Sykkiminen värähtelyanalyysissä: Syyt ja tunnistaminen

Määritelmä: Mikä on värähtelylyönti?

Värähtelyanalyysin yhteydessä a lyödä tai lyöminen on erottuva ilmiö, jolle on ominaista värähtelysignaalin amplitudin jaksollinen nousu ja lasku. Tämä modulaatio tapahtuu, kun kaksi erillistä, hyvin lähellä toisiaan olevaa, mutta ei identtistä värähtelysignaalia on läsnä samanaikaisesti ja ne yhdistyvät toisiinsa. Tuloksena oleva aika-aaltomuoto näyttää yhdeltä siniaallolta, jonka amplitudi hitaasti kasvaa ja laskee rytmisessä kuviossa.

Fysiikka lyömisen takana

Värähtely on seurausta rakentavasta ja tuhoavasta interferenssistä. Kun kahden värähtelyaallon huiput ovat samassa vaiheessa, niiden amplitudit summautuvat, mikä johtaa suurempaan kokonaisamplitudiin. Kun toisen aallon huippu on samassa vaiheessa toisen aallon pohjan kanssa (epätasaisessa vaiheessa), ne kumoavat toisensa, mikä johtaa pienempään kokonaisamplitudiin. Tämä jatkuva vahvistuksen ja kumoamisen sykli luo tyypillisen "värähtelevän" tai "lirisevän" äänen ja värähtelykuvion.

Tämän amplitudimodulaation taajuus, joka tunnetaan ns. lyöntitaajuus, on yhtä suuri kuin kahden lähdetaajuuden välinen absoluuttinen ero.

Lyöntitaajuus = |Taajuus 1 – Taajuus 2|

Esimerkiksi jos kaksi konetta tuottaa värähtelyjä taajuuksilla 29,5 Hz ja 30,5 Hz, tuloksena oleva iskutaajuus on |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. Tämä tarkoittaa, että värähtelyn kokonaisamplitudi nousee ja laskee kerran sekunnissa.

Teollisuuskoneiden iskujen yleisiä syitä

Sykäystaajuuden läsnäolo on arvokas diagnostinen vihje, koska se viittaa kahden lähekkäin olevan ohjaustaajuuden olemassaoloon. Yleisiä lähteitä teollisuusympäristöissä ovat:

• Useita koneita yhteisessä rakenteessa: Klassisin esimerkki on kaksi identtistä pumppua tai tuuletinta, jotka toimivat samalla alustalla tai putkistossa. Jos niiden käyttönopeudet ovat hieman erilaiset (esim. 1780 RPM ja 1785 RPM), ne tuottavat matalataajuisen sykkeen.
• Sähkömoottorit: Lyöntiä voi esiintyä moottorin pyörimistaajuuden ja sähköisen taajuuden, kuten induktiomoottorin napojen ohitustaajuuden, välillä.
• Monivaiheiset pumput tai kompressorit: Vuorovaikutus eri vaiheiden välillä, jotka toimivat hieman eri efektiivisillä nopeuksilla.
• Vaihteistot: Kahden saman hammasmäärän omaavan hammaspyörän vuorovaikutus.
• Hydrauliset tai aerodynaamiset pulssit: Kahden eri virtaukseen liittyvän turbulenssin lähteen välinen vuorovaikutus.

Kuinka tunnistaa tärinä värähtelydatasta

Aika-aaltomuodon analyysi

Aika-aaltomuoto on suorin tapa havaita sykettä. Signaali näyttää selkeän, toistuvan amplitudimodulaatiokuvion. Kahden peräkkäisen amplitudihuipun (tai -pohjan) välinen aika on sykkeen taajuuden jakso.

Taajuusspektrin (FFT) analyysi

Taajuusspektrissä isku näkyy muodossa kaksi erillistä huippua hyvin lähellä toisiaanTavallisessa FFT:ssä ei välttämättä ole riittävästi resoluutiota niiden erottamiseen, jolloin ne näkyvät yhtenä leveänä piikkinä. Sykkeen diagnosoimiseksi oikein analyytikon on käytettävä tarkkaa FFT:tä (lisäämällä spektriviivojen määrää). Tämä erottaa selvästi kaksi yksittäistä taajuuskomponenttia, jotka aiheuttavat sykkeen.

Onko lyöminen ongelma?

Sykkiminen itsessään ei ole vika, vaan pikemminkin oire vuorovaikuttavien taajuuksien vaikutuksesta. Se voi kuitenkin olla ongelmallista:

• Ärsyttävä melu: Nouseva ja laskeva ääni voi olla henkilöstölle havaittavampi ja ärsyttävämpi kuin jatkuva melu.
• Huippuamplitudiin liittyvät huolenaiheet: Rakentavan häiriön vaiheen aikana suurin amplitudi voi olla lähes kaksinkertainen yksittäisten signaalien amplitudiin verrattuna. Tämä huipputaso voi ylittää hälytysrajat tai aiheuttaa liiallista rasitusta komponenteille, vaikka keskimääräinen värähtely olisi hyväksyttävää.
• Muiden ongelmien peittäminen: Vaihteleva signaali voi joskus vaikeuttaa muiden taustalla olevien tärinäongelmien tunnistamista.

Ongelmallisen iskun ratkaiseminen edellyttää tyypillisesti kahden lähdetaajuuden tunnistamista ja joko toisen koneen nopeuden muuttamista tai vaimennuksen käyttöönottoa amplitudipiikkien lieventämiseksi.

← Takaisin päähakemistoon