ارتعاشات همزمان و غیر همزمان توضیح داده شده است
ارتعاش زیرسنکرون هر جزء ارتعاشی است که فرکانس آن کمتر از سرعت گردش اصلی ماشین (1×)، و ظاهر آن یکی از جدیترین سیگنالهایی است که یک ماشین دورانی میتواند ارسال کند. برای درک چرایی آن، مفید است که آن را در مقابل مقابلش قرار دهیم: ارتعاش همزمان, که محور را در ضرایب صحیح سرعت در حال کار ردیابی میکند. این تمایز صرفاً آکادمیک نیست — بین خطاهای روزمرهای که میتوانید بهصورت مکانیکی اصلاح کنید و ناپایداریهای خودتحریکشونده که نیازمند بازطراحی یا توقف فوری هستند، تفکیک ایجاد میکند. این مقاله هر دو اصطلاح را تعریف میکند، مقصران معمول را فهرست میکند و نشان میدهد چگونه آنها را در یک فورفورتو طیف.
۱. ارتعاش همگام چیست؟
ارتعاش همگام در فرکانسی رخ میدهد که مضربی صحیح از سرعت چرخش شفت باشد — یعنی با چرخش همزمان است. این تا کنون رایجترین دسته ارتعاش ماشینآلات است.
- ارتعاش دقیقاً در سرعت کارکرد (1×) همگام است.
- لرزش در سرعت دو برابر (2×)، سه برابر (3×) و غیره نیز همگام هستند و معمولاً به آنها گفته میشود هارمونیک ها سرعت دویدن.
اکثریت قریب به اتفاق نقصهای رایج به این شکل بروز میکنند. عدم تعادل, ناهمترازی، و شلشدگی مکانیکی همه تولید ارتعاش همزمان میکنند. عدم تعادل، برای مثال، همیشه در 1× دور در دقیقه ظاهر میشود و هر تغییر سرعت را بهطور کامل دنبال میکند — دور در دقیقه را دو برابر کنید و قله عدم تعادل بهسادگی به فرکانس جدید 1× منتقل میشود. از آنجا که نیروی محرکه به زاویه شفت قفل شده است، اینها کلاسیک هستند. لرزشهای اجباری.
۲. لرزش زیرهمگام چیست؟
ارتعاش زیرهمزمان در فرکانسی رخ میدهد زیر 1× — پیشوند “sub-” صرفاً به معنای “زیر” است. محتوای قابلتوجه زیرهمزمان اغلب نشانهای جدی هشداردهنده است، زیرا معمولاً ناشی از پدیدههای دینامیک روتور خودتحریکشونده و ناپایدار است تا یک نقص مکانیکی ساده. تفاوت حیاتی، منبع انرژی است: در خطاهای سنکرون، یک خطای هندسی خارجی، روتور را در هر دور یک بار به حرکت درمیآورد، در حالی که در ناپایداری زیرسنکرون، تابع اجباری توسط ... تولید میشود. حرکت خود روتور تعامل با یاتاقانها یا آببندهای آن. این حلقه بازخورد همان چیزی است که این شرایط را به نشانهای بارز از ناپایداری روتور.
۳. علل مشترک لرزش زیرهمزمان
ارتعاش زیرهمگام یک نگرانی عمده در توربوماشینآلاتی با سرعت بالا است که در فیلم سیال کار میکنند. یاتاقانهای ژورنال.
۳.۱ گرداب نفت
این رایجترین شکل ناپایداری زیرهمزمان است. در یک یاتاقان فیلم سیال، فیلم روغن هیدرودینامیکی که از شفت پشتیبانی میکند میتواند شروع به گردش کند و شفت را در پیش خود به حرکت درآورد، پدیدهای که به نام چرخش روغن. از آنجا که سرعت متوسط لایهٔ روغن کمی کمتر از نصف سرعت سطح شفت است، در نتیجهٔ گردباد در حدود سرعت دویدن × ۰.۴۲ تا ۰.۴۸ (۰.۴۲×–۰.۴۸×). گردش روغن اغلب به بار و دما بستگی دارد و ممکن است با تغییر بار یاتاقان، دمای روغن یا سرعت ظاهر یا ناپدید شود.
۳.۲ شلاق روغنی
شلاق روغنی تکامل شدیدتر و خطرناکتری از گرداب روغن است. این پدیده زمانی رخ میدهد که فرکانس گرداب به فرکانس طبیعی اول روتور میرسد و سپس روی آن قفل میشود، یا سرعت بحرانی. یکبار قفل شد، دامنه زیرهمزمان میتواند بسیار بزرگ شود و با افزایش سرعت ناپدید نمیشود؛ در عوض ارتعاش حتی با شتابگیری بیشتر ماشین همچنان در فرکانس سرعت بحرانی ثابت میماند. این وضعیت قفلشده و رو به افزایش — که ارتباط نزدیکی با شلاق شفت — بسیار مخرب است و عموماً نیازمند اقدام فوری است خاموش شدن.
۳.۳ سایش روتور-استاتور
تماس بین روتور و یک قطعه ثابت — یک ساییدگی روتور — همچنین میتواند باعث ایجاد ارتعاش زیرهمزمان شود، که اغلب در کسریهای صحیح از سرعت کارکرد مانند ۰.۵×. یک مولفهٔ تمیز 0.5× نشانهای کلاسیک از یک سایش است که روتور را هر دو دور یکبار میپراند. منابع دیگر از زیر-هارمونیک پاسخ شامل شلشدگی شدید و برخی غیرخطیّتهای ناشی از اصطکاک است.
۴. تمایز آنها در طیف FFT
جدا کردن دو خانواده روی یک طیف این موضوع تا حد زیادی به این بستگی دارد که قلهها نسبت به ۱× در کجا قرار میگیرند:
- اوجهای همزمان: قله ۱× RPM (سرعت در حال اجرا) را پیدا کنید و به دنبال قلهها در مضربهای صحیح دقیق — ۲×، ۳× و غیره — بگردید.
- اوجهای زیرهمزمان: به دنبال هر قله قابل توجهی باشید که ظاهر میشود. قبل از قلهٔ ۱× در محور فرکانس. قلهای نزدیک ۴۵۱TP4T در سرعت گردش نشانگر کلاسیکی گرداب روغن است.
از آنجا که تشخیص به نسبت دقیق سرعت اوج به سرعت حرکت بستگی دارد، یک مرجع سرعت دقیق ضروری است — خطاهای کوچک در دور موتور فرضی میتوانند چرخش ۰.۴۸× را مبهم کنند. تحلیل سفارش ارجاع به یک پالس تاکوگراف هر دور، با بیان طیف بهطور مستقیم در واحدهای سرعت حرکت، این ابهام را برطرف میکند.
۵. چرا این تمایز حیاتی است
دانستن اینکه در حال بررسی کدام خانواده هستید، کل پاسخ را تعیین میکند:
- مسائل همزمان (مانند عدم تعادل) ارتعاشات اجباری هستند و معمولاً میتوان آنها را بهصورت مکانیکی — با متعادل کردن, تراز کردن یا سفت کردن بستها.
- مسائل زیرهمزمان (مانند شلاق روغن) هستند تلاطمات خودانگیخته یا بیثباتیها. آنها به یک مشکل اساسی در سیستم روتور-یاتاقان و با بالانس کردن قابل تعمیر نیست. تعمیرات معمولاً شامل تغییر طراحی یاتاقان (برای مثال به یاتاقانهای پد شیبدار)، تنظیم دمای یا فشار روغن، افزایش بار یاتاقان یا اصلاح روتور است.
به همین دلیل، معمولاً یک قله زیرهمزمان با دامنه بالا جدیتر از یک قله همزمان با همان اندازه در نظر گرفته میشود. در عمل، مهندس ابتدا تأیید میکند که ماشین بهخوبی متعادل و همتراز است — یک آنالیزور قابلحمل مانند بالانس-1a دامنهٔ ۱× را اندازهگیری میکند و فاز لازم بود تا علل همزمان را رد یا اصلاح کرد — تا هر جزء زیرهمزمان باقیمانده در طیف، با اطمینان به یک ناپایداری نسبت داده شود، نه به یک نقص مکانیکی قابل تعمیر.
