A frekvencia megértése a rezgésanalízisben
Frekvencia annak mértéke, hogy egy ismétlődő esemény milyen gyakran ismétlődik egy adott időegység alatt — a rezgéselemzés, azt számszerűsíti, hogy egy tárgy milyen gyorsan oszcillál. Ez az egyetlen legfontosabb paraméter egy gépészeti probléma alapvető okának diagnosztizálásához. Miközben amplitúdó megmutatja a súlyosság egy rezgésből a frekvencia megmutatja az forrás. Olvass le egy amplitúdó értéket, és tudod, mennyire súlyos a probléma; olvass le a frekvenciáját, és tudod, mi a probléma.
1. Meghatározás: Mi a rezgési frekvencia?
A frekvencia egy ciklikus mozgás sebességét írja le — az oszcilláló alkatrész által időegység alatt elvégzett teljes oszcillációs ciklusok számát. Az 1800 fordulat/perccel forduló rotor másodpercenként harmincszor forog körül, így az egy fordulatra jutó erő, amelyet generál, másodpercenként harmincszor ismétlődik. A gépben rejtőzik minden periodikus komponens’s időhullámforma saját frekvenciájával rendelkezik, és ezen komponensek szétválasztása az összes diagnosztikai munka alapja.
Döntően a frekvencia független az amplitúdótól. Egy rezgés lehet erőszakos vagy észrevehetetlen azonos frekvencián; amit általában megváltozik, ha egy hiba növekszik, az az amplitúdó, míg a frekvencia rögzített marad az azt létrehozó fizikai mechanizmushoz. Ez a stabilitás teszi a frekvenciát olyan megbízható ujjlenyomatnak.
2. A frekvencia diagnosztikai ereje
Az alapelve rezgésdiagnosztika az, hogy különféle mechanikai és elektromos komponensek rezgéseket generálnak meghatározott, kiszámítható frekvenciákon, amikor meghibásodnak. A gépnek a rezgési signatúrájában jelen lévő frekvenciák azonosításával — és az egyes frekvenciák erősségével — az analizátor pontosan azonosíthatja a problémát okozó komponenst. Ez szoros analógia azzal, ahogy az orvos stetoszkópot használ a különféle állapotok jellemző hangjaira való hallgatáshoz.
Minden lehetséges hiba jellegzetes frekvencia-signatúrát hordoz:
- Kiegyensúlyozatlanság: a teljes forgó szerelvényt érintő probléma, például kiegyensúlyozatlansága tengely forgási frekvenciáján jelenik meg — 1× üzemi fordulatszám.
- Eltolódás: egy probléma két tengely közötti csatlakozásban, például tengelyeltolódás, általában a kétszeres futási sebesség mellett jelentkezik (2×), gyakran megemelkedett 3×.
- Csapágyhibák: egy gördülő csapágy hibája nem-egész számú csapágyhiba-frekvenciák amit a rassz geometriája és a tengely sebessége határoz meg.
- Fogaskerék-problémák: a fogak összekapcsolódása energiát hoz létre a fogaskerék-kapcsolási frekvencia (GMF) — a fogszám szorozva a fogaskerék sebességével — gyakran kísérve oldalsávok.
Mivel ezek az aláírások ritkán fedik egymást, egyetlen jól felbontott spektrum képes szétválasztani a kiegyensúlyozatlanságot az eltolódástól a meghibásodó csapágytól anélkül, hogy valaha is fel kellene nyitni a gépet.
3. A Frekvencia Egységei
A frekvenciát több egységben fejezik ki, és a gyakorló analitikusnak mindegyikre képesnek kell lennie.
Hertz (Hz)
A nemzetközi (SI) egység. Egy hertz egyenlő egy ciklus per másodperccel. Ez a standard a tudományos és legtöbb műszer kontextusban, és ez az egység, amely az FFT frekvencia tengelyen használatos.
Ciklus percenként (CPM)
Széles körben használják az ipari karbantartásban, mivel közvetlenül a fordulatszámhoz kapcsolódik, amelyet percenkénti fordulatban (RPM) adnak meg. Mivel egy perc 60 másodpercet tartalmaz, az átváltás egyszerűen CPM = Hz × 60. Egy 30 Hz-es vibráció ezért 1800 CPM-nek felel meg — és egy 1800 fordulat/perc sebességgel működő gépen az a csúcs pontosan az üzemi sebesség mellett helyezkedik el, amely az CPM-ben gyakran könnyebben felismerhető, mint a Hz-ben.
Rendek
A rendek a gép saját üzemi sebességének többszörösei: az üzemi sebesség az 1. rend, az üzemi sebesség kétszerese a 2. rend, és így tovább. Az előnye, hogy a rendek állandóak maradnak még akkor is, ha a gép sebesség változik — a kiegyensúlyozatlanság az 1. rendnél él, függetlenül attól, hogy a tengely 900 vagy 3600 fordulat/perc-en forog, míg annak frekvenciája Hz-ben változik. Ez a rendet nélkülözhetetlenné teszi a változó sebességű berendezésekhez és ez az alapja a rendelemzés. Egy ingyenes Harmonikus frekvencia kalkulátor egy RPM-et egyetlen lépésben átvált a 1×-től a 10×-ig terjedő frekvenciákká, és egy rezgésmérték-átváltó kezeli a Hz–CPM számításokat.
4. A Frekvencia Meghatározása
A vibráció jel belsejében rejtett frekvenciákat a Gyors Fourier-transzformáció (FFT). Egy gyorsulásmérő rögzíti a nyers időtartománybeli hullámformát, az FFT algoritmus pedig lebontja azt egy frekvenciaspektrum — egy grafikon, amely az összetett vibrációt alkotó minden egyes frekvenciát megjeleníti, és minden csúcs magassága azt mutatja, hogy mennyi energia található ott. Az analitikus ezután összeegyezteti azokat a csúcsokat a fenti hibaaláírásokkal. A terepen egy hordozható kétcsatornás műszer, például a Balanset-1A végzi az FFT-t a helyszínen, spektrumokat mér nagyjából 5 Hz-től 1000 Hz-ig, így az üzemi sebesség csúcsa és harmonikusai közvetlenül a gépen leolvashatók, a fordulat szerinti egyszeri tahométer impulzus pontosan azonosítva, hogy melyik csúcs az 1×.
5. A Frekvencia, Sebesség és Gyorsulás Közötti Kapcsolat
Egy adott szintű vibrációs energia esetén az amplitúdók elmozdulás, sebesség, és gyorsulás erősen függenek a frekvenciától, amely azért van, hogy minden egység egy másik sávban dominál:
- Alacsony frekvenciák: az elmozdulás a legnagyobb, ezért ez a természetes egység a lassú tengely mozgáshoz.
- Közepes frekvenciák: a sebesség a legnagyobb és legegyenletesebb, ezért rezgés súlyossága olyan szabványok, mint ISO 20816 (az ISO 10816 modern utódja) az általános gépállapot megítélésére mm/s sebességben.
- Magas frekvenciák: a gyorsulás a legnagyobb, ezért ez a mértékegység az első választás a csapágy- és fogtónusok esetén.
A helytelen mértékegység választása egy frekvenciasávhoz eltemetheti a valódi hibát a zajtörtben; a helyes választás pedig kiugortatja ugyanazt a hibát a diagramról. Így értelmezve a frekvencia az a kulcs, amely feloldja a vibráció-analízis diagnosztikai potenciálját — egy nyers, összefolyó jelet cselekvésre ösztönző karbantartási információvá alakítva.
