درک زیرهارمونیکها
A زیرهارمونیک یک مولفه فرکانس در یک است لرزش طیف که در یک کسر صحیح از فرکانس اجباری بنیادی رخ میدهد. در تحلیل ماشینها، آن بنیاد تقریباً همیشه سرعت کارکرد (1X)است، بنابراین زیرهارمونیکها در مرتبههایی مانند 1/2X، 1/3X یا 1/4X ظاهر میشوند. زیرا آنها زیر مؤلفه سنکرون اصلی، آنها همچنین نامگذاری میشوند زیرهمزمان ارتعاشات، و آنها از مهمترین پیکهای تشخیصی هستند که یک تحلیلگر میتواند پیدا کند — آنها بدون یک علت فیزیکی واضح نادراً ظاهر میشوند.
۱. تعریف: سابهارمونیک چیست؟
جایی که معمولی هارمونیک ها مضارب صحیحی از سرعت کاری هستند (2X, 3X, 4X)، زیرهارمونیکها معکوس آن هستند: تقسیمات صحیح آن. یک پیک دقیقاً در نصف سرعت شفت مثال کلاسیک است که اغلب بهصورت 1/2X یا 0.5X نوشته میشود. بنابراین یک زیرهارمونیک واقعی همیشه پایینتر از 1X قرار میگیرد — 0.5X, 0.33X, 0.25X. در عمل، informativeترین الگو نه فقط خط 1/2X بلکه یک خانواده نیممرتبه — پیکها در 1/2X, 3/2X (1.5X) و 5/2X (2.5X)، که همگی با فاصله نیممرتبه از هم قرار دارند. از نظر دقیق، فقط مؤلفه 1/2X یک زیرهارمونیک و زیرهمزمان است؛ اعضای بالاتر از 1X (1.5X, 2.5X, …) هارمونیکهای کسریمرتبه (نیممرتبه) هستند، نه مؤلفههای زیرهمزمان. ظهور چنین شانهای، نشانه کلاسیک نقصهای مکانیکی مشخص است نه نویز تصادفی.
شایان تمیز دادن یک زیرهارمونیک واقعی از یک مؤلفه زیرسنکرون غیرصحیح است. یک پیک قفلشده دقیق در 0.50X یک زیرهارمونیک واقعی سرعت کار است؛ یک پیک، مثلاً، 0.43X زیرسنکرون است اما نه یک کسر دقیق نیست، و این تمایز بلافاصله فهرست مظنونان را محدود میکند. زیرهارمونیکها بهقدر هارمونیکها رایج نیستند، اما هنگام ظهور تقریباً همیشه به یکی از علل زیر اشاره میکنند.
2. شلبازی مکانیکی — رایجترین علت
منبع پیشرو یک زیرهارمونیک 1/2X است شلشدگی مکانیکی. هنگامیکه یک قطعه شل باشد — مثلاً یک بلبرینگ در پوسته خود، متناسب فرسوده یا یک پیچ نصبشده شل — یک پاسخ غیرخطی قوی “جستن” یا “قلقلک” ایجاد میکند. شکاف باعث میشود که قطعه علیه صندلی خود ضربه بخورد، و چون آن ضربه تمایل به تکرار مؤثری دارد در هر سایر دوران، سیستم در نیمی از فرکانس ایجادکننده پاسخ میدهد.
طیف حاصل، پیک 1X را همراه با یک سری نیممرتبه در 1/2X, 3/2X, 5/2X و غیره نشان میدهد — یعنی زیرهارمونیک 1/2X بههمراه هارمونیکهای کسریمرتبه آن در بالای 1X. این خانواده نیممرتبه یکی از قابلاعتمادترین اثرانگشتها در عیبیابی ارتعاشی است: تقریباً بدون ابهام نشاندهنده لقی شدید سازهای است و رشد آن در طول زمان بدتر شدن انطباق را دنبال میکند. هرچه پیکهای نیممرتبه پررنگتر و متعددتر باشند، اتصال شلتر شده است.
۳. ناپایداری بلبرینگ ژورنال
در دستگاههایی که بر روی فیلم یاتاقانهای ژورنال، لرزش زیرسنکرون یک هشدار حیاتی از ناپایداری فیلم روغن است. اینها ارتعاشات خودتحریکشونده — انرژی از چرخش پایدار مستقیماً به لرزش تغذیه میشود، بنابراین میتوانند بدون هیچ نیروی خارجی رشد کنند.
- چرخش روغن: معمولاً بین 0.42X و 0.48X سرعت کار رخ میدهد، بهعنوان یک پیک قوی و متمایز کمی زیر نیمسرعت ظاهر میشود. هنگامیکه گوه روغن که از شافت پشتیبانی میکند شروع به گردش (چرخش) درون شکاف بلبرینگ کند، ایجاد میشود و شافت را اطراف ژورنال خود بکشاند. چون کمی زیر 0.5X بهجای دقیقاً در آن است، فرکانس دقیق علامت مشخصی است که چرخش را از شلشدگی جدا میکند.
- پیچش روغن: شکل بسیار شدیدتر و مخربتری از ناپایداری. زمانیکه فرکانس چرخش با اولین فرکانس طبیعی روتور منطبق شود، یا سرعت بحرانی. سپس لرزش “قفل” میشود روی آن فرکانس طبیعی و حتی با افزایش سرعت دستگاه نیز در آنجا باقی میماند — یک علامت متمایز که چرخش را از چرخش ردیابیشده سرعت جدا میکند. دامنهها میتوانند بهقدری شدید شوند که بلبرینگ یا شافت را آسیب برساند.
فرکانسهای بلبرینگ ژورنالی که این ناپایداریها را محدود میکنند میتوان پیشتر با یک محاسبهگر فرکانس عیب بلبرینگ ژورنالبرآورد کرد، که کمک میکند تأیید شود آیا یک پیک زیرسنکرون در باند چرخش قرار دارد.
۴. دیگر منابع پیکهای زیرسنکرون
- مشکلات درایو تسمه: یک تسمه فرسوده یا آسیبدیده میتواند اجزای زیرسنکرون مربوط به سرعت چرخشی خود تسمه ایجاد کند، که از هر دو سرعت قرقرهای پایینتر است. مشکوک عیوب درایو تسمه — و بهخصوص خطاهای بند وی — میتوانند علیه فرکانس تسمه محاسبهشده با استفاده از یک محاسبهگر فرکانس عیب تسمه تأیید شوند.
- اثرات مرتبط با جریان: در پمپها و فنها، انرژی زیر سنکرونی میتواند از آشفتگی جریان یا استال چرخشی ناشی شود. این اجزا معمولاً نه کسرهای دقیق 1X هستند، که خود خود یک نشانه مفید است که منبع هیدرولیکی یا آیرودینامیکی است نه مکانیکی. در کمپرسورها پدیده مرتبط با پرکنی میتواند تا زیر سرعت کاری نیز سطح پایه را افزایش دهد.
5. تجزیه و تحلیل و تایید
از آنجایی که تشخیص به تفاوتهای کوچک فرکانسی بستگی دارد، اولین وظیفه تعیین دقیق فرکانس پیک است. یک خط در دقیقاً 0.50X به شدت سستی را نشان میدهد؛ یک خط در 0.47X تقریباً مطمئناً چرخش روغن است؛ یک سری کامل 1/2X، 3/2X، 5/2X سستی را با اطمینان زیاد تأیید میکند. وضوح طیفی بالا و یک مرجع سرعت دقیق بنابراین ضروری هستند، زیرا 0.48X و 0.50X میتوانند در وضوح درشت یکسان به نظر برسند.
The شکل موج زمانی تأیید ارزشمندی فراهم میکند. سستی معمولاً ضربات واضح یا بریدگی را نشان میدهد — پیکهای صاف یا قطعشده که جایی که قسمت سست به انتها میرسد — در حالی که چرخش روغن به عنوان یک سیگنال صافتر و با تعدیل ظاهر میشود بدون ضربات تیز. در میدان، یک دستگاه تجزیهکننده دوکاناله قابل حمل مانند Balanset-1A یک مهندس را قادر میسازد هم طیف و هم شکل موج زمانی متزامن با سرعت کاری را ضبط کند، بنابراین فرکانس دقیق زیر سنکرونی و ویژگی شکل موج آن میتواند قبل از هر تعمیری برنامهریزی شده با هم قضاوت شود.
