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 نابالانسی و ناهمراستایی 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
سرعت شفت را وارد کنید و روی محاسبه کلیک کنید.
مشاهده فرکانسهای هارمونیک
الگوهای امضای خطا — شناسایی سریع
هر خرابی دستگاهی یک الگوی هارمونیکی مشخصی ایجاد میکند که در طیف ارتعاش
| شرایط نقص | هارمونیکهای غالب | الگوی دامنه | جهت | رفتار فازی | ویژگی متمایزکننده |
|---|---|---|---|---|---|
| نامتعادلی جرمی | 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 | فاز ۱× — ۱۸۰ درجه بین دو انتها (محوری) | ارتعاش محوری ۱× بالا؛ با بالانسگیری قابل اصلاح نیست |
| ناهمترازی زاویهای | ۱× (محوری) | ارتعاش محوری ۱× بالا در کوپلینگ | محوری غالب | ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ (محوری) | محوری ۱× در محل اتصال > شعاعی |
| ناهمترازی موازی | ۲× (شعاعی) | ۲× ≈ یا > ۱×؛ ممکن است ۳× ظاهر شود | رادیال غالب | ۱۸۰ درجه در سراسر کوپلینگ (شعاعی) | نسبت ۲× به ۱× تشخیصی است. |
| شل بودن — ساختاری (نوع A) | یک ضرب | جهتی — بالاتر در جهت شل | جهتی | ناپایدار؛ ممکن است منحرف شود | دامنه با گشتاور پیچ تغییر میکند. |
| لقی — چرخشی (نوع B) | ۱×، ۲×، ۳×…n× | سری هارمونیک غنی + ½× | شعاعی | ناپایدار؛ نامنظم | زیرهارمونیکها (½×، ⅓×) عامل تمایز کلیدی هستند. |
| لقی — نشیمنگاه یاتاقان (نوع C) | هارمونیکهای زیاد + زیرهارمونیک | افزایش نویز کف با چندین قله | شعاعی | بسیار ناپایدار | افزایش سطح نویز پهنباند |
| نرمی پا | ۱× + ۲× | تغییرات ۱× با گشتاور پیچ | عمودی غالب | جابجاییها هنگام سفت کردن پیچ | تغییرات دامنه ۱× هنگام شل شدن پیچها بهصورت جداگانه |
| ساییدگی روتور (خفیف، جزئی) | ½×، 1×، 2×…n× | هارمونیکهای مرتبهٔ بالای متعدد | شعاعی | غیرقابلپیشبینی؛ رانش حرارتی | زیرهارمونیکهای ½× و ⅓×؛ انحراف بردار حرارتی |
| ساییدگی روتور (حلقوی کامل) | ½×، ⅓×، ¼× غالب | زیرهارمونیکها > ۱× | شعاعی | هرجومرجی | غلبه زیرهمزمان؛ پیشچرخش معکوس |
| چرخش روغن | ۰.۴۲–۰.۴۸× | اوج زیرهمزمان درست زیر ½× | شعاعی | تقدیم رو به جلو | ردیابی فرکانس در حدود ۰.۴۳× دور در دقیقه؛ وابسته به سرعت |
| شلاق نفتی | ≈ اولین بحرانی | در اولین بحرانی قفل میشود، صرفنظر از سرعت | شعاعی | تقدیم رو به جلو | قفلهای فرکانسی؛ در صورت عدم رسیدگی فاجعهبار هستند |
| شبکهٔ دنده | GMF، ۲×GMF، ۳×GMF | GMF = تعداد دندانها × دور در دقیقه + باندهای جانبی | شعاعی + محوری | مربوط نمیشود (اجباری) | باندهای جانبی در سرعت شفت، دندهی آسیبدیده را شناسایی میکنند. |
| گذر تیغهای/پَرهای | BPF، ۲×BPF | BPF = # تیغه × RPM | شعاعی + محوری | مربوط نمیشود (اجباری) | طبیعی؛ دامنه بالا = مشکل در لقی یا تشدید |
| خروج از مرکز استاتور | ۲FL (۱۰۰/۱۲۰ هرتز) | غالب بر فرکانس خط ×۲ | شعاعی | مربوط نمیشود | با قطع برق بلافاصله ناپدید میشود |
| عیب میله روتور | 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 | پیکهای غیرهمزمان در فرکانس PWM | شعاعی | مربوط نمیشود | فرکانس مستقل از سرعت شفت |
| فرکانس | عنوان | علل شایع | شدت |
|---|---|---|---|
| ۰.۴۲–۰.۴۸× | چرخش روغن | بار ناکافی یاتاقان؛ بازی بیش از حد؛ شفت سبک | بحرانی — میتواند منجر به تازیانه روغن شود |
| ½× (۰.۵۰×) | نیمسفارش | سایش، شل بودن (نوع B/C)، ترکخوردگی شفت (نادر)، مشکلات تسمه | مهم — فوراً بررسی کنید |
| ⅓× (۰٫۳۳×) | زیر مرتبه سوم | سایش حلقوی کامل؛ شلشدگی شدید؛ ناپایداری ناشی از سیال | شدید — وضعیت خطرناک |
| یکچهارم × (۰٫۲۵×) | زیرمرتبه یکچهارم | سایش کامل با مدار قفلشده؛ شلشدگی شدید | بسیار شدید — ممکن است نیاز به توقف دستگاه باشد |
| ۱.۵× (۳/۲×) | سفارش ۳/۲ | چرخش روغن همراه با نابالانسی | به دقت زیر نظر داشته باشید |
| ۲.۵×، ۳.۵×… | خانوادهٔ نیممرتبه | 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 کارکرد، 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 مضربهای کسری (½×، ⅓×، ¼×) هستند و همیشه نشاندهنده مشکلات مکانیکی شدید میباشند. پیکهای غیرهمزمان فرکانسهایی که به سرعت شفت بیارتباط هستند — مانند فرکانسهای خطای یاتاقان, فرکانسهای درگیری چرخدنده، 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
قضیه 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.
- سختی 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: ضربات 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 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.
نشانههای دقیق خرابی — الگوهای هارمونیک
۱× غالب — عدم توازن
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
- فاز: پایدار، قابل تکرار، تکمقداری. با افزودن وزن آزمایشی بهطور قابل پیشبینی تغییر میکند — این اساس همه رویههای بالانس
- جهت: عمدتاً شعاعی؛ مؤلفه 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، خروج از مرکز شفت، راناوت الکتریکی روی پروبهای مجاورت، انحنای روتور ناشی از اثرات حرارتی، خروج از مرکز کوپلینگ و رزونانس تشدید. همیشه قبل از اقدام به بالانس، تشخیص را تأیید کنید.
۲× غالب — ناهمترازی
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.
ناهمترازی زاویهای در برابر ناهمترازی موازی
- ناهمترازی 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.
- ناهمترازی موازی (افست): 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 الگوهای مشخصه 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 | ناهمترازی جزئی ممکن است؛ برای برخی از انواع کوپلینگ طبیعی است. | تراز را بررسی کنید؛ با خط مبنا مقایسه کنید. |
| ۰.۵۰ – ۱.۰۰ | عدم همراستایی قابلتوجه محتمل است | ترازبندی دقیق لیزری را انجام دهید |
| ۱.۰۰ | ناهمترازی شدید؛ ۲× از ۱× فراتر میرود | فوری — تراز مجدد؛ بررسی کوپلینگ و تنش لوله |
هارمونیکهای چندگانه — شلّی مکانیکی
یک سری غنی از سرعت کارکرد harmonics (1×, 2×, 3×, 4×, 5×… to 10× or more) indicate شلشدگی مکانیکی. ضربات، صدای تقتق 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: پوسته یاتاقان شل در درپوش، درپوش شل روی حفاظ، خلوص یاتاقان بیشازحد. تولید خانوادهای از هارمونیکها، اغلب با زیرهارمونیکها (½×). زیرهارمونیکها تمایزکننده اصلی از عدمتراز بندی (شلی، نه عدمتراز بندی، زیرهارمونیکها تولید میکند).
- نوع C — نشیمنگاه یاتاقان: پروانه شل بر روی شفت، هاب کوپلینگ شل، لقی 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
Produces both 1× and 2× vibration with high axial component. Unlike misalignment, a میل خمیده shows 1× that cannot be corrected by balancing (geometric eccentricity, not mass distribution) and ~180° axial phase difference between shaft ends. The 2× comes from asymmetric stiffness as the bend opens and closes during rotation.
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 احتراق 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 پرسسیون 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. تست قطع برق قطعی است: ارتعاش الکتریکی بلافاصله پس از قطع برق کاهش مییابد، ارتعاش مکانیکی در حین کاهش سرعت ادامه مییابد.
نقصهای میله روتور باندهای جانبی را در اطراف ۱× با فاصله فرکانس عبور قطب (ایجاد میکندفرکانس لغزش × number of poles). These sidebands are very close to 1× (within 1–5 Hz), requiring high-resolution zoom FFT تجزیهوتحلیل برای حل کردن.
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 | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| فرکانسهای خطای یاتاقان | BPFO، BPFI، BSF، FTF | مضربهای غیرصحیح (مثلاً 3.57×، 5.43×) | همیشه غیرهمزمان؛ بستگی به هندسه یاتاقان دارد |
| فرکانس درگیری دندهها | GMF = تعداد دندانها × دور در دقیقه | صحیح اما با مرتبهای بسیار بالا | از نظر فنی یک هارمونیک است اما بهطور جداگانه تحلیل میشود. |
| گذر تیغهای/پَرهای | BPF = # تیغه × RPM | ضرب صحیح | طبیعی؛ دامنهٔ بیش از حد نشاندهندهٔ مشکل است. |
| فرکانس شبکه | FL = 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 تسمه | فکمربند = دور در دقیقه × π × قطر / طول | زیرهمزمان (< سرعت شافت) | فرکانس تسمه و هارمونیکهای آن ۲×، ۳×، ۴× BF |
راهنمای تحلیل — چگونه الگوهای هارمونیک را تفسیر کنیم
مرحله ۱: شناسایی مؤلفه بنیادی (۱×)
قله ۱× متناظر با سرعت دوران شفت را مکانیابی کنید. تأیید کنید با استفاده از دورسنج یا برچسب نامگذاری موتور. در دستگاههای متغیرسرعت، ۱× باید برای هر اندازهگیری دقیقاً 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 ناهمترازی
- آیا زیرهارمونیکها وجود دارند؟ → سستشدگی، تماس یا چرخش روغن
- آیا دامنه با افزایش مرتبه (محوشدگی ۱/n) کاهش مییابد؟ ← مشخصه شل بودن
مرحله ۴: بررسی جهتگیری
- ارتعاش شعاعی بالا، ارتعاش محوری کم: دیسبالانس یا لقی
- محور بالا: ناهمترازی (بهویژه زاویهای) یا شفت خمیده
- رادیال جهتی: سستی ساختاری (بیشتر در جهت شل)
مرحله ۵: روند در طول زمان
- آیا دامنههای هارمونیک در حال افزایش هستند؟ → عیب 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.
در عمل، هر شش مرحله را میتوان محل نصب دستگاه با ابزاری دوکاناله قابل حمل مانند بالانس-1a: سنسورهای شتابسنج را نصب کنید، طیف و فاز 1× را هنگام کار دستگاه ثبت کنید و الگوی هارمونیک را بهطور مستقیم از جدول تشخیصی بالا بخوانید — سپس عدم تعادل باقیمانده را اصلاح کنید بدون جدا کردن روتور.
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. ارتعاش کلی: ۶٫۲ میلیمتر بر ثانیه در یاتاقان انتهای محرک 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: ارتعاش شعاعی ۲× بالا در هر دو یاتاقان انتهای محرک. ارتعاش محوری ۱× در کوپلینگ: موتور = ۲٫۸ میلیمتر/ثانیه، پمپ = ۳٫۱ میلیمتر/ثانیه با اختلاف فاز ۱۶۵ درجه.
تشخیص: ناهمراستایی 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 دیسبالانس 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 سانتریفیوژ 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 ۱٫۰٪) نشاندهنده توسعه نقص میله روتور است.
اقدام: موتور برای سیمپیچی مجدد ارسال شد. تأیید شد: دو میله روتور شکسته و خروج از مرکز استاتور بهدلیل افتادگی پایه. پس از سیمپیچی مجدد و شیمینگ: ارتعاش ۱٫۶ میلیمتر بر ثانیه.
The بالانس-1a and بالانسنت-۴ 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 نصب با دستگاههای قابل حمل Vibromera متعادل کنید — طیف FFT، اندازهگیری فاز و تعادلدهی ISO-compliant در یک ابزار.
