تحلیل ارتعاشات — تشخیص طیف راهنما
From FFT fundamentals to fault diagnosis: learn to read vibration spectra, calculate bearing defect frequencies, assess severity per ISO 10816, and diagnose unbalance, misalignment, looseness, bearing and gear defects — with interactive tools and the Balanset-1A.
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 | Pure 1× sinusoid. Force ∝ speed². |
| 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 | Fundamental < 1×; harmonics may exceed 1×. |
| 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. |
Interactive FFT Spectrum Demonstration — 17 Fault Scenarios
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)
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.
Every rotating machine vibrates. In a healthy machine, vibration is low and stable — its normal "operating signature." As defects develop, vibration changes in predictable ways. By measuring and analyzing these changes, we can identify the root cause, predict failure, and schedule maintenance before catastrophic breakdown. This is the foundation of 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.
Think of FFT as a prism splitting white light into a rainbow. The complex waveform is "white light" — FFT reveals the individual "colors" (frequencies) hidden inside. The result is the 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
Vibration can be measured as three different physical parameters. Each emphasizes different frequency ranges, making them suited to different diagnostic tasks. Understanding when to use which parameter is fundamental to effective analysis.
📏 جابجایی
اندازهگیری میکند که چگونه دور the surface moves. Emphasizes low frequencies — ideal for slow-speed machines, shaft orbit analysis, and proximity probes on journal bearings. 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 of vibration. Emphasizes high frequencies — ideal for early bearing defects, gear mesh, and impacts. 1 g = 9.80665 m/s². Used for envelope/demodulation analysis.
| 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 (reference — not measured by the Balanset-1A) | ISO 7919 (ارتعاش شفت) |
| سرعت | میلیمتر بر ثانیه RMS | ۱۰–۱۰۰۰ هرتز | نظارت عمومی بر ماشین آلات — دیسبالانس، ناهمترازی، لقی. پارامتر پیشفرض. The Balanset-1A's native (and only) parameter. | ISO 10816, ISO 20816 |
| شتاب | g یا m/s² RMS | ۵۰۰ هرتز – ۲۰ کیلوهرتز | عیوب اولیه یاتاقان، درگیری چرخدندهها، ضربهها، ماشینآلات پرسرعت (reference — not measured by the Balanset-1A) | 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
The Balanset-1A measures vibration velocity, mm/s RMS (0.2–80 mm/s). Measurement band: ۵–۱۰۰۰ هرتز; the sensor is flat within ±10% up to ~550 Hz, with display-only roll-off compensation above that. The on-screen spectrum ("Spectrum, Hz" setting) extends to 8 kHz — a display range, not a measurement-accuracy claim. There are no displacement or acceleration modes and no envelope/demodulation — the sections on acceleration, envelope analysis, and cavitation below are reference material.
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 bearing — one radial, one axial. This gives simultaneous radial + axial spectra, enabling instant misalignment detection.
حالتهای تشخیص Balanset-1A
- F8 — Charts → "F5-Spectrum (Hz)" tab: Full FFT spectrum display. The primary diagnostic mode. The other Charts tabs — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx), and F6-Orbit — cover overall vibration, 1× tracking, harmonic patterns, and shaft orbit.
- 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: Measurement archive and HTML reports — use it to store baselines.
- F9 — Route Inspection: Guided measurement routes with trend zones per ISO 10816-1 — for regular monitoring rounds.
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. Two faults can produce identical spectra (both dominated by 1×) — only phase analysis distinguishes them. Phase is the angular relationship between vibration at different measurement points, measured in degrees (0°–360°).
| رابطه فاز | نقاط اندازهگیری | تشخیص | توضیح |
|---|---|---|---|
| ۰° (همفاز) | یاتاقان ۱ ↔ یاتاقان ۲ (شعاعی) | عدم تعادل استاتیک | Both bearings move together in sync — single heavy spot in center of rotor. Single-plane correction. |
| ~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. |
The Balanset-1A displays phase at 1× (the F1° reading in vibrometer mode) using the tachometer as reference. To compare phase between two bearings, measure each bearing in the same direction (e.g., horizontal) with the tachometer on the same reference mark. The difference in phase readings reveals the fault type. No special software needed — just subtract the two readings.
عیب ۱: نابالانسی
علت: Center of mass displaced from rotation axis. Manufacturing tolerances, deposit buildup, erosion, broken blade, lost weight.
طیف: Dominant peak at exactly 1× RPM. Very low harmonics. Radial vibration. The unbalance نیرو grows with speed²; vibration amplitude rises with speed, with the exact relationship depending on proximity to resonance. Phase is stable and repeatable.
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× and 2× both present in the radial direction — either may dominate, so the radial spectrum alone is not conclusive. The axial measurement decides.
ناهمترازی زاویهای — محوری
Axial vibration ≥ 50% of radial, typically dominated by 1× with elevated 2× and 3×. 180° phase across coupling in axial. This is the key distinguishing measurement.
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)
Sub-synchronous fundamental (FTF ≈ 0.4× shaft speed); its harmonics may extend above 1×. Low frequency. Often accompanies other bearing damage.
مرحله ۱ - زیرسطحی: Ultrasonic / acoustic-emission zone (roughly 20–60 kHz). Not visible on standard FFT. Detectable by spike energy / enveloping.
مرحله ۲ - نقص اولیه: Impacts ring the bearing's natural frequencies (roughly 500–2000 Hz); discrete defect frequencies (BPFO, BPFI) appear at low amplitude toward the end of this stage. The Balanset-1A reliably picks up the discrete defect frequencies (tens to hundreds of Hz) from late Stage 2 onward.
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
Standard FFT spectrum analysis detects bearing defects from late Stage 2 onward. Before that, bearing impacts are too weak — and too high in frequency — to appear above the noise floor. 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: The Balanset-1A measures in velocity (mm/s). For full envelope analysis, a dedicated analyzer with acceleration input and band-pass filtering capability is ideal. However, the Balanset-1A's FFT can still detect discrete bearing defect frequencies effectively in the standard velocity spectrum from late Stage 2 onward.
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.
Fault 6: Electrical Faults (Motors)
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: Sidebands around 1× running speed spaced at the pole-pass frequency (slip × number of poles — typically 0.5–2 Hz, so fine frequency resolution is needed to separate them). A rotor bar pass frequency (number of bars × shaft speed) with 2× line frequency sidebands may also appear.
- 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). The fundamental appears below 1× shaft speed — a sub-synchronous peak is the key indicator; higher harmonics can extend above 1×.
- 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
- Broadband energy: Unlike mechanical faults (which produce discrete peaks), cavitation generates a raised, irregular noise floor spread across a broad frequency band — in the chart below, from roughly 200 Hz up to the edge of the displayed range. The spectrum looks like a "hump" or elevated plateau rather than sharp peaks.
- 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: Fluid-film instability in journal (sleeve) bearings. The oil film wedge forces the shaft to orbit within the bearing clearance at a sub-synchronous frequency. This is distinct from rolling element bearing defects and occurs only in plain/journal bearings. Shaft orbit display — the F8 — Charts → F6-Orbit tab on the Balanset-1A — is the classic way to watch journal-bearing behavior.
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 sits at ~0.42–0.48× (not an exact half-order), while سستی generates peaks at exactly 0.5×, 1.5×, 2.5× — precise half-order fractions. Both follow shaft speed as it changes; the one that does نه track speed is شلاق روغنی, which locks onto the rotor's first critical frequency. Oil whirl only occurs in journal/sleeve bearings — if the machine has rolling element bearings, it cannot be oil whirl.
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 Vibration Severity — Classification Table
ISO 10816-1 (the general part of the ISO 10816 series, superseded by ISO 20816 but still widely referenced) defines vibration severity zones for four machine classes. Vibration is measured as velocity in mm/s RMS on bearing housings. The table below shows all zone boundaries for all four classes — use it as a quick reference when evaluating measurements. Note that ISO 10816-3 (now ISO 20816-3), which covers industrial machines above 15 kW running at 120–15,000 RPM, uses a different scheme — two machine groups with rigid or flexible support classes — rather than the Classes I–IV shown here.
| 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. A machine running at 2.4 mm/s (Zone B for Class II) that was previously at 1.2 mm/s has doubled — investigate the cause even though it's still "acceptable." The Balanset-1A's vibrometer mode (F5) displays overall velocity V1s for instant zone assessment.
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: Measure new or known-good equipment. Save spectra — the Balanset-1A's F6 — Reports archive stores measurements and HTML reports.
- 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.
- Use measurement routes: The Balanset-1A's F9 — Route Inspection guides repeatable measurement rounds and trends readings against ISO 10816-1 zones.
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.
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
The Balanset-1A is both a 2-channel vibration analyzer and a precision field balancer. Identify the fault by spectrum, then fix it — all with one instrument.
تجهیزات را مرور کنید →
0 Comments