Harmonien ymmärtäminen värähtelyanalyysissä

Määritelmä: Mikä on harmoninen yliaalto?

Värähtelyanalyysissä a harmoninen on taajuus, joka on perustaajuuden kokonaislukumoninkertainen. Perustaajuus on tyypillisesti järjestelmän ensisijainen käyttötaajuus, kuten akselin pyörimisnopeus. Tätä perustaajuutta kutsutaan ensimmäiseksi harmoniseksi tai 1xSeuraavat harmoniset aallot ovat:

• The 2. harmoninen (2x) on taajuus, joka on täsmälleen kaksi kertaa perustaso.
• The 3. harmoninen (3x) on taajuus täsmälleen kolminkertainen perustaajuuson verrattuna.
• Ja niin edelleen (4x, 5x, 6x…).

Esimerkiksi jos moottori käy nopeudella 1 800 rpm (30 Hz), sen harmoniset yliaallot näkyvät värähtelyspektrissä taajuuksilla 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) ja niin edelleen.

Miksi harmonisia yliaaltoja syntyy?

Täydellisen lineaarisessa järjestelmässä, jossa on puhdas sinimuotoinen pakotefunktio (kuten täysin tasapainotettu roottori), syntyisi vain 1x perustaajuus. Todelliset koneet eivät kuitenkaan ole täysin lineaarisia. Harmonia syntyy, kun komponentin liike on vääristynyt tai ei-sinimuotoinen. Tämän vääristymän voivat aiheuttaa monet mekaaniset ja sähköiset olosuhteet. Tiettyjen harmonisten yliaaltojen esiintyminen ja amplitudi ovat siksi tehokkaita diagnostisia indikaattoreita.

Harmonien yleisiä syitä ja diagnostinen arvo

Värähtelyspektrin harmonisten yliaaltojen kuvio antaa arvokkaita vihjeitä konevian perimmäiseen syyhyn.

Korkea 1x amplitudi (perusarvo)

Hallitseva piikki kohdassa 1x liittyy yleisimmin epätasapainoEpäkeskisyys ja taipuneet akselit tuottavat myös voimakkaan 1x-signaalin.

Korkea 2x amplitudi (2. harmoninen)

Voimakas toinen harmoninen, jonka amplitudi on usein verrattavissa 1x-huippuun, on klassinen osoitus akselin linjausvirheLinjausvirhe pakottaa akselin taipumaan kahdesti jokaisen kierroksen aikana, mikä tuottaa voimakkaan 2x-taajuuskomponentin. Vakava rinnakkaislinjausvirhe voi myös tuottaa 3x- ja 4x-harmonisia yliaaltoja.

Harmonien "perhe" (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Kun näet sarjan useita käyntinopeuden harmonisia yliaaltoja, se on ensisijainen tunnusmerkki mekaaninen löysyysLöysien osien (kuten löysän laakerin kotelossa tai löysän pultin koneen jalassa) aiheuttamat iskut ja epälineaarinen liike vääristävät värähtelysignaalia ja synnyttävät rikkaan harmonisten yliaaltojen kuvion. Mitä enemmän löysyyttä on, sitä enemmän harmonisia yliaaltoja on läsnä.

Muita harmonisten yliaaltojen syitä

• Ylävarrella varustetut roottorit: Yläpuolella roottorilla varustetun koneen (kuten pystysuoran pumpun) taivutettu akseli voi tuottaa voimakkaita 1x, 2x ja 3x harmonisia yliaaltoja.
• Edestakaisin liikkuvat koneet: Mäntien ja kampiakselien ei-sinimuotoinen liike moottoreissa ja kompressoreissa tuottaa luonnostaan rikkaan harmonisten yliaaltojen spektrin.
• Sähköongelmat: Vaihtovirtamoottoreiden ongelmat voivat aiheuttaa verkkotaajuuden harmonisia yliaaltoja (esim. 120 Hz 60 Hz:n järjestelmässä).
• Hieronnat: Kevyt, osittainen hankaus voi tuottaa sarjan korkeamman asteen harmonisia yliaaltoja, joskus jopa 10x, 20x tai jopa enemmän.

Analyysin näkökohdat

Harmoniaa analysoitaessa on tärkeää ottaa huomioon:

• Mikä harmoninen on hallitseva? Vastaus viittaa erilaisiin mahdollisiin vikoihin.
• Kuinka monta harmonista aallonpituutta on läsnä? Suuri luku viittaa löysyyteen tai vakavaan vääristymään.
• Mikä on amplituditrendi? Harmonien amplitudin kasvu ajan myötä osoittaa tilan pahenemista.
• Ovatko ne säteittäisiä vai aksiaalisia? Esimerkiksi linjausvirhe osoittaa usein suurta aksiaalista värähtelyä, kun taas epätasapaino on ensisijaisesti säteittäistä.

Tutkimalla perustaajuuksien ja harmonisten taajuuksien koko kuvion värähtelyanalyytikko voi diagnosoida koneongelmia suurella varmuudella.

← Takaisin päähakemistoon