A futási sebesség megértése (1X)
Futási sebesség az alapfrekvencia a rezgéselemzés amely megfelel a gép tengelye forgási sebességének — az a frekvencia, amellyel a tengely egy teljes fordulatot megtesz. A rezgésdiagnosztikai terminológiában szinte mindig így írják 1x. Ez a horgonypontja szinte minden diagnózisnak: ha egyszer tudjuk, hogy az 1X hol helyezkedik el a spektrum, a legtöbb más érdekes frekvencia többszöröseként (felharmonikusok) vagy törtek (szubharmonikusok) belőle.
1. Definíció: Mi a futási sebesség?
Ha egy ventilátor 1800 percenkénti fordulatszámmal (RPM) működik, akkor az 1X forgási sebesség frekvenciája 1800 CPM (ciklus percenként), ami 30 Hz-nek felel meg Hz (1800 ÷ 60). Az átváltás egyszerűen Hz = fordulatszám ÷ 60, és érdemes mindkét mértékegységet a fejünkben tartani, mert a spektrumokat néha CPM-ben, néha pedig Hz-ben skálázzák.
Az 1X frekvencia szinte minden diagnosztikai munkában elsődleges referenciapontként szolgál. Egy mérés elszigetelten ritkán értelmes; akkor nyer értelmet, ha a tengely fordulatszámához viszonyítva fejezik ki. Ezért az 1X helyének meghatározása az első dolog, amit az elemző minden új spektrummal végez.
2. Miért olyan fontos az 1X?
Az 1X frekvencia azért fontos, mert a leggyakoribb és legjelentősebb géphibák közül sokan pontosan ezen a frekvencián generálnak rezgést. Az 1X-en mért magas szint önmagában is erős jelzője annak, hogy valami nincs rendben - és a körülötte lévő mintázat általában elárulja, hogy mi.
Az 1X-nél előforduló gyakori hibák a következők:
- Kiegyensúlyozatlanság: A magas 1X rezgés leggyakoribb oka. Az egyenetlen tömegeloszlás egy centrifugális erő amely a tengely fordulatszámával forog, és tiszta szinuszos rezgést hoz létre 1X-en. A tiszta kiegyensúlyozatlanság kevés harmonikus tartalmat mutat, vagy egyáltalán nem mutat harmonikus tartalmat.
- Tengelyeltolódás: Gyakran az erős 2X komponens dominál, de a szögeltolódás és a párhuzamos eltolódás (misalignment) is jelentősen megnövelheti az 1X-et.
- Hajlított tengely: Mechanikailag úgy viselkedik, mint egyfajta kiegyensúlyozatlanság, magas 1X csúcsot produkálva (gyakran erős tengelyirányú komponens, amely segít megkülönböztetni).
- Excentricitás: Egy excentrikus csiga, fogaskerék vagy rotormag 1X csúcsértéket hoz létre, mivel a forgó magas pontja fordulatonként egyszer nekinyomódik a rendszernek.
- Rezonancia: Ha egy szerkezet sajátfrekvencia a forgási sebességhez közel esik, még egy kis gerjesztő hatás — mondjuk egy kisebb kiegyensúlyozatlanság — is nagymértékben felerősödik, és 1X-nél rendkívül nagy rezgést eredményez. Ezért olyan fontos az 1X és bármely közeli kritikus sebesség olyan fontos.
Mivel 1X-nél nagyon sok ok átfedésben van, az amplitúdó önmagában nem jelent diagnózist. A döntő lépés az 1X mérése fázis is, ami elválasztja a kiegyensúlyozatlanságot a hajlított tengelytől, a puha lábtól vagy a rezonanciától.
3. A futási sebesség felharmonikusai és alharmonikusai
Ha az 1X-et azonosítottuk, a spektrum többi része ehhez viszonyítva értelmezhető:
- Harmonikusok (2X, 3X, 4X, ...): A futási sebesség egész számú többszörösei. Ezek jellemzően a következőkre mutatnak tengelyeltolódás (erős 2X), mechanikai lazaság (felharmonikusok hosszú sorozata) és egyéb nemlineáris hatások. A alak a harmonikus család gyakran diagnosztikusabb, mint az 1X önmagában.
- Szubharmonikusok (0,5X, 1/3X, ...): A futási sebesség töredékei, amelyek általában az olajfilm instabilitásához kapcsolódnak a siklócsapágyak - klasszikus olajörvény 0,4-0,48X közelében jelenik meg - vagy a csapágyház lazasága esetén. Ezek a tágabb kategóriába tartoznak szubszinkron rezgés.
A frekvenciáknak az alapsebesség többszöröseként való leírása az alapja a Rendelemzés. A változó fordulatszámú gépeknél a rezgések “rendek” szerinti követése a rögzített Hz helyett alapvető fontosságú, mivel minden fordulatszámmal kapcsolatos csúcspont a tengellyel együtt mozog, míg a szerkezeti rezonanciák a helyükön maradnak - és pontosan ez a különbség különbözteti meg őket egymástól. A Harmonikus frekvencia kalkulátor a fordulatszámot 1×-10× rendű frekvenciákká alakítja át a gyors hivatkozás érdekében.
4. Hogyan mérik a futási sebességet?
A futósebesség kétféleképpen határozható meg:
- A rezgési spektrumból: A legtöbb esetben egy egyértelmű csúcs megfelel a tengely forgásának, és általában ez az első jelentős csúcs, amelyet az elemző azonosít. Ez akkor működik jól, ha a gép egyenletes, ismert sebességgel működik.
- Egy fordulatszámmérő: A fordulatszámmérő közvetlen, egyértelmű sebességmérést biztosít azáltal, hogy fordulatonként egy impulzust generál, amelyet a rezgésanalizátor. Ez nemcsak az 1X frekvenciát erősíti meg, hanem olyan fejlett technikákat is felszabadít, mint a fáziselemzés és a rendelemzés.
A fordulatszámmérő útvonal az, ami az 1X-et nem pusztán megfigyelhetővé, hanem cselekvőképessé teszi. Egy hordozható kétcsatornás műszer, mint például a Balanset-1A a sebességimpulzust egy optikai tachométertől kapja, amely egy csíkra indítja a fényvisszaverő szalag, a rezgésadatokat a tengelyszöghöz rögzíti, és jelenti a szinkron 1× amplitúdót és fázist. Pontosan ez a fázisreferencia alakítja az 1X kiegyensúlyozatlansági csúcsot ismételhető amplitúdó- és fázisméréssé. A mért fázis a tachojelhez viszonyított válaszfázis — nem maga a nehéz pont szöge, mivel a válasz a nehéz ponthoz képest olyan mértékben késik, amely attól függ, mennyire közel van az üzemi fordulatszám egy rezonanciához, továbbá a műszerezési késésektől — ezért a hatáskoefficiens- (próbasúlyos) módszert használják e mérések átalakítására egy korrekciós súly ismert méretű és elhelyezkedésű helyszíni kiegyensúlyozás.
