Subharmonika mõistmine
A subharmonic on sageduskomponent a-s vibratsioon spekter mis tekib põhisageduse täisarvulise murdosana. Masinate analüüsis on see põhisagedus peaaegu alati jooksukiirus (1X), seega tekivad subharmoonilised helid järjekorras 1/2X, 1/3X või 1/4X. Kuna need asuvad allpool peamine sünkroonne komponent, mida nimetatakse ka subsünkroonne vibratsioonid, mis on analüütiku jaoks ühed diagnostiliselt kõige väärtuslikumad piigid – need ilmnevad harva ilma selge füüsilise põhjuseta.
1. Definitsioon: Mis on subharmoniline?
Where ordinary harmoonilised on jooksva kiiruse täisarvulised kordajad (2X, 3X, 4X), subharmoonilised on vastupidine: selle täisarvulised jagajad. Klassikaline näide on tipp täpselt poole võlli kiiruse juures, mida kirjutatakse sageli 1/2X või 0,5X. Praktikas ei ole kõige informatiivsemaks mustriks mitte üksik sub-sünkroonne joon, vaid family neist – piigid 1/2X, 3/2X (1,5X) ja 5/2X (2,5X) juures, mis kõik asuvad üksteisest poole astme kaugusel. Sellise kammmustri esinemine on pigem kindlate mehaaniliste rikete klassikaline tunnus kui juhuslik müra.
Tasub eristada tõelist subharmoonilist komponenti mittetäisarvulisest sub-sünkroonsest komponendist. Täpselt 0,50X juures asuv tipp on töökäigu kiiruse tõeline subharmooniline komponent; näiteks 0,43X juures asuv tipp on sub-sünkroonne, kuid mitte täpne murdosa, ja see eristus kitsendab kahtlusaluste nimekirja kohe. Alaharmoonilised helid ei ole nii levinud kui harmoonilised helid, kuid kui need esinevad, viitavad need peaaegu alati ühele allpool nimetatud põhjustest.
2. Mehaaniline lõtk – kõige levinum põhjus
1/2X subharmoonilise komponendi peamine allikas on mehaaniline lõtvus. Kui mõni osa on lahti – laager on pesas lõtv, liitekoht on kulunud või kinnituspult on lahti –, tekitab see tugevalt mittelineaarse „hüppava” või „koliseva” reaktsiooni. Lõtk võimaldab osal põrkuda oma pesaga ning kuna see põrge kipub tegelikult korduma iga other revolutsiooni korral reageerib süsteem poole võnkesagedusega.
Saadud spektril on näha 1X-piik, millele lisandub rida alaharmoonilisi piike sagedustel 1/2X, 3/2X, 5/2X jne. See poolkordse järgu piikide rühm on üks usaldusväärsemaid tunnuseid vibratsioonidiagnostikas: see viitab peaaegu üheselt mõistetavalt tõsisele konstruktsiooni lõtvusele ning selle tugevnemine aja jooksul näitab liitekohtade sobivuse halvenemist. Mida selgemad ja arvukamad on poolkordse järgu piigid, seda lõtvamaks on liitekoht muutunud.
3. Laagrite ebastabiilsus
Seadmetes, mis töötavad vedelikukile või liuglaagrid, sub-sünkroonne vibratsioon on oluline hoiatus õlikile ebastabiilsuse kohta. Need on isepõhjustatud võnked — püsiva pöörlemise käigus tekkiv energia toidab vibratsiooni otse, mistõttu need võivad kasvada ilma välise mõjuta.
- Õli keerlemine: See esineb tavaliselt töökäigu kiiruse 0,42–0,48-kordsel tasemel ning ilmneb tugeva ja selge piigina veidi alla poolkordse sageduse. See tekib siis, kui võlli toetav õlikiht hakkab laagri vahekauguses ringlema (pöörlema), tõmmates võlli kaasa oma telje ümber. Kuna see asub veidi alla 0,5-kordse sageduse, mitte täpselt sellel tasemel, on just täpne sagedus see tunnusmärk, mis eristab pöörlemist lahtisusest.
- Oil whip: Palju tõsisem ja hävitavam ebastabiilsuse vorm. See tekib siis, kui pöörlemissagedus langeb kokku rootori esimese omavõnkesagedusega, või kriitiline kiirus. Vibratsioon „lukustub“ seejärel sellele omavõnkesagedusele ja püsib seal isegi masina kiiruse suurenemisel – see on tunnusjoon, mis eristab piitsutavat vibratsiooni kiiruse järgi muutuvast pöörlemisest. Amplituudid võivad muutuda nii tugevaks, et need võivad laagerit või võlli kahjustada.
Nende ebastabiilsuste vahele jäävaid laagrite sagedusi on võimalik eelnevalt hinnata spetsiaalse laagrite defektide esinemissageduse kalkulaator, mis aitab kindlaks teha, kas subsünkroonne piik jääb keerisriba piiresse.
4. Muud sub-sünkroonsete piikide allikad
- Rihmaülekande probleemid: Kulunud või kahjustunud rihm võib tekitada rihma enda pöörlemiskiirusega seotud sub-sünkroonseid komponente, mis on madalam kui mõlema rihmaratta kiirus. Kahtlustatakse, et rihmülekande vead — ja eriti V-belt faults — saab arvutatud rihma sageduse alusel kontrollida, kasutades rihma rikke sageduse kalkulaator.
- Vooluga seotud mõjud: Pumpades ja ventilaatorites võib alassünkroonne energia pärineda voolu turbulentsus või pöörlevat õhuvoolu katkemist. Need komponendid on tavaliselt mitte 1X täpsed murdosad, mis on iseenesest kasulik vihje sellele, et tegemist on pigem hüdraulilise või aerodünaamilise kui mehaanilise allikaga. Kompressorites on sellega seotud nähtus surging võib ka tõsta põrandat jooksukiirusest madalamale.
5. Analüüs ja kinnitamine
Kuna diagnoos sõltub väikestest sageduserinevustest, on esimeseks ülesandeks täpse tippsageduse kindlaksmääramine. Täpselt 0,50X juures asuv joon viitab tugevalt lahtisusele; 0,47X juures asuv joon on peaaegu kindlasti õli keerlemine; täielik 1/2X, 3/2X, 5/2X seeria kinnitab lahtisust suure kindlusega. Seetõttu on oluline kõrge spektraalne eraldusvõime ja täpne kiiruse etalon, kuna 0,48X ja 0,50X võivad madala eraldusvõime juures identseid välja näha.
The aja lainekuju annab selle kohta väärtuslikku kinnitust. Lahtine materjal näitab tavaliselt selgeid lööke või signaali katkestusi – lamedad või kärbitud piigid, kus lahtine osa põrkab vastu põhja –, samas kui õlipööris ilmub siledama, modulatsiooniga signaalina, millel puuduvad järsud löögid. Välitöödel on abiks kaasaskantav kahekanaliline analüsaator, nagu näiteks Balanset-1A võimaldab inseneril salvestada nii spektri kui ka sünkroniseeritud ajakäigu töökäigul, nii et täpset sub-sünkroonset sagedust ja selle lainekuju omadusi saab hinnata üheskoos enne, kui seadme lahtimonteerimine kavandatakse.
