تحلیل ارتعاشات — تشخیص طیف راهنما
از مبانی FFT تا تشخیص عیب: یاد بگیرید چگونه طیفهای ارتعاش را بخوانید، فرکانسهای عیب یاتاقان را محاسبه کنید، شدت را طبق ISO 10816 ارزیابی کنید و عدم تعادل، ناهمترازی، لقی، و عیوب یاتاقان و چرخدنده را تشخیص دهید — با ابزارهای تعاملی و Balanset-1A.
فرآیند تشخیصی در این راهنما همان فرآیندی است که Vibromera در Balanset-1A ارائه میکند: طیف FFT، ارزیابی شدت طبق ISO 10816/20816، و بالانس دو صفحهای هدایتشده در یک واحد قابلحمل واحد.
ماشینحسابهای تشخیصی تعاملی
ابزارهای ضروری برای تحلیل ارتعاش - فرکانسهای نقص یاتاقان، فرکانس مش چرخدنده، ارزیابی شدت و تبدیل واحد
شناسایی خطا در یک نگاه
هر عیب مکانیکی یک "اثر انگشت" مشخص در طیف ارتعاش ایجاد میکند.
| عیب | فرکانس اولیه | هارمونیکها | جهت | رفتار فازی | ویژگی متمایز کلیدی |
|---|---|---|---|---|---|
| عدم تعادل استاتیک | 1× | کم / هیچکدام | شعاعی (H، V) | هر دو یاتاقان هم فاز | موج سینوسی خالص 1×. نیرو ∝ سرعت². |
| عدم تعادل دینامیکی | 1× | کم / هیچکدام | شعاعی (H، V) | حدود ۱۸۰ درجه بین یاتاقانها | ۱× غالب، یاتاقانها خارج از فاز (کوپله). |
| ناهمترازی موازی | ۲× (≥ ۱×) | ۱×، ۳× | شعاعی | ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ | ۲× اغلب > ۱×. ارتعاش شعاعی زیاد در کوپلینگ. |
| ناهمترازی زاویهای | ۱×، ۲× | 3× | محوری غالب | ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ (محوری) | محوری بالا. محوری ≥ 50% از شعاعی. |
| شل بودن قطعات | ۱×، ۲×…۱۰×+ | زیاد (~10×) | شعاعی | نامنظم | "جنگلی" از هارمونیکها. امکان زیرهارمونیک ۰.۵×. |
| سستی سازهای | ۱× یا ۲× | تعداد کمی بالاتر از ۲× | عمودی | ناپایدار | عمودی قوی. به بررسی پیچ پاسخ میدهد. |
| رینگ بیرونی (BPFO) | BPFO، ۲×BPFO… | BPFO چندگانه | شعاعی | قابل اعمال نیست | غیر همزمان. بدون باندهای جانبی ۱×. |
| حلقه داخلی (BPFI) | BPFI، ۲×BPFI… | BPFI چندگانه | شعاعی | مدوله شده در ۱× | هارمونیکهای BPFI با باندهای کناری ±1×. |
| عنصر غلتشی (BSF) | BSF، ۲×BSF… | BSF چندگانه | شعاعی | قابل اعمال نیست | ۲×BSF اغلب > ۱×BSF. غیر همزمان. |
| قفس (FTF) | FTF ≈ 0.4× | ۲،۳ × FTF | شعاعی | قابل اعمال نیست | بنیادی < 1×؛ هارمونیکها ممکن است از 1× فراتر روند. |
| درگیری چرخدنده | GMF=N×1× | ۲،۳× جی ام اف | شعاعی + محوری | مدوله شده در ۱× | GMF با نوارهای کناری. N = دندانه. |
| برق (موتور) | ۲× فرکانس خط | — | شعاعی | افت در هنگام قطع برق | ۱۰۰/۱۲۰ هرتز. تست سقوط فوری. |
نمایش تعاملی طیف FFT — 17 سناریوی عیب
برای مشاهده شکل موج زمانی و طیف فرکانسی مشخصه، نوع خطا را انتخاب کنید. الگوها را برای شناسایی علت اصلی مقایسه کنید.
حوزه زمان (شکل موج)
طیف فرکانسی (FFT)
در این صفحه
ماشین حساب ها فرکانسهای یاتاقان شدت ISO 10816 مبدل RPM↔Hz فرکانس مش دنده جدول مرجع خطا نسخه آزمایشی تعاملی FFT مبانی FFT واحدهای ارتعاش تکنیک اندازهگیری تحلیل فاز عدم تعادل (+ طیفها) ناهمترازی (+ طیفها) شلشدگی (+ طیفها) نقصهای یاتاقان (+ طیفها) پوشش (دمدولاسیون) عیوب دندههای دندانی (+ طیفها) خطاهای الکتریکی مشکلات تسمه نقاله کاویتاسیون پمپ چرخش روغن / شلاق روغن جدول ISO 10816 نظارت & روندها پرسشهای متداول (۸ پرسش)آنالیز ارتعاش چیست؟
تحلیل ارتعاش فرآیند اندازهگیری و تفسیر نوسانات مکانیکی ماشینآلات دوار برای تشخیص عیب بدون جداسازی قطعات است. استفاده از FFT (تبدیل سریع فوریه)، سیگنال ارتعاش پیچیده به اجزای فرکانسی مجزا تجزیه میشود. هر خطا یک "اثر انگشت" طیفی مشخصه ایجاد میکند: عدم تعادل در ۱× دور در دقیقه،, ناهمترازی در 2x، لقی به صورت هارمونیکهای چندگانه، عیوب یاتاقان در فرکانسهای غیرهمزمان. Balanset-1A هر دو عمل متعادلسازی و تجزیه و تحلیل طیف را در یک دستگاه قابل حمل انجام میدهد.
هر ماشین چرخان ارتعاش دارد. در یک ماشین سالم، ارتعاش کم و پایدار است — «امضای کاری» عادی آن. با پیشرفت عیوب، ارتعاش به شیوههای قابلپیشبینی تغییر میکند. با اندازهگیری و تحلیل این تغییرات، میتوانیم علت ریشهای را شناسایی کنیم، خرابی را پیشبینی کنیم و پیش از خرابی فاجعهبار، تعمیر و نگهداری را برنامهریزی کنیم. این، اساس نگهداری و تعمیرات پیشبینانه.
FFT: هسته تحلیل طیف
یک حسگر ارتعاش (شتابسنج) نوسان مکانیکی را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند. این سیگنال با گذشت زمان نمایش داده میشود. شکل موج — یک منحنی پیچیده و به ظاهر آشفته در صورت وجود چندین خطا. FFT (تبدیل سریع فوریه) این سیگنال پیچیده را به اجزای سینوسی مجزا تجزیه میکند که هر کدام فرکانس و دامنه خاص خود را دارند.
FFT را همچون منشوری در نظر بگیرید که نور سفید را به رنگینکمان تجزیه میکند. شکلموج پیچیده همان «نور سفید» است — FFT «رنگهای» (فرکانسهای) منفرد پنهان در آن را آشکار میکند. نتیجه طیف ارتعاش - ابزار تشخیصی اولیه.
پارامترهای کلیدی طیف
- فرکانس (محور X، هرتز): تعداد دفعاتی که نوسانات رخ میدهند. مستقیماً به منبع مربوط میشود. ۱× = سرعت شفت. ۲× = دو برابر سرعت شفت.
- دامنه (محور Y، میلیمتر بر ثانیه RMS): شدت ارتعاش در هر فرکانس. قلههای بالاتر = انرژی بیشتر = وضعیت جدیتر.
- هارمونیکها: مضربهای صحیح عدد اصلی: ۲× (دوم)، ۳× (سوم)، ۴× و غیره. وجود و ارتفاع نسبی آنها حاوی اطلاعات تشخیصی است.
- فاز (°): رابطه زمانی در نقاط مختلف اندازهگیری. برای تشخیص عدم تعادل (همفاز) از ناهمراستایی (۱۸۰ درجه) ضروری است.
واحدهای اندازهگیری ارتعاش: جابجایی، سرعت، شتاب
ارتعاش را میتوان بهصورت سه پارامتر فیزیکی متفاوت اندازهگیری کرد. هر یک بر محدوده فرکانسی متفاوتی تأکید دارد و همین امر آنها را برای وظایف تشخیصی مختلف مناسب میسازد. درک اینکه چه زمانی از کدام پارامتر استفاده شود، برای تحلیل مؤثر اساسی است.
📏 جابجایی
اندازهگیری میکند که چگونه دور سطح حرکت میکند. بر فرکانسهای پایین تأکید دارد — ایدهآل برای ماشینهای کمسرعت، تحلیل مدار شفت و پروبهای مجاورتی روی یاتاقانهای لغزشی. 1 mil = 25.4 µm.
📈 سرعت
اندازهگیری میکند که چگونه سریع سطح حرکت میکند. پارامتر استاندارد برای نظارت عمومی بر ماشینآلات طبق استاندارد ISO 10816. پاسخ فرکانسی مسطح، وزن یکسانی را به اکثر انواع عیب میدهد. Balanset-1A مقادیر RMS را بر حسب میلیمتر بر ثانیه اندازهگیری میکند.
💥 شتاب
اندازهگیری میکند نیرو ارتعاش. بر فرکانسهای بالا تأکید دارد — ایدهآل برای عیوب اولیه یاتاقان، درگیری چرخدنده و ضربهها. 1 g = 9.80665 m/s². برای تحلیل envelope/دمدولاسیون استفاده میشود.
| پارامتر | واحد | محدوده فرکانس | بهترین برای | استانداردها |
|---|---|---|---|---|
| جابجایی | میکرومتر pk-pk | ۱–۱۰۰ هرتز | ماشینهای کند (<600 دور در دقیقه)، مدار شفت، پروبهای مجاورتی، یاتاقانهای ژورنال (مرجع — توسط Balanset-1A اندازهگیری نمیشود) | ISO 7919 (ارتعاش شفت) |
| سرعت | میلیمتر بر ثانیه RMS | ۱۰–۱۰۰۰ هرتز | نظارت عمومی بر ماشین آلات — دیسبالانس، ناهمترازی، لقی. پارامتر پیشفرض. پارامتر بومی (و تنها) Balanset-1A. | ISO 10816, ISO 20816 |
| شتاب | g یا m/s² RMS | ۵۰۰ هرتز – ۲۰ کیلوهرتز | عیوب اولیه یاتاقان، درگیری چرخدندهها، ضربهها، ماشینآلات پرسرعت (مرجع — توسط Balanset-1A اندازهگیری نمیشود) | ISO 15242 (ارتعاش یاتاقان) |
اگر فقط یک سنسور و یک پارامتر برای انتخاب دارید — سرعت را انتخاب کنید (mm/s RMS). این دستگاه وسیعترین طیف عیوب رایج را با پاسخی یکنواخت پوشش میدهد. دستگاه Balanset-1A از این پارامتر به عنوان پارامتر اصلی خود استفاده میکند. اندازهگیری شتاب را فقط زمانی اضافه کنید که نیاز به تشخیص عیوب اولیه یاتاقان یا چرخدنده در فرکانسهای بالا دارید.
تکنیک اندازهگیری با Balanset-1A
Balanset-1A اندازهگیری میکند سرعت ارتعاش، mm/s RMS (0.2–80 mm/s). محدودهٔ اندازهگیری: ۵–۱۰۰۰ هرتز؛ حسگر تا حدود 550 Hz در محدوده ±10% تخت است، و بالاتر از آن جبران افت فقط در نمایش انجام میشود. طیف روی صفحه (تنظیم «Spectrum, Hz») تا 8 kHz — این یک محدوده نمایش است، نه ادعای دقت اندازهگیری. هیچ حالت جابجایی یا شتاب و هیچ envelope یا دمدولاسیونی وجود ندارد — بخشهای مربوط به شتاب، تحلیل envelope و کاویتاسیون در زیر صرفاً مطالب مرجع هستند.
قرار دادن سنسور
کیفیت تشخیص کاملاً به کیفیت اندازهگیری بستگی دارد. نیروهای ارتعاشی از طریق یاتاقانها منتقل میشوند، بنابراین حسگرها باید روی محفظههای یاتاقان - تا حد امکان نزدیک به یاتاقان، روی سازه تحمل بار (نه پوششها یا پرههای خنککننده) - نصب شوند.
- آماده سازی سطح: تمیز، صاف، بدون پوستههای رنگ. پایه مغناطیسی باید کاملاً تراز باشد.
- افقی شعاعی (H): عمود بر شافت، صفحه افقی. اغلب بیشترین دامنه.
- عمودی شعاعی (V): عمود بر شافت، صفحه عمودی.
- محوری (A): موازی با شفت. برای تشخیص عدم همترازی حیاتی است.
دستگاه Balanset-1A دارای دو کانال است. برای عیبیابی، هر دو سنسور را روی همان یاتاقان — یکی شعاعی، یکی محوری. این کار طیفهای شعاعی + محوری همزمان را فراهم میکند و تشخیص فوری ناهمراستایی را ممکن میسازد.
حالتهای تشخیص Balanset-1A
- F8 — نمودارها → برگهٔ "F5-Spectrum (Hz)": نمایش کامل طیف FFT. حالت اصلی تشخیص. سایر تبهای Charts — F2-Overall، F3-1x، F4-Harmonics (1x..Nx) و F6-Orbit — ارتعاش کلی، ردیابی 1×، الگوهای هارمونیک و مدار شفت را پوشش میدهند.
- F5 — Vibration Meter: ارزیابی سریع. V1s (مقدار مؤثر کل) را در مقابل V1o (1×) مقایسه کنید. اگر V1s ≈ V1o → نابالانسی. اگر V1s ≫ V1o → سایر خطاها.
- F6 — Reports: آرشیو اندازهگیری و گزارشهای HTML — از آن برای ذخیره خطمبنا استفاده کنید.
- F9 — Route Inspection: مسیرهای اندازهگیری هدایتشده با زونهای روند طبق ISO 10816-1 — برای دورهای پایش منظم.
قبل از بالانس کردن، V1s را با V1o مقایسه کنید. اگر V1s ≫ V1o باشد (مثلاً ۸ در مقابل ۲ میلیمتر بر ثانیه)، بیشتر ارتعاشات ناشی از نابالانسی نیستند. بالانس کردن مشکل را حل نمیکند — کل طیف را بررسی کنید.
تحلیل فاز — عامل تمایز تشخیصی
فرکانس به شما میگوید چه در حال ارتعاش است؛ فاز به شما میگوید چگونه. دو عیب میتوانند طیفهای یکسانی تولید کنند (هر دو تحت سلطه 1×) — فقط تحلیل فاز آنها را از هم متمایز میکند. فاز رابطه زاویهای بین ارتعاش در نقاط اندازهگیری مختلف است که بر حسب درجه (0°–360°) اندازهگیری میشود.
| رابطه فاز | نقاط اندازهگیری | تشخیص | توضیح |
|---|---|---|---|
| ۰° (همفاز) | یاتاقان ۱ ↔ یاتاقان ۲ (شعاعی) | عدم تعادل استاتیک | هر دو یاتاقان همزمان با هم حرکت میکنند — یک نقطه سنگین منفرد در مرکز روتور. اصلاح تکصفحهای. |
| ~180 درجه (ضد فاز) | یاتاقان ۱ ↔ یاتاقان ۲ (شعاعی) | نامیزانی دینامیکی (کوپلی) | یاتاقانها در خلاف جهت هم حرکت میکنند - دو نقطه سنگین در صفحات مختلف، یک زوج گهوارهای ایجاد میکنند. اصلاح دو صفحهای مورد نیاز است. |
| حدود ۹۰ درجه | افقی ↔ عمودی (یاتاقان یکسان) | دیسبالانس (هر نوع) | برای دیسبالانس عادی است — بردار نیرو همراه با شفت میچرخد و در همان نقطه، زاویهای حدود ۹۰ درجه بین H و V ایجاد میکند. |
| حدود ۱۸۰ درجه | کوپلینگ عرضی (شعاعی) | ناهمترازی موازی | نیروهای کوپلینگ، شفتها را در جهتهای شعاعی مخالف از هم دور میکنند. ۱۸۰ درجه در عرض کوپلینگ با دامنه بالای ۲×، مشخصه بارز آن است. |
| حدود ۱۸۰ درجه | کوپلینگ عرضی (محوری) | ناهمترازی زاویهای | شفتها به طور متناوب در جهت محوری هل میدهند/میکشند. اختلاف فاز محوری ۱۸۰ درجه در سرتاسر کوپلینگ همراه با ۱× و ۲× بالا قطعیکننده است. |
| ۰ درجه | کوپلینگ عرضی (محوری) | نه عدم همترازی | هر دو طرف در جهت محوری یکسانی حرکت میکنند - احتمالاً رشد حرارتی، کرنش لوله یا پایه نرم. نه ناهمترازی زاویهای. |
| نامنظم / ناپایدار | هر نکتهی ثابتی | شلشدگی مکانیکی | خوانش فاز به طور تصادفی بین اندازهگیریها تغییر میکند - که مشخصه ضربه در اتصالات شل است. فاز ناپایدار = شل بودن. |
| انحراف تدریجی | هر نقطهای، در طول زمان | اثرات رزونانس یا حرارتی | تغییر فاز تدریجی در طول گرم شدن، نشان دهنده تغییر سختی سازه با دما (عدم همترازی حرارتی) است. |
| ثابت، غیر 0/180° | یاتاقان ۱ ↔ یاتاقان ۲ | دیسبالانس ترکیبی استاتیک + کوپل | فاز بین ۰° تا ۱۸۰° نشاندهنده ترکیبی از مؤلفههای استاتیک و کوپل است — نیاز به بالانس در دو صفحه دارد. |
Balanset-1A فاز را در 1× (قرائت F1° در حالت ویبرومتر) با استفاده از تاکومتر بهعنوان مرجع نمایش میدهد. برای مقایسهٔ فاز بین دو یاتاقان، هر یاتاقان را در همان جهت (مثلاً افقی) و با تاکومتر روی همان علامت مرجع اندازهگیری کنید. تفاوت قرائتهای فاز، نوع عیب را آشکار میکند. نیازی به نرمافزار ویژه نیست — فقط دو قرائت را از هم کم کنید.
عیب ۱: نابالانسی
علت: جابجایی مرکز جرم از محور چرخش. تلورانسهای ساخت، رسوبگذاری، فرسایش، شکستگی تیغه، از دست رفتن وزنه.
طیف: پیک غالب دقیقاً در 1× RPM. هارمونیکهای بسیار پایین. ارتعاش شعاعی. عدم تعادل نیرو با توان دوم سرعت رشد میکند؛ دامنه ارتعاش با سرعت افزایش مییابد، در حالی که رابطه دقیق آن به نزدیکی به رزونانس بستگی دارد. فاز پایدار و تکرارپذیر است.
عدم تعادل استاتیکی (تک صفحهای)
شکل موج سینوسی با پیک خالص ۱×. هر دو یاتاقان همفاز هستند. تصحیح تکصفحهای.
عدم تعادل دینامیکی (دو صفحه / کوپل)
همچنین ۱× غالب، اما یاطاقانها حدود ۱۸۰ درجه اختلاف فاز دارند. اصلاح دو صفحهای مورد نیاز است.
اقدام: انجام بالانس روتور با Balanset-1A. تلرانس درجه G به ازای هر ایزو ۱۹۴۰-۱.
عیب ۲: ناهمراستایی شفت
علت: محورهای شفتهای کوپل شده بر هم منطبق نیستند. میتوانند موازی (جابجایی) یا زاویهدار (کج) باشند، معمولاً هر دو.
ناهمترازی موازی (شعاعی)
۱× و ۲× بالا در جهت شعاعی. ۲× اغلب ≥ ۱×. تغییر فاز ۱۸۰ درجه در کوپلینگ.
ناهمترازی زاویهای — شعاعی
1× و 2× هر دو در جهت شعاعی حضور دارند — هر کدام ممکن است غالب باشد، بنابراین طیف شعاعی بهتنهایی قطعی نیست. اندازهگیری محوری تعیینکننده است.
ناهمترازی زاویهای — محوری
ارتعاش محوری ≥ 50% ارتعاش شعاعی، معمولاً تحت سلطه 1× با 2× و 3× بالارفته. فاز 180° در طول کوپلینگ در جهت محوری. این کلیدیترین اندازهگیری تمایزدهنده است.
اقدام: بالانس کردن کمکی نمیکند. دستگاه را متوقف کنید و ترازبندی شفت را انجام دهید. پس از آن، لرزش را دوباره بررسی کنید.
عیب ۳: شل بودن مکانیکی
علت: از دست دادن استحکام سازه - شل بودن پیچها، ترک در فونداسیون، فرسودگی محل قرارگیری یاتاقانها، فاصله بیش از حد مجاز.
شل بودن قطعه
"جنگلی" از هارمونیکها — ۱×، ۲×، ۳×، ۴×… تا ۱۰×+ با دامنه کاهشی. ممکن است زیرهارمونیکهای ۰.۵× را نشان دهد.
سستی سازهای
۱× و/یا ۲× غالب. هارمونیکهای بالاتر کم. ارتعاش عمودی قوی.
اقدام: پیچهای نصب را بررسی و محکم کنید. فونداسیون را بررسی کنید. همیشه شل بودن آنها را بررسی کنید. قبل از متعادل سازی.
عیب ۴: عیوب یاتاقان غلتشی
علت: ایجاد حفره، پوسته پوسته شدن، سایش روی شیارها، اجزای غلتشی یا قفس.
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
نقص حلقه بیرونی (BPFO)
سری پیکها در BPFO، ۲×BPFO، ۳×BPFO… بدون ۱× باند جانبی (حلقه ثابت). رایجترین عیب یاتاقان.
نقص حلقه داخلی (BPFI)
هارمونیکهای BPFI با باندهای کناری ±1× (حلقه چرخان، مدولاسیون ناحیه بار). الگوی باند کناری، شناسه کلیدی است.
نقص عنصر غلتشی (BSF)
هارمونیکهای BSF. 2×BSF اغلب غالب. غیرسنکرون. اغلب با آسیب رینگ همراه است.
نقص قفس (FTF)
فرکانس اصلی زیرهمزمان (FTF ≈ 0.4× سرعت شفت)؛ هارمونیکهای آن ممکن است تا بالای 1× نیز گسترش یابند. فرکانس پایین. اغلب همراه با سایر آسیبهای یاتاقان رخ میدهد.
مرحله ۱ - زیرسطحی: منطقه اولتراسونیک / نشر صوتی (تقریباً 20–60 kHz). در FFT استاندارد قابل مشاهده نیست. با انرژی اسپایک / پوشگیری (enveloping) قابل تشخیص است.
مرحله ۲ - نقص اولیه: ضربهها فرکانسهای طبیعی یاتاقان (تقریباً 500 تا 2000 هرتز) را به صدا درمیآورند؛ فرکانسهای مجزای عیب (BPFO، BPFI) با دامنهٔ کم در انتهای این مرحله ظاهر میشوند. Balanset-1A بهطور قابلاعتماد فرکانسهای مجزای عیب (دهها تا صدها هرتز) را از اواخر مرحلهٔ 2 به بعد تشخیص میدهد.
مرحله ۳ - پیشرفت کرده: هارمونیکهای چندگانه. باندهای کناری ایجاد میشوند. کف نویز بالا میرود.
مرحله ۴ - پیشرفته: نویز پهنای باند. فرکانسهای یاتاقان ممکن است در نویز ناپدید شوند. تعویض فوری.
تحلیل پوششی (دمدولاسیون) - تشخیص زودهنگام یاتاقان
تحلیل استاندارد طیف FFT عیوب یاتاقان را از اواخر مرحله 2 به بعد تشخیص میدهد. پیش از آن، ضربات یاتاقان بیش از حد ضعیف — و از نظر فرکانس بیش از حد بالا — هستند که بتوانند بالاتر از کف نویز ظاهر شوند. تحلیل پوششی (که دمدولاسیون یا تشخیص فرکانس بالا، HFD نیز نامیده میشود) تشخیص را به مراحل بسیار زودتر گسترش میدهد.
چگونه کار میکند؟
وقتی یک عنصر غلتشی به یک نقص برخورد میکند، یک پالس ضربه کوتاه تولید میکند که رزونانسهای ساختاری با فرکانس بالا (معمولاً 5 تا 20 کیلوهرتز) را تحریک میکند. این رزونانسها در هر ضربه به طور گذرا "زنگ" میزنند. تحلیل پوششی در سه مرحله انجام میشود:
- فیلتر میانگذر: باند رزونانس فرکانس بالا (مثلاً ۵ تا ۱۵ کیلوهرتز) را که در آن ضربات زنگ میزنند، جدا کنید.
- یکسوسازی و پوشته: الگوی مدولاسیون دامنه — "پوش" که قلههای زنگ را دنبال میکند — را استخراج کنید.
- FFT پوش: FFT را به سیگنال پوش اعمال کنید. نتیجه نشان میدهد که نرخ تکرار از ضربات - که برابر با فرکانسهای نقص یاتاقان (BPFO، BPFI، BSF، FTF) است.
در طیف خام، یک ضربه ضعیف در BPFO ممکن است 0.1 میلیمتر بر ثانیه تولید کند - که در میان نویز دستگاه با 2 میلیمتر بر ثانیه نامرئی است. اما همین ضربه، رزونانسی را در 8 کیلوهرتز تحریک میکند که در آن هیچ منبع ارتعاش دیگری وجود ندارد. پس از دمدولاسیون، الگوی تکرار BPFO به وضوح از یک پسزمینه تمیز پدیدار میشود.
پارامترهای مرتبط
- انرژی اسپایک (SE): اندازهگیری کلی انرژی ضربه با فرکانس بالا. مقدار روند اسکالر. مناسب برای غربالگری "برو/نرو".
- gSE / HFD / PeakVue: نامهای خاص فروشنده برای پارامترهای مشتقشده از پوش سیگنال. همه بر اساس یک اصل هستند.
- پوشگیری شتاب: Balanset-1A بر حسب سرعت (mm/s) اندازهگیری میکند. برای تحلیل کامل پوش (envelope)، یک آنالایزر تخصصی با ورودی شتاب و قابلیت فیلترسازی باندگذر ایدهآل است. با این حال، FFT دستگاه Balanset-1A همچنان میتواند فرکانسهای مجزای عیب یاتاقان را بهطور مؤثر در طیف سرعت استاندارد، از اواخر مرحلهٔ 2 به بعد، تشخیص دهد.
اقدام: روانکاری را بررسی کنید. تعویض یاتاقان را برنامهریزی کنید. دفعات نظارت را افزایش دهید.
عیب ۵: عیوب چرخدنده
علت: دندانههای ساییده شده، حفرهدار یا شکسته. خروج از مرکز چرخدنده. GMF = تعداد دندانهها × دور شفت / ۶۰.
خروج از مرکز چرخ دنده
GMF با نوارهای کناری در سرعت شفت ±1x. 1x دندهها نیز ممکن است افزایش یابد.
ساییدگی/آسیب دندانه چرخ دنده
هارمونیکهای چندگانه GMF با باندهای کناری متراکم. شدت با تعداد و دامنه باندهای کناری همبستگی دارد.
اقدام: روغن گیربکس را از نظر وجود ذرات فلزی بررسی کنید. بازرسی را برنامهریزی کنید. روند باند جانبی GMF را زیر نظر داشته باشید.
خطای 6: خطاهای الکتریکی (موتورها)
خطاهای الکترومغناطیسی باعث ایجاد ارتعاش در ... میشوند. ۲× فرکانس خط (۱۰۰ هرتز روی شبکههای ۵۰ هرتز، ۱۲۰ هرتز روی ۶۰ هرتز). آزمایش بحرانی: لرزش از بین میرود فوراً وقتی برق قطع میشود. خطاهای مکانیکی به تدریج از بین میروند.
- خروج از مرکز استاتور: فرکانس خط ۲×، دامنه ثابت.
- عیوب میله روتور: نوارهای کناری اطراف سرعت کاری 1× که با فاصلهٔ فرکانس عبور قطب (لغزش × تعداد قطبها — معمولاً 0.5 تا 2 هرتز، بنابراین برای تفکیک آنها به تفکیکپذیری فرکانسی دقیق نیاز است) قرار دارند. یک فرکانس عبور میلهٔ روتور (تعداد میلهها × سرعت شفت) همراه با نوارهای کناری دو برابر فرکانس خط نیز ممکن است ظاهر شود.
- پای نرم: وقتی پایههای موتور به صورت جداگانه شل میشوند، ارتعاش تغییر میکند.
عیب ۷: مشکلات تسمه گردان
علت: تسمههای فرسوده، ناهمتراز یا با کشش نامناسب. محرکهای تسمهای در فرکانس خاصی ارتعاش ایجاد میکنند. فرکانس عبور تسمه, که معمولاً فرکانسی زیرسنکرون (کمتر از ۱ برابر سرعت شفت) دارد، زیرا تسمه بلندتر از محیط پولی است.
امضاهای رایج کمربند
- ساییدگی/خرابی تسمه: پیکها در فرکانس تسمه (fتسمه) و هارمونیکهای آن (۲×، ۳×، ۴× f)تسمه). فرکانس اصلی زیر سرعت 1× شفت ظاهر میشود — یک پیک زیرهمزمان شاخص کلیدی است؛ هارمونیکهای بالاتر میتوانند تا بالای 1× نیز گسترش یابند.
- عدم تنظیم تسمه: ارتعاش محوری بالا در سرعت شفت ۱× و ۲×. مشابه عدم همترازی شفت اما محدود به ماشینهای تسمهای.
- کشش نامناسب: لرزش زیاد ۱ برابر که با تنظیم کشش تسمه به طور چشمگیری تغییر میکند. تسمههای خیلی سفت بار یاتاقان را افزایش میدهند؛ تسمههای شل باعث ضربه زدن و پیک فرکانس تسمه میشوند.
- رزونانس: فرکانس طبیعی تسمه ("لرزش تسمه") میتواند در صورتی که رزونانس دهانه تسمه با سرعت عملیاتی همزمان شود، تحریک شود. این فرکانس به صورت یک پیک پهن در فرکانس طبیعی تسمه قابل مشاهده است.
اقدام: وضعیت تسمه، میزان کشش و تراز پولی را بررسی کنید. تسمههای فرسوده را تعویض کنید. برای مشکلات مکرر، تراز پولی را با ابزار لیزری یا خطکش بررسی کنید.
عیب ۸: کاویتاسیون پمپ
علت: حبابهای بخار تشکیل میشوند و هنگامی که فشار محلی به زیر فشار بخار مایع کاهش مییابد - معمولاً در مکش پمپ - به شدت فرو میریزند. هر فروپاشی حباب یک ضربه کوچک ایجاد میکند. هزاران فروپاشی در ثانیه یک نویز پهن باند مشخص ایجاد میکند.
امضای طیفی
- انرژی پهنباند: برخلاف عیوب مکانیکی (که اوجهای مجزا ایجاد میکنند)، کاویتاسیون یک کف نویز بالارفته و نامنظم ایجاد میکند که در یک باند فرکانسی وسیع پخش شده است — در نمودار زیر، از حدود 200 هرتز تا لبهٔ محدودهٔ نمایشدادهشده. طیف بهجای اوجهای تیز، شبیه یک «برآمدگی» یا فلات بالارفته به نظر میرسد.
- تصادفی، غیر دورهای: هیچ هارمونیکی وجود ندارد، هیچ ارتباطی با سرعت شفت ندارد. این صدا شبیه صدای "شن" یا "تق تق" است - حتی بدون ابزار دقیق هم قابل شنیدن است.
- اثرات فرکانس پایین: کاویتاسیون شدید همچنین ممکن است باعث ناپایداری در 1x و نویز فرکانس پایین پهن باند ناشی از آشفتگی جریان شود.
اقدام: فشار مکش را افزایش دهید (پمپ را پایینتر بیاورید، شیر مکش را باز کنید، تلفات لوله مکش را کاهش دهید). NPSH را بررسی کنیدموجود است در مقابل NPSHمورد نیاز. در صورت امکان سرعت پمپ را کاهش دهید. کاویتاسیون باعث آسیب سریع فرسایش میشود - آن را نادیده نگیرید.
عیب ۹: چرخش روغن و شلاق روغن (یاتاقانهای ژورنال)
علت: ناپایداری فیلم سیال در یاتاقانهای ژورنال (بوشی). گوهٔ فیلم روغن، شفت را وادار میکند در فرکانس سابسنکرون در داخل لقی یاتاقان مدار بزند. این پدیده با عیوب یاتاقانهای غلتشی متفاوت است و تنها در یاتاقانهای ساده/ژورنال رخ میدهد. نمایش مدار شفت (Shaft orbit) — F8 — نمودارها → برگهٔ F6-Orbit روی Balanset-1A — روش کلاسیک برای مشاهده رفتار یاتاقان ژورنال است.
ویرل روغن
- فرکانس: تقریباً ۰.۴۲× تا ۰.۴۸× سرعت شفت (اغلب به صورت ~0.43× ذکر میشود). این یک پیک زیرسنکرون است که سرعت شفت را دنبال میکند - اگر RPM افزایش یابد، فرکانس چرخش به طور متناسب افزایش مییابد.
- طیف: یک پیک واحد در حدود ۰.۴۳ برابر که با سرعت تغییر میکند. دامنه ممکن است متوسط باشد.
- وضعیت: پیشنشانه پدیده شلاق روغن. معمولاً بلافاصله مخرب نیست اما نشاندهنده ناپایداری است.
شلاق روغن
- فرکانس: قفل شدن روی روتور اول فرکانس طبیعی (سرعت بحرانی). برخلاف چرخش، این نوع چرخش سرعت شفت را دنبال نمیکند - فرکانس با تغییر دور در دقیقه ثابت میماند.
- طیف: پیک زیرسنکرون بزرگ در اولین سرعت بحرانی روتور. دامنه میتواند بسیار بالا باشد — مخرب.
- وضعیت: خطرناک. اقدام فوری لازم است. میتواند منجر به از بین رفتن یاتاقان و آسیب به شفت شود.
هر دو پیکهای زیرهمزمان تولید میکنند، اما: چرخش روغن در حدود ~0.42–0.48× قرار میگیرد (نه دقیقاً نیممرتبه)، در حالی که سستی دقیقاً در 0.5×، 1.5×، 2.5× پیک تولید میکند — کسرهای نیممرتبه دقیق. هر دو با تغییر سرعت شفت، از آن پیروی میکنند؛ آن یکی که نه دنبال کردن سرعت است شلاق روغنی، که روی اولین فرکانس بحرانی روتور قفل میشود. چرخش روغن (oil whirl) فقط در یاتاقانهای لغزشی رخ میدهد — اگر ماشین دارای یاتاقانهای غلتشی باشد، نمیتواند چرخش روغن باشد.
اقدام: برای چرخش روغن: لقی یاتاقان، ویسکوزیته روغن و بار را بررسی کنید. بار یاتاقان را افزایش دهید یا ویسکوزیته روغن را تغییر دهید. برای شلاق روغن: سرعت را فوراً کاهش دهید زیر آستانه بحرانی. با یک متخصص دینامیک روتور مشورت کنید.
ISO 10816 شدت ارتعاش — جدول طبقهبندی
ISO 10816-1 (بخش عمومی مجموعهٔ استاندارد ISO 10816، که با ISO 20816 جایگزین شده اما همچنان بهطور گسترده مورد استناد قرار میگیرد) نواحی شدت ارتعاش را برای چهار کلاس ماشین تعریف میکند. ارتعاش بهصورت سرعت بر حسب mm/s RMS روی محفظهٔ یاتاقان اندازهگیری میشود. جدول زیر تمام مرزهای ناحیهای برای هر چهار کلاس را نشان میدهد — از آن بهعنوان مرجعی سریع هنگام ارزیابی اندازهگیریها استفاده کنید. توجه داشته باشید که ISO 10816-3 (که اکنون ISO 20816-3 نام دارد) و ماشینهای صنعتی بالای 15 کیلووات با سرعت 120 تا 15,000 دور در دقیقه را پوشش میدهد، از طرحی متفاوت استفاده میکند — دو گروه ماشین با کلاسهای تکیهگاه صلب یا انعطافپذیر — بهجای کلاسهای I تا IV که در اینجا نشان داده شدهاند.
| کلاس ماشین | منطقه الف خوب |
منطقه ب قابل قبول |
منطقه ج هشدار |
منطقه د خطر |
|---|---|---|---|---|
| کلاس اول ماشینهای کوچک ≤ ۱۵ کیلووات (پمپ، فن، کمپرسور) |
≤ ۰.۷۱ | ۰.۷۱ – ۱.۸ | ۱.۸ – ۴.۵ | > 4.5 |
| کلاس دوم ماشینهای متوسط ۱۵ تا ۷۵ کیلووات (بدون نیاز به فونداسیون خاص) |
≤ ۱٫۱۲ | ۱.۱۲ – ۲.۸ | ۲.۸ – ۷.۱ | > 7.1 |
| کلاس سوم ماشینهای بزرگ > 75 کیلووات (فونداسیون صلب) |
≤ ۱.۸ | ۱.۸ – ۴.۵ | ۴.۵ – ۱۱.۲ | > 11.2 |
| کلاس چهارم ماشینهای بزرگ > 75 کیلووات (فونداسیون انعطافپذیر، مثلاً قاب فولادی) |
≤ ۲.۸ | ۲.۸ – ۷.۱ | ۷.۱ – ۱۸ | > 18 |
مرحله ۱: کلاس دستگاه خود را بر اساس قدرت و نوع فونداسیون تعیین کنید.
مرحله ۲: سرعت کلی ارتعاش (mm/s RMS) را در هر محفظه یاتاقان در جهت شعاعی اندازهگیری کنید.
مرحله ۳: منطقه را پیدا کنید. منطقه الف = تازه راهاندازی شده یا عالی. منطقه ب = عملکرد طولانی مدت نامحدود. منطقه ج = فقط برای دورههای محدود قابل قبول است — برنامه تعمیر و نگهداری را تنظیم کنید. منطقه د = آسیب در حال وقوع است - در اسرع وقت دستگاه را متوقف کنید.
به یاد داشته باشید: روندها از مقادیر مطلق اهمیت بیشتری دارند. دستگاهی که با 2.4 mm/s کار میکند (منطقه B برای کلاس II) و قبلاً 1.2 mm/s بوده، دو برابر شده است — حتی اگر هنوز «قابل قبول» باشد، علت را بررسی کنید. حالت ویبرومتر (F5) دستگاه Balanset-1A سرعت کلی V1s را برای ارزیابی فوری منطقه نمایش میدهد.
استاندارد ISO 10816 رسماً توسط استاندارد ISO 20816 (منتشر شده در سالهای ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۲) جایگزین شد. مرزهای ناحیه برای اکثر انواع ماشینآلات مشابه باقی میمانند، اما ISO 20816 معیارهای ارزیابی برای جابجایی را اضافه کرده و بخشهای ویژه ماشینآلات را گسترش میدهد. در عمل، مقادیر ISO 10816 همچنان مرجع استاندارد صنعتی هستند. هم Balanset-1A و هم اکثر برنامههای ارتعاش صنعتی هنوز از نواحی ISO 10816 استفاده میکنند.
از اندازهگیری تا پایش
تحلیل روند
یک طیف واحد، یک تصویر لحظهای است. قدرت تحلیل ارتعاش تحلیل روند - ردیابی تغییرات در طول زمان.
- ایجاد یک خط پایه: تجهیزات جدید یا شناختهشده سالم را اندازهگیری کنید. طیفها را ذخیره کنید — F6 — Reports بایگانی، اندازهگیریها و گزارشهای HTML را ذخیره میکند.
- فواصل زمانی را تعیین کنید: بحرانی: هفتگی. استاندارد: ماهانه. کمکی: فصلی.
- تکرارپذیری را تضمین کنید: همان نقاط، همان جهتها، همان شرایط عملیاتی.
- پیگیری تغییرات: افزایش ۲ برابری نسبت به سطح پایه، حتی اگر در ناحیه ISO A باشد، قابل توجه است.
- از مسیرهای اندازهگیری استفاده کنید: Balanset-1A F9 — Route Inspection دورهای اندازهگیری قابلتکرار را هدایت میکند و قرائتها را در برابر زونهای ISO 10816-1 روندیابی میکند.
الگوریتم تصمیمگیری
- یک طیف با کیفیت (نمودارهای F8، شعاعی + محوری) دریافت کنید.
- بلندترین قله را شناسایی کنید - این مشکل غالب است.
- مطابقت با نوع خطا:
- ۱× غالب است → دیسبالانس → بالانس با Balanset-1A.
- ۲× غالب + ارتعاش محوری زیاد → ناهمترازی ← تنظیم مجدد شفتها.
- هارمونیکهای زیاد → شل بودن → بررسی و سفت کردن.
- پیکهای غیرهمزمان → یاتاقان → برنامهریزی تعویض.
- GMF + باندهای کناری → دنده → روغن را بررسی کنید، گیربکس را بررسی کنید.
- ابتدا عیب اصلی را برطرف کنید - علائم ثانویه اغلب از بین میروند.
آنالایزر ارتعاش + بالانسر
آنالایزر طیف FFT دو کاناله، ویبرومتر، بالانس تکصفحهای & دوصفحهای، تلورانس ISO 1940 — همه در یک کیت قابلحمل.
Balanset-1A → Balanset-4A →سوالات متداول — تحلیل ارتعاش
▸ آنالیز ارتعاش چیست؟
▸ چگونه میتوانم عدم تعادل را از ناهمترازی تشخیص دهم؟
▸ فرکانسهای خرابی یاتاقان چیست؟
▸ سطح ارتعاش خوب چیست؟
▸ آیا Balanset-1A میتواند آنالیز ارتعاش انجام دهد؟
▸ شکل موج زمانی در مقابل طیف FFT؟
▸ هر چند وقت یکبار باید ارتعاش را اندازه گیری کنم؟
▸ چه چیزی باعث ارتعاش 0.5× (زیر هارمونیک) میشود؟
اول تشخیص دهید — سپس بالانس کنید
Balanset-1A هم یک آنالایزور ارتعاش دو کاناله و هم یک دستگاه بالانس میدانی دقیق است. عیب را از روی طیف شناسایی کنید، سپس آن را برطرف کنید — همه با یک دستگاه.
تجهیزات را مرور کنید →
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko مهندس تحلیل ارتعاشات و بنیانگذار و مدیرعامل Vibromera است. او بیش از 15 سال است که تجهیزات دوار را در محل کار بالانس میکند، نه روی میز آزمایش: مالچرها، فنهای صنعتی، سنگشکنها، سانتریفیوژها، شفتها و اسپیندلها. دستگاههای Balanset دقیقاً از دل همین کار بیرون آمدند — آنها بهعنوان ابزاری طراحی شدند که متخصص بتواند آن را تا کنار ماشین ببرد و بهتنهایی، در محل، از آن استفاده کند، نه بهعنوان تجهیزات آزمایشگاهی. Vibromera در سال 2017 تأسیس شد و از سال 2023 در پورتوی پرتغال مستقر است. توسعه، مونتاژ و پشتیبانی خط Balanset همگی همینجا انجام میشود. دستگاه شاخص، Balanset-1A است؛ یک آنالایزر قابل حمل برای بالانس تکصفحهای و دوصفحهای و برای تشخیص ارتعاش. Nikolai شخصاً در پشتیبانی مشتریان، در حل موارد دشوار بالانس و در توسعه نرمافزار مشارکت دارد. او با مشتریان در سراسر جهان و به هر زبانی کار میکند.
0 Comment