Az aszinkron rezgés megértése
Aszinkron rezgés (más néven nem szinkron rezgésnek is nevezik) rezgés olyan frekvenciákon, amelyek nem pontos egész szorzatok — rendek — a tengely forgási sebessége. Ellentétben szinkron rezgés -tól kiegyensúlyozatlanság vagy tengelyeltolódás (amely mindig az 1×, 2×, 3×-es üzemi fordulaton jelenik meg), az aszinkron rezgés olyan frekvenciákon lép fel, amelyeket a komponensek geometriája, elektromágneses hatások vagy külső források határoznak meg, nem pedig maga a tengely forgása.
A szinkron és aszinkron tartalom megkülönböztetése az egyik legfundamentálisabb készség a gépészetben diagnosztika, mert a felosztás azonnal leszűkíti a hiba okának keresését. A szinkron összetevők a forgó tömegre vagy a rotorhoz kötött geometriai problémákra utalnak; az aszinkron összetevők viszont a görgős csapágy hibáira, elektromos meghibásodásokra vagy a rotortól kívüli hatásokra utalnak. Ennek az osztályozásnak a korai helyes megállapítása ment meg az elemzőt attól, hogy például egy olyan gépet egyensúlyozzon, amelynek valódi problémája egy meghibásodó csapágy.
1. Szinkron vagy aszinkron: Az alapvető megkülönböztetés
A határ teljes egészében a rend — a rezgési frekvencia és a futási sebességi frekvencia aránya. Az egész szám rendűségű csúcs szinkron és a tengely forgásához kötött; a frakcionális rendűségű csúcs aszinkron és valamilyen más órához engedelmeskedik.
- Szinkron (egész rend): 1,00×, 2,00×, 3,00× — kiegyensúlyozatlanság, tengelybeállítási hiba, egy hajlított tengely, bizonyos lazaság mintázatok.
- Aszinkron (nem egész rend): 2,47×, 3,57×, 0,45× — csapágyhibák, elektromos vezetékek, szubszinkron instabilitások és külső források.
Hasznos alkategória a szubharmonikus — energia alatta 1× (például egy 0,5×-es csúcs súlyos lazaságból vagy súrlódásból). A szubharmonikusok az aszinkron tartalom egy formája, és a lentebb tárgyalt szubszinkron instabilitások mellett helyezkednek el.
2. Az aszinkron rezgés gyakori forrásai
Görgős csapágy hibái (leggyakoribb)
Az aszinkron rezgés messze a legjelentősebb forrása:
- Csapágyhiba-frekvenciák: BPFO, BPFI, BSF és FTF a csapágy geometriájával vannak szabályozva, és soha nem a tengely fordulatszámának pontos többszörösei.
- Példa: egy 1800 fordulat/perc-es motor (30 Hz) 107 Hz-en mutathatja a BPFO-t — vagyis 3,57× tengely fordulatszám, nyilvánvalóan nem egy egész szám.
- Diagnosztikai érték: az aszinkron frekvencia azonnal felkelti a gyanút egy csapágy problémáról.
- Érzékelés: burkológörbe-elemzés az elsődleges technika ezen összetevők feltárásához, gyakran jóval azelőtt, hogy az közönséges spektrumban megjelenne.
Elektromos frekvenciák
A tengely fordulatszámtól független elektromágneses rezgés:
- 2× a hálózati frekvencia: 120 Hz 60 Hz-es tápegységeken vagy 100 Hz 50 Hz-es tápegységeken, függetlenül a motor fordulatszámától.
- Példa: egy 2 pólus 60 Hz-es motor körülbelül 3550 fordulat/perc-en (59,2 Hz) működik, mégis kétszeres hálózati frekvenciájú rezgése 120 Hz-en van — 2,03× tengely fordulatszám, aszinkron.
- Pólusáthaladási frekvencia: nem lehet az eltolódás frekvenciájának pontos egész számú többszöröse.
- VFD-harmonikusok: a hajtás váltási frekvenciái semmilyen kapcsolatban nem állnak a tengely fordulatszámával.
Külső források
- Szomszédos gépek: vibráció továbbítódik az alapfelületen keresztül a közeli gépekből.
- Épület vagy alap: szerkezeti rezonanciák rögzített frekvenciákon.
- Folyamati pulzációk: nyomáshullámok a csövekben terjednek.
- Akusztikai rezonanciák: állóhullámok a csatornákban vagy zárt terekben.
Szub-szinkron instabilitások
- Olajörvény: jellemzően 0,42–0,48× tengely fordulatszám (nem pontosan fél).
- Olajréteg-örvénylés (oil whip): rátapad a rotor’s sajátfrekvencia, nem a tengely fordulatszámára.
- Tömítés instabilitások: , nem a tengely fordulatszámára. Ezek a klasszikus példái rotorinstabilitás.
Véletlenszerű vibráció
- Kavitáció: véletlenszerű buborékösszeomlás, sávszélességi.
- Turbulencia: véletlenszerű áramlásingadozások.
- Dörzsölés: kaotikus kontakt, amely nem periodikus vibrációt hoz létre.
3. Azonosítás a spektrumban
Spektrum jellemzői
- Rögzített frekvencia: Ugyanazon a Hz értéknél jelenik meg, függetlenül a sebességváltozásoktól
- Rendszámeltolódások: ha a sebesség változik, az aszinkron frekvencia megváltoztatja a rendjét (mivel a rend = frekvencia ÷ tengely fordulatszáma).
- Vízesésdiagram: az aszinkron összetevők úgy jelennek meg, mint függőleges vonalak, a szinkron összetevők úgy, mint átlós vonalak — a legintuitívabb módja a megkülönböztetésnek.
- Rendelési spektrum: az aszinkron csúcsok nem egész rendszámokon jelennek meg (2,47×, 3,57× és így tovább).
Diagnosztikai eljárás
- Azonosítsa az üzemi fordulatszámot az 1× csúcsból, vagy megbízhatóbban egy fordulatszámmérő.
- Számítsa ki az rendeket az egyes csúcsfrekvenciák üzemi fordulatszám-frekvenciával való osztásával.
- Egész rendszámok (1,00×, 2,00×, 3,00×) szinkronok.
- Nem egész rendek (2,47×, 3,57×) aszinkronok.
- Feleltesse meg a meghibásodás típusoknak a számított frekvenciákat a csapágyfrekvenciákkal, elektromos vonalakkal és hasonlókkal összehasonlítva.
Változó fordulatszámú gépeken ez a szétválasztás tisztább a(z) rendelemzés, alatt, amely a frekvenciatengely irányát a fordulatszám-frekvencia többszöröseire számítja át, így a szinkron csúcsok helyükön maradnak, az aszinkron csúcsok pedig mozognak.
4. Diagnosztikai jelentőség
Csapágyhibák
- Az aszinkron csúcsok BPFO, BPFI vagy BSF értékeknél azonnal csapágyprobléma.
- Számítsa ki az elméleti csapágy-gyakoriságokat, és hasonlítsa össze a megfigyelt csúcsokkal.
- Az ±5%-on belüli egyezés csapágyhiba meglétét erősíti meg.
- Felharmonikusok és oldalsávok a hibagyakoriság újabb megerősítést nyújt.
Az aritmetikát rövidre zárhatja egy csapágyhiba-frekvencia kalkulátor, amely közvetlenül a csapágy geometriájából és a tengely fordulatszámából adja vissza a BPFO, BPFI, BSF és FTF értékeket.
Elektromágneses problémák
- A 100/120 Hz-es 2× hálózati frekvencialte erre mutat: stator vagy légrés problémák.
- A frekvencia a fordulatszám-változásoktól függetlenül állandó marad.
- A motor áramanalízise az elektromos eredetet megerősíti.
Külső rezgés
- Csúcsok, amelyek sem a forgáséhez, sem a csapágy-frekvenciákhoz nem illeszkednek.
- Előfordulhat, hogy a közeli berendezések fordulatszámával esnek egybe.
- Forrásnyomozás szükséges, amit a szigetelés vagy a javítás követ.
5. Aszinkron rezgés analízistechnikái
Burkológörbe-elemzés
- Az elsődleges technika a csapágyhiba-észleléshez.
- Felerősíti az aszinkron tartalmat előidéző periodikus ütéseket.
- Elnyomja az erős szinkron alacsony frekvenciájú összetevőket.
- Tisztán felmutatja a csapágy-gyakoriságokat az eredményadatok burkológörbe spektrum.
Nagyfrekvenciás gyorsítás
- Az aszinkron csapágyhiányok gyakran a magas frekvenciatartományban (1 kHz felett) helyezkednek el.
- Használja gyorsulásmérők magas Fmax beállítással.
- Ez rögzíti az ütéseket és a magas frekvenciatartománybeli rezonanciákat, amelyeket az alacsony frekvenciatartománybeli sebességmérések nem érzékelnek.
Cepstrum elemzés
- Cepstrum elemzés hatékony az aszinkron jelekben rejtett periodikus mintázatok megtalálásához.
- Egész harmonikus családokat vagy oldalsávokat képes egyszerre felismerni.
- Különösen hasznos összetett csapágy- és fogaskerék jellemzők.
6. Gyakorlati példák
Motor csapágyhiba esetén
- Üzemi fordulatszám: 1750 RPM (29,17 Hz).
- Szinkron komponensek: 1× 29,17 Hz-en, 2× 58,34 Hz-en.
- Aszinkron komponens: csúcs 107 Hz-nél (3,67× tengely fordulatszám).
- Diagnózis: A 107 Hz megfelel a számított BPFO-nak → külső gyűrű hibája.
- Megerősítés: az aszinkron természet csapágyhiba jelenlétét erősíti meg, nem rotor problémáját.
Frekvenciaváltós (VFD) motor változó sebességen
- Motor fordulatszáma 1200-ról 1800 RPM-ig söpör.
- Az 1× csúcs mozog a fordulatszámmal (szinkron).
- A 120 Hz csúcs helyben marad (aszinkron, 2× hálózati frekvencia).
- Diagnózis: elektromágneses komponens a 60 Hz-es hálózatból.
A gyakorlatban ez a szétválasztás a hordozható analizátor mindennapi feladata. Mivel az olyan eszközök, mint a Balanset-1A az optikai tahométer révén egyidejűleg olvassa ki a futó fordulatszámot és a vibrációs spektrumot, helyszínen azonnal jelezni tudja, hogy egy adott csúcs szinkron vagy aszinkron-e — és azonnal tájékoztatja a mérnököt arról, hogy a megoldás a rotor kiegyensúlyozása vagy a csapágy cseréje-e. Az aszinkron tartalom felismerése annak nem egész rendszámon keresztül, a fordulatszám-változások ellenére állandó frekvenciájából vagy a vízesés-grafikonon megjelenő függőleges aláírásából — ez az, ami lehetővé teszi a csapágyhiba, elektromos problémák és külső hatások pontos azonosítását, és megmutatja a helyes korrekciós intézkedést.
