درک هارمونیکها در تحلیل ارتعاش
چرا مضارب صحیح سرعت شفت در طیفهای ارتعاش ظاهر میشوند — و چگونه الگوی هارمونیکهای 1×، 2×، 3×… ماهیت دقیق عیوب ماشینآلات را از عدم تعادل و ناهمسوئی تا شل بودن و سایش نشان میدهد.
محاسبهی فرکانس هارمونیک
هارمونیکها و فرکانسهای نقصان مشترک را برای هر سرعت شفت محاسبه کنید.
طیف هارمونیک
نقشهٔ فرکانس بصری و جدول کامل هارمونیک
مشاهده فرکانسهای هارمونیک
الگوهای امضای خطا — شناسایی سریع
هر نقصی در ماشینآلات الگوی هارمونیک مشخصی ایجاد میکند که در طیف ارتعاش قابل مشاهده است.
| شرایط نقص | هارمونیکهای غالب | الگوی دامنه | جهت | رفتار فازی | ویژگی متمایزکننده |
|---|---|---|---|---|---|
| نامتعادلی جرم | یک ضرب | ۱× ≫ سایر موارد | شعاعی | پایدار؛ دنبالکننده لکه سنگین | تکاوج تمیز؛ متناسب با سرعت به توان ۲ |
| شفت خمیده | ۱× + ۲× | هر دو بالا | محوری + شعاعی | ۱× فاز ۱۸۰ درجه بین دو سر (محوری) | محور بالا 1×؛ با بالانس قابل اصلاح نیست |
| ناهمترازی زاویهای | ۱× (محوری) | ارتفاع محوری ۱× در محل اتصال | محوری غالب | ۱۸۰ درجه در امتداد کوپلینگ (محوری) | محوری ۱× در محل اتصال > شعاعی |
| نابرابری موازی | ۲× (شعاعی) | ۲× ≈ یا > ۱×؛ ممکن است ۳× ظاهر شود | رادیال غالب | ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ (محوری) | نسبت ۲ به ۱ به ۱ تشخیصی است. |
| شل بودن — ساختاری (نوع A) | یک ضرب | جهتی — بالاتر در جهت شل | جهتی | ناپایدار؛ ممکن است سرگردان شود | شدت با گشتاور پیچ تغییر میکند. |
| شل بودن — چرخشی (نوع B) | ۱×، ۲×، ۳×…n× | سری هارمونیک غنی + ½× | شعاعی | ناپایدار؛ بیثبات | زیرآهنگها (½×، ⅓×) عامل تمایز کلیدی هستند. |
| لقی — نشیمنگاه یاتاقان (نوع C) | هارمونیکهای زیاد + زیر | افزایش نویز کف با چندین قله | شعاعی | بسیار ناپایدار | افزایش سطح نویز پهنباند |
| نرمی پا | ۱× + ۲× | تغییرات ۱× با گشتاور پیچ | دومینانت عمودی | جابجاییها هنگام سفت کردن پیچ | تغییرات دامنه ۱× هنگام شل شدن پیچها بهصورت جداگانه |
| ساییدگی روتور (خفیف، جزئی) | ½×، 1×، 2×…n× | هارمونیکهای مرتبهٔ بالا | شعاعی | غیرقابلپیشبینی؛ سرگردانی حرارتی | زیرهارمونیکهای ½× و ⅓×؛ سرگردانی بردار حرارتی |
| ساییدگی روتور (حلقوی کامل) | نیم×، یکسوم×، یکچهارم× غالب | زیرآهنگها > ۱× | شعاعی | هرجومرجی | حکمرانی زیرهمزمان؛ تقدیم معکوس |
| چرخش روغن | ۰.۴۲–۰.۴۸× | اوج زیرهمزمان درست زیر ½× | شعاعی | پیشگردی پیشرونده | ردیابی فرکانس در حدود ۰.۴۳× دور در دقیقه؛ وابسته به سرعت |
| شلاق نفتی | ≈ اولین نقد | در اولین بحرانی قفل میشود، صرفنظر از سرعت | شعاعی | پیشگردی پیشرونده | قفلهای فرکانسی؛ در صورت عدم رسیدگی فاجعهبار هستند |
| شبکهٔ دنده | GMF، ۲×GMF، ۳×GMF | GMF = #teeth × RPM + sidebands | محوری + شعاعی | مربوط نمیشود (اجباری) | باندهای جانبی در سرعت شفت، دندهی آسیبدیده را شناسایی میکنند. |
| گذر تیغهای/پَرهای | BPF، ۲×BPF | BPF = تیغههای # × RPM | محوری + شعاعی | مربوط نمیشود (اجباری) | طبیعی؛ دامنه بالا = مشکل در تخلیه یا تشدید |
| تغییرمکان استاتور | ۲FL (۱۰۰/۱۲۰ هرتز) | غالب بر فرکانس خط ×۲ | شعاعی | مربوط نمیشود | با قطع برق بلافاصله ناپدید میشود |
| عیب میل شاسیبلند | ۱× با باندهای جانبی عبور از قطب | باندهای جانبی در فرکانس لغزش × قطبها | شعاعی | مدوله شده | زوم اطراف 1× نوارهای جانبی با فواصل یکنواخت را نشان میدهد. |
| مبتنی بر VFD | هارمونیکهای فرکانس سوئیچینگ | اوجهای غیرهمزمان در فرکانس PWM | شعاعی | مربوط نمیشود | فرکانس مستقل از سرعت شفت |
| فرکانس | عنوان | علل شایع | شدت |
|---|---|---|---|
| ۰.۴۲–۰.۴۸× | چرخش روغن | باربری ناکافی؛ بازی بیش از حد؛ شفت سبک | حساس — میتواند منجر به شلاق نفتی شود |
| ½× (۰.۵۰×) | نیمسفارش | سایش، شل بودن (نوع B/C)، ترکخوردگی شفت (ندر)، مشکلات تسمه | مهم — فوراً بررسی کنید |
| ⅓× (۰٫۳۳×) | فرزند سوم | سایش حلقوی کامل؛ شلشدگی شدید؛ ناپایداری ناشی از سیال | شدید — وضعیت خطرناک |
| یکچهارم × (۰٫۲۵×) | فرمانده یکچهارم | گردش کامل با مدار قفلشده؛ شلشدگی شدید | بسیار شدید — ممکن است نیاز به خاموشی باشد |
| ۱.۵× (۳/۲×) | سفارش ۳/۲ | گرداب روغن همراه با عدم تعادل | به دقت زیر نظر داشته باشید |
| ۲.۵×، ۳.۵×… | خانوادهٔ نیمفرمان | شل بودن با جزء مالش قوی | مکانیسمهای ترکیبی نقص |
تعریف: هارمونیک چیست؟
در تحلیل ارتعاش، یک هارمونیک فرکانسی است که مضربی صحیح و دقیق از یک فرکانس پایه است. در ماشینآلات چرخان، فرکانس پایه معمولاً سرعت دوران شفت است که به آن هارمونیک اول یا یک ضرب. هارمونیکهای بعدی مضربی از عدد صحیح هستند: 2× (دو برابر سرعت شفت)، 3× (سه برابر)، و غیره. این فرکانسها همچنین به نام سفارشها سرعت دویدن، یا هارمونیکهای همگام زیرا آنها دقیقاً با چرخش شفت همزمان شدهاند.
برای مثال، اگر موتوری با سرعت دورانی ۱۸۰۰ دور در دقیقه (۳۰ هرتز) کار کند، هارمونیکهای آن در فرکانسهای ۶۰ هرتز (۲×)، ۹۰ هرتز (۳×)، ۱۲۰ هرتز (۴×)، ۱۵۰ هرتز (۵×) و غیره ظاهر میشوند. سلسله هارمونیکها از نظر تئوری بینهایت است، اما در عمل دامنه در مرتبههای بالاتر کاهش مییابد و تنها چند هارمونیک اول اطلاعات تشخیصی را حمل میکنند.
هارمونیکها مضربی صحیح از سرعت شفت هستند (×۲، ×۳، ×۴...). زیرهمصداها مúltiplهای کسری (½×، ⅓×، ¼×) هستند و همیشه نشاندهنده مشکلات مکانیکی شدید میباشند. اوجهای غیرهمزمان فرکانسهایی که به سرعت شفت بیارتباط هستند — مانند فرکانسهای خطای یاتاقان, ، فرکانسهای شبکه دندهای، فرکانس خط (۵۰/۶۰ هرتز)، یا فرکانسهای طبیعی — و نیازمند رویکردهای تشخیصی متفاوتی هستند. یک قله در ۳٫۵۷× دور در دقیقه هارمونیک نیست؛ احتمالاً فرکانس نقص یاتاقان است.
چرا هارمونیکها تولید میشوند؟
در یک سیستم کاملاً خطی که توسط یک نیروی سینوسی خالص تحریک میشود (مانند یک روتور کاملاً متعادل و کاملاً همراستا در یاتاقانهای بینقص)، تنها پایهٔ ۱× نمایان میشود. ماشینآلات واقعی هرگز کاملاً خطی نیستند. هارمونیکها هرگاه شکلموج ارتعاش از موج سینوسی خالص منحرف شود ظاهر میشوند — هرگاه پاسخ سیستم غیرخطی یا خود تابع اجباری غیرسینوسی است.
ریاضیات: قضیه فوریه
نظریه فوریه بیان میکند که هر شکل موج دورهای — هرچقدر هم پیچیده باشد — را میتوان به مجموعی از موجهای سینوسی در فرکانس پایه و مضارب صحیح آن تجزیه کرد، که هر یک دارای دامنه و فاز مشخصی هستند. الگوریتم FFT (تبدیل سریع فوریه) که در تحلیلگرهای ارتعاش بهکار میرود، این تجزیه را بهصورت محاسباتی انجام میدهد و محتوای هارمونیک سیگنال را آشکار میسازد.
یک موج سینوسی خالص تنها یک مؤلفه فرکانسی دارد. یک موج مربعی شامل همه هارمونیکهای فرد (۱×، ۳×، ۵×، ۷×…) است که دامنههای آنها به صورت ۱/n کاهش مییابد. یک موج دندانهارهای شامل همه هارمونیکهاست که دامنههای آنها به صورت ۱/n کاهش مییابد. شکل خاص اعوجاج تعیین میکند کدام هارمونیکها ظاهر شوند — این همان چیزی است که تحلیل هارمونیک را از نظر تشخیصی بسیار قدرتمند میسازد.
مکانیسمهای فیزیکی تولید هارمونیکها
- برش / قطع شکل موج: وقتی حرکت شفت بهصورت فیزیکی محدود میشود (محفظه یاتاقان، تماس سایشی)، شکل موج حاصل بریده میشود و هارمونیکها تولید میگردند. برش شدیدتر، هارمونیکهای بیشتری ایجاد میکند.
- سفتی نامتقارن: اگر سفتی سیستم بین نیمههای مثبت و منفی چرخه ارتعاش متفاوت باشد (باز و بسته شدن ترک شفت، ناهمترازی که سفتی کششی/فشاری متفاوتی ایجاد میکند)، هارمونیکهای زوج (2×، 4×، 6×) نیز تولید میشوند.
- رویدادهای برخوردی: تأثیرات دورهای (پیچهای شل، ضربههای ناشی از نقص یاتاقان) شکلموجهای تیز و کوتاهمدت تولید میکنند که از نظر محتوای هارمونیک بسیار غنی هستند — درست مانند چگونگی تولید هارمونیکهای فراوان توسط چوب استیک درام.
- نیروهای بازگردانی غیرخطی: وقتی سفتی با جابجایی تغییر میکند (یاتاقانها تحت بار متغیر، پایههای لاستیکی با نرخ پیشرونده)، پاسخ به نیروی سینوسی شامل هارمونیکها است.
- برانگیختگی پارامتریک: وقتی خواص سیستم بهطور دورهای با فرکانسی مرتبط با سرعت شفت تغییر میکنند، میتوانند هارمونیکها و زیرهارمونیکهای فرکانس برانگیختگی را تولید کنند.
الگوی حضور هارمونیکها، میزان نسبی شدت آنها و هارمونیکهای غایب به تحلیلگر نشان میدهد که چه مکانیزم فیزیکی غیرخطیبودن را ایجاد میکند. تحلیلگران باتجربه ساختار کامل هارمونیکی طیف را بررسی میکنند — نه فقط سطح کلی ارتعاش — تا مکانیزمهای خاص خرابی را شناسایی کنند.
امضاهای عیب دقیق — الگوهای هارمونیک
۱× غالب — عدم تعادل
یک قلهٔ غالب در 1× با هارمونیکهای بالاتر حداقلی، امضای کلاسیک نامتعادلی جرمی. نیروی نامتعادل ذاتاً سینوسی است (با محور با فرکانس ۱× میچرخد)، که در حوزهٔ فرکانس یک پیک تکی تمیز تولید میکند.
جزئیات تشخیصی
- دامنه: متناسب با سرعت به توان ۲ (سرعت دو برابر → ضریب ۴ برابر) و متناسب با جرم ناهمتراز
- Phase: پایدار، قابل تکرار، تکمقداری. تغییرات با افزودن وزن آزمایشی بهطور قابل پیشبینی رخ میدهد — این اساس همه توازنسازی رویهها
- جهت: عمدتاً شعاعی؛ ضریب محوری ۱× پایین است مگر اینکه روتور دارای پیشآمدگی قابلتوجهی باشد.
- تأیید: پاسخ به وزنهای آزمایشی عدم تعادل را تأیید میکند. اگر 1× به وزنهای آزمایشی پاسخ نداد، به شفت خمیده، نامتقارن بودن یا تشدید توجه کنید.
چندین عامل باعث ایجاد 1× بالا میشوند که با بالانس قابل اصلاح نیستند: شفت خمیده، نامتقارن بودن شفت، انحراف الکتریکی روی پروبهای مجاورت، انحنا روتور ناشی از اثرات حرارتی، نامتقارن بودن کوپلینگ و رزونانس تشدید. همیشه قبل از اقدام به بالانس، تشخیص را تأیید کنید.
۲× غالب — ناهماهنگی
یک هارمونیک دوم قوی، که اغلب از نظر دامنه با پیک 1× قابل مقایسه یا از آن فراتر است، نشانگر اصلی است. ناهمراستایی شفت. نابههمترازی باعث میشود شفت در هر دور از مسیر غیرسینوسی عبور کند و اعوجاجی ایجاد شود که هارمونیکهای مضربی از ۲× و گاهی بالاتر را تولید میکند.
نامتقارن در مقابل همراستا نبودن
- نابهجایی زاویهای: محورهای مرکزی شفتها در کوپلینگ با زاویهای نسبت به هم تقاطع دارند. این امر باعث ایجاد ارتعاش محوری درجه یک بالا میشود. فاز در سراسر کوپلینگ نشاندهنده جابهجایی تقریباً ۱۸۰ درجه در جهت محوری است.
- نوسان همزمان (تغییر مکان): محورهای مرکزی شفتها موازی اما جابهجا هستند. این امر باعث تولید ارتعاش شعاعی با فرکانس ۲× میشود که اغلب شدت آن برابر یا بیشتر از ارتعاش ۱× است. در موارد شدید، ارتعاشهای ۳× و ۴× نیز ایجاد میشوند. اختلاف فاز شعاعی در سرتاسر کوپلینگ حدود ۱۸۰ درجه است.
- مجموع: در عمل، هر دو معمولاً همزمان وجود دارند و ترکیبی از امضاها را تولید میکنند.
نسبت ۲×/۱× به عنوان یک شاخص تشخیصی
| نسبت ۲×/۱× | وضعیت محتمل | اکشن |
|---|---|---|
| کمتر از ۰.۲۵ | نرمال؛ ۲× در بیشتر دستگاهها در سطح پایین موجود است | هیچ اقدامی لازم نیست |
| ۰.۲۵ – ۰.۵۰ | ترازنامناسبی جزئی ممکن است؛ برای برخی از انواع کوپلینگ طبیعی است. | تراز را بررسی کنید؛ با خط مبنا مقایسه کنید. |
| ۰.۵۰ – ۱.۰۰ | نابرابری قابلتوجه محتمل است | ترازبندی دقیق لیزری را انجام دهید |
| ۱.۰۰ | نابرابری شدید؛ ۲× از ۱× فراتر میرود | فوری — تراز مجدد؛ بررسی کوپلینگ و تنش لوله |
هارمونیکهای چندگانه — شلّی مکانیکی
یک سری غنی از هارمونیکهای سرعت دویدن (1×، 2×، 3×، 4×، 5×… تا 10× یا بیشتر) نشان میدهد شلشدگی مکانیکی. تأثیرات، لرزش و چرخههای غیرخطی تماس/جداشدن اعوجاج شدید شکل موج ایجاد میکنند که به چندین مؤلفه هارمونیک تجزیه میشود.
سه نوع شل بودن
- نوع A — سازهای: اتصال شل بین ماشین و شالوده (پای شل، پایه ترکخورده، پیچهای مهاری شل). موجب ایجاد نیروی جهتدار ۱× (بیشتر در جهت شل). آزمایش کلیدی: سفت یا شل کردن هر پیچ بهطور جداگانه در حالی که دامنه ۱× را زیر نظر دارید.
- نوع B — مؤلفه: لایر یاتاقان شل در کلاهک، کلاهک شل روی بدنه، clearance بیش از حد یاتاقان. تولید خانواده هارمونیکها، اغلب همراه با زیرهارمونیکها (½×). زیرهارمونیکها عامل اصلی تمایز از ناهمسوئی هستند.
- نوع C — نشیمنگاه یاتاقان: المنتور شل بر روی شفت، هاب کوپلینگ شل، clearance بیش از حد یاتاقان که باعث تابخوردن روتور میشود. تولید هارمونیکهای متعدد با افزایش سطح نویز گسترده.
وجود زیرهارمونیکها (½×، ⅓×) قابلاعتمادترین معیار تمایز بین شل بودن و ناهمسوئی است. نابههمترازی هارمونیکهای مضربی از ۲× و ۳× را تولید میکند اما به ندرت هارمونیکهای فرعی ایجاد میکند. شلبودگی (نوع B و C) بهطور مشخص هارمونیک مضربی از ½× را تولید میکند، زیرا روتور در یک نیمگردش با یک سمت یاتاقان تماس پیدا میکند و در نیمگردش بعدی به سمت دیگر بازمیگردد — الگویی که هر دو گردش یکبار تکرار میشود، از این رو ½×.
شرایط دیگر تولید هارمونیک
شفت خمیده
تولید هر دو حالت ارتعاش ۱× و ۲× با مؤلفه محوری بالا. برخلاف ناهماهنگی، شفت خمیده ارتعاش ۱× را نشان میدهد که با بالانس کردن قابل اصلاح نیست (بیهممرکزی هندسی، نه توزیع جرم) و دارای اختلاف فاز محوری حدود ۱۸۰ درجه بین دو انتهای شفت است. ارتعاش ۲× از سختی نامتقارن ناشی میشود که با باز و بسته شدن خمیدگی در حین چرخش ایجاد میشود.
ماشینآلات رفت و برگشتی
موتورها، کمپرسورها و ماشینهای رفتوبرگشتی ذاتاً طیف غنی هارمونیک تولید میکنند، زیرا حرکت پیستون و میللنگ اساساً غیرسینوسی است. الگوی هارمونیک به تعداد سیلندرها، ترتیب شعلهور شدن و نوع کورس (دو کورس در مقابل چهار کورس) بستگی دارد.
مالش روتور
یک تماس جزئی (تماس در بخشی از هر چرخش) هارمونیکهای مرتبهٔ بالا فراوانی تولید میکند — گاهی تا ۱۰×، ۲۰× یا بیشتر. یک تماس حلقوی کامل (تماس پیوستهٔ ۳۶۰ درجه) از طریق سازوکارهای پیشتکان معکوس، زیرهارمونیکهای غالب (½×، ⅓×، ¼×) را تولید میکند.
مشکلات الکتریکی در موتورها
موتورهای AC ارتعاشهایی را در مضربی از فرکانس خط (۵۰ یا ۶۰ هرتز) و بهطور مستقل از سرعت شفت تولید میکنند. رایجترین آن ۲× فرکانس خط است (۱۰۰ هرتز در سیستمهای ۵۰ هرتز، ۱۲۰ هرتز در سیستمهای ۶۰ هرتز). این یک هارمونیک از سرعت شفت نیست — بلکه هارمونیک فرکانس خط است که کلید تمایز ارتعاش الکتریکی از ارتعاش مکانیکی است. آزمایش قطعی برق قطعی است: ارتعاش الکتریکی بلافاصله پس از قطع برق کاهش مییابد، ارتعاش مکانیکی در حین کاهش سرعت ادامه مییابد.
عیوب میله روتور باندهای جانبیای در اطراف 1× با فاصلهای برابر با فرکانس عبور قطب (فرکانس لغزش × تعداد قطبها) ایجاد میکنند. این باندهای جانبی بسیار به 1× نزدیک هستند (در بازه 1–5 هرتز)، که برای تفکیک آنها نیاز به تحلیل FFT با بزرگنمایی وضوح بالا است.
فرکانسهای غیرهمزمان — هارمونیکهای واقعی نیستند
چند فرکانس مهم گاهی با هارمونیکها اشتباه گرفته میشوند، اما در واقع مستقل از سرعت شفت هستند:
| نوع فرکانس | فرمول | رابطه با RPM | Notes |
|---|---|---|---|
| فرکانسهای خطای یاتاقان | BPFO، BPFI، BSF، FTF | ضربهای غیرصحيح (مثلاً 3.57×، 5.43×) | همیشه غیرهمزمان؛ بستگی به هندسه یاتاقان دارد |
| فرکانس مش دنده | GMF = #teeth × RPM | پوکر اما با مرتبهای بسیار بالا | از نظر فنی یک هارمونیک است اما بهطور جداگانه تحلیل میشود. |
| گذر تیغهای/پَرهای | BPF = تیغههای # × RPM | ضرب صحیح | طبیعی؛ دامنهٔ بیش از حد نشاندهندهٔ مشکل است. |
| فرکانس شبکه | فرکانس خط = ۵۰ یا ۶۰ هرتز | مرتبط با RPM نیست | الکتریکی؛ با قطع برق ناپدید میشود |
| فرکانسهای طبیعی | فn √(k/m)/2π | اصلاح شد؛ مربوط به RPM نیست. | فرکانس ثابت بدون توجه به تغییرات سرعت |
| فرکانسهای کمربند | فکمربند = دور در دقیقه × π × قطر / طول | زیرهمزمان (< سرعت شفت) | فرکانس کمربندی و هارمونیکهای آن ۲×، ۳×، ۴× BF |
راهنمای تحلیل — چگونه الگوهای هارمونیک را تفسیر کنیم
مرحله ۱: شناسایی سهام بنیادی (۱×)
نقطهٔ اوج ۱× مربوط به سرعت چرخش شفت را پیدا کنید. با استفاده از تاکومتر یا پلاک نام موتور آن را تأیید کنید. در ماشینهای سرعت متغیر، باید برای هر اندازهگیری، ۱× بهدقت مشخص شود.
مرحله ۲: فهرستبندی تمام قلهها
برای هر پیک مهم، مشخص کنید: آیا این یک مضرب صحیح دقیق از ۱× است (هارمونیک حقیقی)؟ آیا یک مضرب کسری است (زیر-هارمونیک)؟ آیا به سرعت شفت بیارتباط است (غیرهمزمان)؟ برای کارایی از قابلیتهای نشانگر هارمونیک تحلیلگر استفاده کنید.
مرحله ۳: بررسی الگوی دامنه
- کدام هارمونیک غالب است؟ → به نقص خاص اشاره میکند
- چند هارمونیک وجود دارد؟ → بیشتر = اعوجاج شدیدتر
- آیا 2× از 1× فراتر میرود؟ → احتمالاً همترازی نادرست
- آیا زیرهارمونیکها وجود دارند؟ → شل بودن، سایش یا گرداب روغن
- آیا دامنه با افزایش مرتبه (محوشدگی ۱/n) کاهش مییابد؟ ← مشخصه شل بودن
مرحله ۴: بررسی جهتگیری
- ارتفاع شعاعی زیاد، ارتفاع محوری کم: بیتعادلی یا شل بودن
- محور بالا: تراز نبودن (بهویژه زاویهای) یا شفت خمیده
- رادیال جهشی: سستی ساختاری (بیشتر در جهت شل)
مرحله ۵: روند در طول زمان
- آیا دامنههای هارمونیک در حال افزایش هستند؟ → گسل در حال پیشرفت است.
- آیا هارمونیکهای جدید ظاهر میشوند؟ → مکانیزم خطای جدید در حال توسعه است
- آیا سطح نویز در حال افزایش است؟ → سایش عمومی یا خرابی در مرحلهٔ نهایی
مرحله ۶: همبستگی با دادههای فازی
- عدم تعادل: فاز ۱× پایدار و قابل تکرار است.
- ناهمترازی: فاز ۱× یا ۲× نشاندهنده اختلاف فاز تقریباً ۱۸۰ درجه در سرتاسر کوپلینگ است.
- سستی: فاز ناپایدار است و ممکن است بین اندازهگیریها بهطور تصادفی جابجا شود.
مطالعات موردی — تحلیل هارمونیک در دنیای واقعی
ماشین: موتور ۳۰ کیلوواتی پمپ گریز از مرکز را با سرعت ۲۹۶۰ دور در دقیقه از طریق کوپلینگ انعطافپذیر به گردش در میآورد. لرزش کلی: ۶٫۲ میلیمتر بر ثانیه در یاتاقان سمت رانش موتور.
طیف: 1× = 4.1 میلیمتر بر ثانیه، 2× = 3.8 میلیمتر بر ثانیه، 3× = 1.2 میلیمتر بر ثانیه. نسبت 2×/1× = 0.93.
جهت: لغزش شعاعی بالا ۲× در هر دو بلبرینگ انتهای محرک. لغزش محوری ۱× در کوپلینگ: موتور = ۲٫۸ میلیمتر/ثانیه، پمپ = ۳٫۱ میلیمتر/ثانیه با اختلاف فاز ۱۶۵ درجه.
تشخیص: نوسازی زاویهای و موازی ترکیبی. نسبت ۲×/۱× که به ۱.۰ نزدیک میشود، مقادیر محوری بالا و فاز تقریباً ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ همگی این موضوع را تأیید میکنند. این عدم توازن نیست — اگرچه مقدار ۱× افزایش یافته است، الگوی ۲× داستان اصلی را روایت میکند.
اقدام: همترازی لیزری انجام شد. پس از همترازی: 1× = 0.8 میلیمتر بر ثانیه، 2× = 0.3 میلیمتر بر ثانیه. مجموع کاهش یافت به 1.1 میلیمتر بر ثانیه — کاهش 82%.
ماشین: فن سانتریفیوژال با سرعت ۱۴۸۰ دور در دقیقه. ارتعاش: ۸٫۵ میلیمتر بر ثانیه. تلاش قبلی برای بالانس باعث کاهش یکبرابری شد اما ارتعاش کلی همچنان بالا ماند.
طیف: 1× = 2.1 میلیمتر بر ثانیه (پس از بالانس پایین)، ½× = 1.8 میلیمتر بر ثانیه، 2× = 3.2 میلیمتر بر ثانیه، 3× = 2.5 میلیمتر بر ثانیه، 4× = 1.8 میلیمتر بر ثانیه، 5× = 1.1 میلیمتر بر ثانیه، 6× = 0.7 میلیمتر بر ثانیه.
تشخیص: لقی مکانیکی (نوع B). خانواده هارمونیک با زیرهارمونیک ½× نشانگر آن است. بالانس، هارمونیک 1× را اصلاح کرد اما نتوانست هارمونیکهای ناشی از لقی را که بر ارتعاش کلی غالباند، کنترل کند.
اقدام: بازرسی نشان داد که محفظه یاتاقان در سوراخ پایه ۰.۰۸ میلیمتر لق است. محفظه را مجدداً سوراخکاری کردند و یاتاقان جدید نصب شد. پس از تعمیر: همه هارمونیکها به سطح پایه کاهش یافتند. مجموعاً: ۱.۴ میلیمتر بر ثانیه.
ماشین: موتور القایی چهارپوله ۵۰ هرتز با سرعت چرخش ۱۴۸۵ دور در دقیقه که یک کمپرسور پیچی را به حرکت در میآورد. ارتعاش طی سه ماه از ۲٫۰ به ۵٫۵ میلیمتر بر ثانیه افزایش یافت.
طیف: قلهٔ غالب در ۱۰۰ هرتز (= ۲FL). همچنین: ۱× در ۲۴٫۷۵ هرتز = ۱٫۲ میلیمتر بر ثانیه، باندهای جانبی در اطراف ۱× با فاصلهٔ ۱٫۰ هرتز در هر دو طرف.
آزمون کلیدی: قطع برق — قلهٔ ۱۰۰ هرتزی در عرض یک دور به صفر رسید. باندهای جانبی ۱× در حین کاهش سرعت باقی ماندند.
تشخیص: دو مشکل: (۱) الکتریکی — نامرکزیت استاتور باعث ۲FL میشود. (۲) مکانیکی — باندهای جانبی ۱× در ±۱٫۰ هرتز (برابر با فرکانس گذر قطب موتور چهارقطبی با لغزش ۱٫۰۱TP3T) نشاندهنده توسعه نقص میله روتور است.
اقدام: موتور برای سیمپیچی مجدد ارسال شد. تأیید شد: دو میله روتور شکسته و ناهمسانی استاتور بهدلیل افتادگی پایه. پس از سیمپیچی مجدد و شیمینگ: ارتعاش ۱٫۶ میلیمتر بر ثانیه.
The Balanset-1A and Balanset-4 ارائهٔ بلادرنگ تحلیل طیف FFT با ردیابی هارمونیک کرسر که امکان شناسایی الگوهای ۱×، ۲× و ۳× و تشخیص عیوب در محل را فراهم میکند. این دستگاهها تحلیل ارتعاش را برای تشخیص و دقت ترکیب میکنند. متعادل کردن برای اصلاح — شناسایی مشکل و رفع آن با یک ابزار.
آنالیز ارتعاش حرفهای و بالانسینگ
الگوهای هارمونیک را تشخیص دهید و روتورها را در محل با دستگاههای قابل حمل ویبرومرا بالانس کنید — طیف FFT، اندازهگیری فاز و بالانس مطابق با استانداردهای ISO در یک دستگاه.
تجهیزات را مرور کنید →