süsteemi peamine juhtsagedus, näiteks võlli pöörlemiskiirus. Seda põhisagedust nimetatakse esimeseks harmooniliseks ehk 1xJärgnevad harmoonilised on:

• The 2. harmooniline (2x) on sagedus täpselt kaks korda suurem kui põhisagedus.
• The 3. harmooniline (3x) on sagedus täpselt kolm korda suurem kui põhisagedus.
• Ja nii edasi (4x, 5x, 6x…).

Näiteks kui mootor töötab kiirusel 1800 p/min (30 Hz), siis selle harmoonilised esinevad vibratsioonispektris sagedustel 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) jne.

Miks harmoonilised tekivad?

Täiesti lineaarses süsteemis, millel on puhas sinusoidaalne sundfunktsioon (nagu ideaalselt tasakaalustatud rootor), genereeritaks ainult 1x põhisagedus. Reaalses maailmas ei ole masinad aga ideaalselt lineaarsed. Harmoonilised tekivad siis, kui komponendi liikumine on moonutatud või mitte-sinusoidaalne. Seda moonutust võivad põhjustada mitmesugused mehaanilised ja elektrilised tingimused. Seega on teatud harmooniliste olemasolu ja amplituud võimsad diagnostilised näitajad.

Harmoonikute levinumad põhjused ja diagnostiline väärtus

Vibratsioonispektri harmooniliste mustrid annavad väärtuslikke vihjeid masina rikke algpõhjuse kohta.

Kõrge 1x amplituud (põhifunktsioon)

Domineeriv piik 1x juures on kõige sagedamini seotud tasakaalutusEkstsentrilisus ja painutatud võllid tekitavad samuti tugeva 1x signaali.

Kõrge 2x amplituud (2. harmooniline)

Tugev teine harmooniline, mille amplituud on sageli võrreldav 1x tipuga, on klassikaline näitaja võlli joondushäireJoondumatuse tõttu paindub võll iga pöörde ajal kaks korda, tekitades tugeva 2x sageduskomponendi. Tõsine paralleeljoonduse nihe võib tekitada ka 3x ja 4x harmoonilisi.

Harmooniliste „perekond“ (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Kui näete paljude kiiruse harmooniliste jada, on see peamine tunnusjoon mehaaniline lõtvusLahtiste komponentide (näiteks lahtise laagri korpuses või masina jalal oleva lahtise poldi) tekitatud löögid ja mittelineaarne liikumine moonutavad vibratsioonisignaali ja tekitavad rikkaliku harmooniliste mustri. Mida suurem on lõtvus, seda rohkem harmoonilisi komponente esineb.

Harmooniliste muude põhjuste

• Üleulatuvate rootoritega: Üleulatuva rootoriga masina (nagu vertikaalse pumba) painutatud võll võib tekitada tugevaid 1x, 2x ja 3x harmoonilisi.
• Kolbmasinad: Kolbide ja väntvõllide mittesinusoidaalne liikumine mootorites ja kompressorites tekitab loomulikult rikkaliku harmooniliste spektri.
• Elektriprobleemid: Vahelduvvoolumootorite probleemid võivad tekitada võrgusageduse harmoonilisi võnkumisi (nt 120 Hz 60 Hz süsteemis).
• Hõõrumised: Kerge osaline hõõrumine võib tekitada rea kõrgema astme harmoonilisi, mõnikord kuni 10x, 20x või isegi rohkem.

Analüüsi kaalutlused

Harmooniliste analüüsimisel on oluline arvestada:

• Milline harmooniline on domineeriv? Vastus viitab erinevatele võimalikele vigadele.
• Mitu harmoonilist esineb? Suur arv viitab lõtvusele või tugevale moonutusele.
• Mis on amplituudi trend? Harmooniliste amplituudi suurenemine aja jooksul näitab seisundi halvenemist.
• Kas need on radiaalsed või aksiaalsed? Näiteks näitab joondusvibratsioon sageli suurt aksiaalset vibratsiooni, samas kui tasakaalustamatus on peamiselt radiaalne.

Uurides põhi- ja harmooniliste sageduste täielikku mustrit, saab vibratsioonianalüütik diagnoosida masinaprobleeme suure kindlusega.

← Tagasi põhiindeksi juurde