Asünkroonse vibratsiooni mõistmine
Asünkroonne vibratsioon (nimetatakse ka mittesünkroonseks vibratsiooniks) on vibratsioon sagedustel, mis on mitte täpsed täisarvu kordused — tellimused — võlli pöörlemiskiirusest. Erinevalt sünkroonne vibratsioon alates tasakaalutus või joondusviga (mis esineb alati 1×, 2×, 3× töökiirusel), esineb asünkroonne vibratsioon sagedustel, mida dikteerivad komponentide geomeetria, elektromagnetilised mõjud või välised allikad, mitte võlli pöörlemine ise.
Sünkroonse ja asünkroonse sisu eristamine on masinate diagnostika, kuna see jaotus kitsendab kohe rikke põhjuse otsingut. Sünkroonsed komponendid viitavad rootori pöörlevale massile või geomeetrilistele probleemidele; asünkroonsed komponendid viitavad seevastu veerelementide defektidele, elektririkketele või rootorivälistele mõjudele. Selle liigituse õige määramine säästab analüütikut olukorras, kus ta tasakaalustaks masinat, mille tegelik probleem on lagunenud laager.
1. Sünkroonne vs asünkroonne: põhiline eristus
Piir on määratud täielikult tellimus — vibratsioonisageduse ja tööpöörlemissageduse suhtega. Täpse täisarv-järku tipp on sünkroonne ja seotud võlli pöörlemisega; murdarvulise järguga tipp on asünkroonne ja allub mõnele muule sagedusele.
- Sünkroonsed (täisarvu kordused): 1.00×, 2.00×, 3.00× — unbalance, misalignment, a painutatud võll, certain lõtvus patterns.
- Asünkroonsed (mitte-täisarvu kordused): 2.47×, 3.57×, 0.45× — laagridefektid, elektrilised liinid, sub-sünkroonsed ebastabiilsused ja välised allikad.
Kasulik alamkategooria on subharmonic — energy allpool 1× (näiteks 0,5× tipp tugeva lõtvuse või hõõrdumise korral). Subharmoonilistel on asünkroonse sisu vorm ja need paiknevad koos allpool käsitletavate sub-sünkroonsete ebastabiilsustega.
2. Asünkroonse vibratsiooni levinud allikad
Veereleekaaslasega laagri defektid (kõige levinumad)
Kaugelt domineerivam asünkroonse vibratsiooni allikas:
- Laagrivigade sagedused: BPFO, BPFI, BSF ja FTF on määratud laagri geomeetriaga ja need ei ole kunagi võlli kiiruse täpsed kordsed.
- Näide: 1800 RPM mootor (30 Hz) võib näidata BPFO-d 107 Hz juures — see on 3,57× võlli kiirus, selgelt mitte täisarv.
- Diagnostiline väärtus: asünkroonne sagedus tekitab kohe kahtluse laagriprobleemi suhtes.
- Tuvastamine: ümbriskõvera analüüs on peamine tehnika nende komponentide tuvastamiseks, sageli palju enne nende ilmumist tavaspektris.
Elektrilised sagedused
Elektromagnetiline vibratsioon, mis ei ole seotud võlli kiirusega:
- 2× võrgusagedus: 120 Hz 60 Hz toitel või 100 Hz 50 Hz toitel, sõltumata mootori kiirusest.
- Näide: 2-poolne 60 Hz mootor jookseb umbes 3550 pöörde/min (59,2 Hz), kuid selle kahekordsekspaksis sagedusega vibratsioon asetseb 120 Hz juures — 2,03× võlli kiirus, asünkroonne.
- Pooluse läbimise sagedus: ei pruugi olla täpne täisarvu kordne.
- VFD harmonics: sagedusmuunduri lülitussagedused ei ole seotud võlli kiirusega.
Välised allikad
- Kõrvuti asuv seade: vibratsioon, mis kandub läbi põranda lähedalasuvatest masinatest.
- Hoone või vundament: struktuurilised resonantsid fikseeritud sagedustel.
- Protsessi impulssid: survelaineud, mis liiguvad torustikus.
- Akustilised resonantsid: seisvad lained kanalites või korpustes.
Alamsünkroonsed ebastabiilsused
- Õli keerlemine: tavaliselt 0,42–0,48× võlli kiirus (mitte täpselt pool).
- Oil whip: lukustub rootori’le omasagedus, mitte võlli kiirusele.
- Tihendi ebastabiilsused: sageli sagedusega, mille määrab vedeliku dünaamika. Need on klassikalised näited rootori ebastabiilsus.
Juhuslik vibratsioon
- Kavitatsioon: juhuslik mullide kokkuvarisemine, laiaribaline.
- Turbulents: juhuslikud voolu kõikumised.
- Hõõrumine: kaootilisest kontaktist, mis tekitab mitteperioodilist vibratsiooni.
3. Tuvastamine spektrites
Spektri omadused
- Fikseeritud sagedus: Ilmub sama Hz väärtuse juures olenemata kiiruse muutustest
- Order shifts: kui pöörlemiskiirus muutub, muutub asünkroonne sagedus oma järkus (kuna järk on sagedus ÷ võllikiirus).
- Kose joonis: asünkroonsed komponendid ilmnevad kui vertical jooned, sünkroonsed komponendid kui diagonal jooned — kõige intuitiivsem viis nende eristamiseks.
- Tellimuse spekter: asünkroonsed tipud asuvad mittekümnendkordsetel järkudel (2,47×, 3,57× jne).
Diagnostiline protseduur
- Määrake käitamiskiirus 1× tipust või usaldusväärsemalt tahhomeeter.
- Arvutage harmoonilised jagades iga tipu sageduse töökiiruse sagedusega.
- Integer orders (1,00×, 2,00×, 3,00×) on sünkroonsed.
- Mittetäisarvulised harmoonilised (2,47×, 3,57×) on asünkroonsed.
- Seostage veadetekteerimise tüüpidega võrreldes arvutatud sagedusi laagrisageduste, elektrivõrgu sageduste ja muudega.
Muutuva kiirusega masinatel on see eraldamine selgem kasutades tellimuse analüüs, mis viitab sagedustelg töökiiruse kordsete järkude suhtes, nii et sünkroonsed tipud jäävad paigale, samas kui asünkroonsed liiguvad.
4. Diagnostiline tähtsus
Laagri defektid
- Asünkroonsed tipud BPFO, BPFI või BSF juures annavad viia laagri defekti.
- Arvutage teoreetilised laagrisagedused ja võrrelge neid vaadeldud tippudega.
- Vaste ±5% piires kinnitab laagri rikke.
- Harmoonilised ja külgribad rikke sageduse kordused kinnitavad seda veelgi.
Saate aritmeetika lühendada kasutades laagrite defektide esinemissageduse kalkulaator, mis tagastab BPFO, BPFI, BSF ja FTF otse laagri geomeetria ja võllikiiruse põhjal.
Elektromagnetilised probleemid
- 2× võrgusageduse joon 100/120 Hz viitab stator või õhuvahe probleemid.
- Sagedus jääb konstantseks sõltumata kiiruse kõikumistest.
- Mootori vooluanalüüs kinnitab elektrilist päritolu.
Väline vibratsioon
- Tippväärtused, mis ei ühti kummagi – ei masina kiiruse ega laagrisagedusega.
- Need võivad kattuda lähedalasuva seadme tööpöörlemissagedusega.
- Nõutav on allika uurimine, millele järgneb isoleerimine või kõrvaldamine.
5. Asünkroonse vibratsiooni analüüsimeetodid
Ümbriku analüüs
- Peamine meetod laagridefektide tuvastamiseks.
- Võimendab korduvaid lööke, mis tekitavad asünkroonset sisu.
- Summutab tugevaid sünkroonseid madalsageduslikke komponente.
- Toob laagrisagedused selgelt esile tulemuses ümbriku spekter.
Kõrgsageduslik kiirendus
- Asünkroonsed laagridefektid esinevad sageli kõrgsagedusvahemikus (üle 1 kHz).
- Kasutage kiirendusmõõturid kõrge Fmax-seadistusega.
- See võimaldab salvestada lööke ja kõrgsagedusliku resonantsi, mida madalsageduslikud kiiruse mõõtmised ei tuvasta.
Cepstrumi analüüs
- Cepstrumi analüüs on tõhus asünkroonsetesse signaalidesse mattunud perioodiliste mustrite leidmisel.
- See tuvastab korraga terved harmonikute perekonnad või külgribad.
- Eriti kasulik keerukate laagri- ja varustus signatures.
6. Praktilised näited
Mootor laagridefektiga
- Running speed: 1750 RPM (29,17 Hz).
- Sünkroonsed komponendid: 1× at 29.17 Hz, 2× at 58.34 Hz.
- Asünkroonne komponent: tipp 107 Hz juures (3,67× võlli kiirus).
- Diagnoos: 107 Hz vastab arvutatud BPFO-le → välisrõnga defekt.
- Kinnitus: asünkroonne iseloom kinnitab laagriprobleemi, mitte rootoriprobleemi.
VFD mootor muutuva kiirusega
- Mootori kiirus varieerub 1200-st 1800 RPM-ni.
- 1× tipp liigub koos kiirusega (sünkroonne).
- 120 Hz tipp jääb paigale (asünkroonne, 2× võrgusagedus).
- Diagnoos: elektromagnetiline komponent 60 Hz toitevõrgust.
Välitingimustes on see eristamine kaasaskantava analüsaatori igapäevatöö. Kuna selline seade nagu Balanset-1A loeb töökiiruse optilisest tahhomeetrist samaaegselt vibratsioonispektriga, suudab see kohapeal märkida, kas antud tipp on sünkroonne või asünkroonne — öeldes insenerile kohe, kas lahenduseks on rootori tasakaalustamine või laagri vahetus. Asünkroonse sisu tuvastamine mitteintegraalse korra, fikseeritud sageduse kiiruse muutusest hoolimata või vertikaalse allkirja kaudu vesiloogrammil on see, mis võimaldab laagridefektide, elektriprobleemide ja välismõjude täpset identifitseerimist — ning osutab tee õige parandusmeetme poole.
