Razumijevanje harmonika u analizi vibracija

Definicija: Što je harmonik?

U analizi vibracija, a harmonik je frekvencija koja je cijeli broj višekratnik osnovne frekvencije. Osnovna frekvencija je obično primarna pogonska frekvencija sustava, kao što je brzina vrtnje osovine. Ova osnovna frekvencija naziva se 1. harmonik ili 1xSljedeći harmonici su:

• The 2. harmonik (2x) je frekvencija točno dva puta veća od osnovne frekvencije.
• The 3. harmonik (3x) je frekvencija točno tri puta veća od osnovne frekvencije.
• I tako dalje (4x, 5x, 6x…).

Na primjer, ako motor radi na 1800 okretaja u minuti (30 Hz), njegovi harmonici bi se pojavili u spektru vibracija na 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) i tako dalje.

Zašto se generiraju harmonici?

U savršeno linearnom sustavu s čisto sinusoidnom prisilnom funkcijom (poput savršeno uravnoteženog rotora), generirala bi se samo 1x osnovna frekvencija. Međutim, strojevi u stvarnom svijetu nisu savršeno linearni. Harmonici se generiraju kada je gibanje komponente iskrivljeno ili nije sinusoidno. Ovo izobličenje može biti uzrokovano raznim mehaničkim i električnim uvjetima. Prisutnost i amplituda specifičnih harmonika stoga su snažni dijagnostički pokazatelji.

Uobičajeni uzroci i dijagnostička vrijednost harmonika

Uzorak harmonika u spektru vibracija pruža vrijedne tragove o uzroku kvara stroja.

Visoka 1x amplituda (osnovna)

Dominantni vrh na 1x najčešće se povezuje s neravnotežaEkscentričnost i savijene osovine također proizvode jak 1x signal.

Visoka 2x amplituda (2. harmonik)

Jaki drugi harmonik, često usporediv po amplitudi s vrhom 1x, klasičan je pokazatelj neusklađenost osovineNeusklađenost prisiljava osovinu da se savije dva puta tijekom svakog okretaja, stvarajući snažnu 2x frekvencijsku komponentu. Teška paralelna neusklađenost također može proizvesti 3x i 4x harmonike.

„Obitelj“ harmonika (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Kada vidite niz mnogih harmonika brzine trčanja, to je primarni znak mehanička labavostUdarci i nelinearno gibanje koje stvaraju labave komponente (poput labavog ležaja u kućištu ili labavog vijka na podnožju stroja) iskrivljuju vibracijski signal i generiraju bogat uzorak harmonika. Što je labavost veća, to će biti prisutno više harmonika.

Drugi uzroci harmonika

• Previsni rotori: Savijeno vratilo na stroju s previsnim rotorom (poput vertikalne pumpe) može generirati jake 1x, 2x i 3x harmonike.
• Klipni strojevi: Nesinusoidno gibanje klipova i radilica u motorima i kompresorima prirodno generira bogat spektar harmonika.
• Električni problemi: Problemi u AC motorima mogu generirati harmonike mrežne frekvencije (npr. 120 Hz u sustavu od 60 Hz).
• Trljanja: Lagano, djelomično trljanje može generirati niz harmonika višeg reda, ponekad i do 10x, 20x ili čak i više.

Razmatranja analize

Prilikom analize harmonika važno je uzeti u obzir:

• Koji je harmonik dominantan? Odgovor ukazuje na različite potencijalne nedostatke.
• Koliko harmonika je prisutno? Veliki broj ukazuje na labavost ili ozbiljno izobličenje.
• Kakav je trend amplitude? Povećanje amplitude harmonika tijekom vremena ukazuje na pogoršanje stanja.
• Jesu li radijalni ili aksijalni? Na primjer, neusklađenost često pokazuje visoke aksijalne vibracije, dok je neravnoteža prvenstveno radijalna.

Ispitivanjem cjelokupnog obrasca osnovnih i harmonijskih frekvencija, analitičar vibracija može dijagnosticirati probleme sa strojem s visokim stupnjem pouzdanosti.

← Natrag na glavni indeks