A harmonikusok megértése a rezgésanalízisben

Definíció: Mi a harmonikus?

A rezgésanalízis során egy harmonikus egy olyan frekvencia, amely egy alapfrekvencia egész számú többszöröse. Az alapfrekvencia jellemzően egy rendszer elsődleges meghajtó frekvenciája, például egy tengely forgási sebessége. Ezt az alapfrekvenciát első harmonikusnak vagy 1xA következő felharmonikusok a következők:

• A 2. harmonikus (2x) a frekvencia, amely pontosan kétszerese az alapfrekvenciának.
• A 3. harmonikus (3x) a frekvencia, amely pontosan háromszorosa az alapfrekvenciának.
• És így tovább (4x, 5x, 6x…).

Például, ha egy motor 1800 ford/perc fordulatszámon (30 Hz) jár, akkor a felharmonikusai a rezgési spektrumban 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) és így tovább értékeknél jelennek meg.

Miért keletkeznek harmonikusok?

Egy tökéletesen lineáris, tiszta szinuszos kényszerítő függvényű rendszerben (mint például egy tökéletesen kiegyensúlyozott rotor) csak az egyszeres alapfrekvencia keletkezne. A valós gépek azonban nem tökéletesen lineárisak. Felharmonikusok keletkeznek, amikor egy alkatrész mozgása torz vagy nem szinuszos. Ezt a torzulást számos mechanikai és elektromos körülmény okozhatja. Az egyes felharmonikusok jelenléte és amplitúdója ezért hatékony diagnosztikai mutató.

A harmonikusok gyakori okai és diagnosztikai értéke

A rezgési spektrumban található felharmonikusok mintázata értékes támpontokat nyújt a géphiba kiváltó okához.

Nagy 1x amplitúdó (az alap)

Az 1x-nél található domináns csúcs leggyakrabban a következővel társul kiegyensúlyozatlanságAz excentricitás és a hajlított tengelyek szintén erős 1x jelet produkálnak.

Nagy, kétszeres amplitúdó (2. harmonikus)

Egy erős második harmonikus, amelynek amplitúdója gyakran összehasonlítható az 1x csúcséval, a klasszikus mutatója a következőknek: tengelyeltérésA tengelyeltérés miatt a tengely minden fordulat alatt kétszer görbül meg, ami erős kétszeres frekvenciakomponenst hoz létre. A súlyos párhuzamos eltolódás 3-szoros és 4-szeres felharmonikusokat is létrehozhat.

Felharmonikusok „családja” (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Amikor számos futási sebességfelharmonikus sorozatát látjuk, az a fő jellemzője mechanikai lazaságA laza alkatrészek (például egy laza csapágy a házban vagy egy laza csavar a géplábon) által keltett ütések és nemlineáris mozgás torzítja a rezgésjelet, és gazdag felharmonikus mintázatot generál. Minél súlyosabb a lazaság, annál több felharmonikus lesz jelen.

A harmonikusok egyéb okai

• Túlnyúló rotorok: Egy túlnyúló rotorral rendelkező gép (például egy függőleges szivattyú) hajlított tengelye erős 1x, 2x és 3x felharmonikusokat generálhat.
• Dugattyús gépek: A motorokban és kompresszorokban a dugattyúk és főtengelyek nem szinuszos mozgása természetes módon gazdag harmonikus spektrumot generál.
• Elektromos problémák: A váltakozó áramú motorok problémái a hálózati frekvencia felharmonikusait generálhatják (pl. 120 Hz egy 60 Hz-es rendszerben).
• Dörzsölések: Egy könnyű, részleges dörzsölés magas rendű felharmonikusok sorozatát generálhatja, néha akár 10x, 20x vagy akár többet is.

Elemzési szempontok

A harmonikusok elemzésekor fontos figyelembe venni:

• Melyik felharmonikus a domináns? A válasz különböző lehetséges hibákra utal.
• Hány felharmonikus van jelen? A nagy szám lazaságra vagy súlyos torzulásra utal.
• Mi az amplitúdó trendje? A felharmonikusok amplitúdójának időbeli növekedése a állapot romlására utal.
• Radiálisak vagy axiálisak? Például a tengelyeltérés gyakran nagy axiális rezgést mutat, míg az kiegyensúlyozatlanság elsősorban radiális.

Az alapvető és harmonikus frekvenciák teljes mintázatának vizsgálatával a rezgéselemző nagyfokú megbízhatósággal tudja diagnosztizálni a gépproblémákat.

← Vissza a fő tartalomjegyzékhez