Memahami Getaran Asinkron
Getaran asinkron (juga disebut getaran non-sinkron) adalah getaran pada frekuensi yang bukan kelipatan bilangan bulat yang tepat - orde - dari kecepatan putar poros. Tidak seperti getaran sinkron dari ketidakseimbangan atau ketidaksejajaran (yang selalu mendarat pada kecepatan lari 1×, 2×, 3×), getaran asinkron terjadi pada frekuensi yang ditentukan oleh geometri komponen, efek elektromagnetik, atau sumber eksternal, dan bukan oleh rotasi poros itu sendiri.
Membedakan konten sinkron dan asinkron adalah salah satu keterampilan paling mendasar dalam permesinan diagnostik, karena perpecahan segera mempersempit pencarian penyebabnya. Komponen sinkron menunjuk pada massa yang berputar atau masalah geometris yang terkait dengan rotor; komponen asinkron menunjuk pada cacat elemen gelinding, gangguan listrik, atau pengaruh yang berasal dari luar rotor. Mendapatkan klasifikasi ini dengan benar lebih awal menyelamatkan analis dari, katakanlah, menyeimbangkan mesin yang masalah sebenarnya adalah bantalan yang gagal.
1. Sinkron vs Asinkron: Perbedaan Utama
Batas tersebut ditentukan sepenuhnya oleh memesan - rasio frekuensi getaran terhadap frekuensi kecepatan lari. Puncak pada urutan bilangan bulat yang tepat adalah sinkron dan terkunci pada putaran poros; puncak pada urutan pecahan adalah asinkron dan mematuhi jam lainnya.
- Sinkron (perintah bilangan bulat): 1,00 ×, 2,00 ×, 3,00 × - ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, a poros bengkok, tertentu kelonggaran pola.
- Asinkron (perintah non-integer): 2,47 ×, 3,57 ×, 0,45 × - cacat bantalan, saluran listrik, ketidakstabilan sub-sinkron, dan sumber dari luar.
Sub-kategori yang berguna adalah subharmonik - energi di bawah ini 1× (misalnya puncak 0,5× akibat kelonggaran atau gesekan yang parah). Subharmonik adalah bentuk konten asinkron, dan berada di samping ketidakstabilan sub-sinkron yang dibahas lebih lanjut di bawah ini.
2. Sumber Umum Getaran Asinkron
Cacat Bantalan Elemen Gelinding (paling umum)
Sejauh ini, sumber getaran asinkron yang dominan:
- Frekuensi kerusakan bantalan: BPFO, BPFI, BSF dan FTF diatur oleh geometri bantalan dan tidak pernah merupakan kelipatan yang tepat dari kecepatan poros.
- Contoh: motor 1800 RPM (30 Hz) mungkin menunjukkan BPFO pada 107 Hz - yaitu 3,57 × kecepatan poros, jelas bukan bilangan bulat.
- Nilai diagnostik: frekuensi yang tidak sinkron segera menimbulkan kecurigaan adanya masalah pada bearing.
- Deteksi: analisis amplop adalah teknik utama untuk memunculkan komponen-komponen ini, sering kali jauh sebelum muncul dalam spektrum biasa.
Frekuensi Listrik
Getaran elektromagnetik tidak terkait dengan kecepatan poros:
- Frekuensi saluran 2×: 120 Hz pada suplai 60 Hz atau 100 Hz pada suplai 50 Hz, tidak tergantung pada kecepatan motor.
- Contoh: motor 2-kutub 60 Hz berjalan pada sekitar 3550 RPM (59,2 Hz), namun getaran frekuensi dua garisnya berada pada 120 Hz - 2,03 × kecepatan poros, asinkron.
- Frekuensi lintasan kutub: mungkin bukan kelipatan bilangan bulat yang tepat.
- Harmonisa VFD: frekuensi perpindahan drive tidak ada hubungannya dengan kecepatan poros.
Sumber Eksternal
- Peralatan yang berdekatan: getaran yang ditransmisikan melalui lantai dari mesin-mesin di dekatnya.
- Bangunan atau fondasi: resonansi struktural pada frekuensi tetap.
- Denyut proses: gelombang tekanan yang merambat dalam pipa.
- Resonansi akustik: gelombang berdiri di saluran atau penutup.
Ketidakstabilan Sub-Sinkron
- Pusaran minyak: biasanya 0,42-0,48 × kecepatan poros (tidak tepat setengahnya).
- Cambuk minyak: mengunci ke rotor frekuensi alami, bukan untuk kecepatan poros.
- Ketidakstabilan segel: sering kali pada frekuensi yang ditetapkan oleh dinamika fluida. Ini adalah contoh klasik dari ketidakstabilan rotor.
Getaran Acak
- Kavitasi: keruntuhan gelembung acak, broadband.
- Pergolakan: fluktuasi aliran acak.
- Gosokan: kontak yang kacau menciptakan getaran non-periodik.
3. Identifikasi dalam Spektrum
Karakteristik Spektrum
- Frekuensi tetap: Muncul pada nilai Hz yang sama terlepas dari perubahan kecepatan
- Pergeseran pesanan: jika kecepatan bervariasi, frekuensi asinkron mengubah urutannya (karena urutannya adalah frekuensi ÷ kecepatan poros).
- Plot air terjun: komponen asinkron muncul sebagai vertikal garis, komponen sinkron sebagai diagonal garis - satu-satunya cara paling intuitif untuk membedakannya.
- Spektrum pesanan: puncak asinkron mendarat pada orde non-integer (2,47 ×, 3,57 ×, dan seterusnya).
Prosedur Diagnostik
- Mengidentifikasi kecepatan lari dari puncak 1× atau, lebih andal, a takometer.
- Hitung pesanan dengan membagi setiap frekuensi puncak dengan frekuensi kecepatan lari.
- Pesanan bilangan bulat (1.00×, 2.00×, 3.00×) adalah sinkron.
- Pesanan non-integer (2,47×, 3,57×) tidak sinkron.
- Mencocokkan dengan jenis kesalahan dengan membandingkan frekuensi yang dihitung terhadap frekuensi bantalan, jalur listrik, dan sejenisnya.
Pada mesin berkecepatan variabel, pemisahan ini lebih bersih di bawah analisis pesanan, yang mereferensikan kembali sumbu frekuensi ke kelipatan kecepatan lari sehingga puncak sinkron tetap diam sementara puncak asinkron bergerak.
4. Signifikansi Diagnostik
Cacat Bantalan
- Puncak yang tidak sinkron di BPFO, BPFI atau BSF segera menunjukkan masalah bantalan.
- Hitung frekuensi bantalan teoretis dan bandingkan dengan puncak yang diamati.
- Kecocokan dalam jarak sekitar ±5% mengonfirmasi kesalahan bantalan.
- Harmonik dan pita samping dari frekuensi cacat memberikan konfirmasi lebih lanjut.
Anda dapat melakukan hubungan pendek aritmatika dengan kalkulator frekuensi cacat bantalan, yang mengembalikan BPFO, BPFI, BSF, dan FTF langsung dari geometri bantalan dan kecepatan poros.
Masalah Elektromagnetik
- Garis frekuensi 2× garis pada 100/120 Hz menunjuk ke stator atau celah udara masalah.
- Frekuensi tetap tetap, tanpa menghiraukan variasi kecepatan.
- Analisis arus motor mengonfirmasi asal listrik.
Getaran Eksternal
- Puncak yang tidak cocok dengan kecepatan mesin maupun frekuensi bearing.
- Kecepatan ini mungkin sama dengan kecepatan lari peralatan di dekatnya.
- Investigasi sumber diperlukan, diikuti dengan isolasi atau koreksi.
5. Teknik Analisis untuk Getaran Asinkron
Analisis Amplop
- Teknik utama untuk deteksi cacat bantalan.
- Meningkatkan dampak berulang yang menghasilkan konten yang tidak sinkron.
- Menekan komponen frekuensi rendah sinkron yang kuat.
- Mengungkapkan frekuensi bantalan dengan jelas dalam hasil yang dihasilkan spektrum amplop.
Akselerasi Frekuensi Tinggi
- Cacat bantalan asinkron sering kali berada pada rentang frekuensi tinggi (di atas 1 kHz).
- Gunakan akselerometer dengan pengaturan Fmax yang tinggi.
- Hal ini menangkap dampak dan resonansi frekuensi tinggi yang terlewatkan oleh pengukuran kecepatan frekuensi rendah.
Analisis Cepstrum
- Analisis Cepstrum efektif dalam menemukan pola periodik yang terkubur dalam sinyal asinkron.
- Alat ini mendeteksi seluruh keluarga harmonik atau sideband sekaligus.
- Sangat berguna untuk bantalan yang kompleks dan gigi tanda tangan.
6. Contoh Praktis
Motor dengan Cacat Bantalan
- Kecepatan lari: 1750 RPM (29,17 Hz).
- Komponen sinkron: 1× pada 29,17 Hz, 2× pada 58,34 Hz.
- Komponen asinkron: puncak pada 107 Hz (3,67 × kecepatan poros).
- Diagnosis: 107 Hz cocok dengan BPFO yang dihitung → cacat ras luar.
- Konfirmasi: sifat asinkron menegaskan masalah bantalan, bukan masalah rotor.
Motor VFD pada Kecepatan Variabel
- Kecepatan motor menyapu dari 1200 hingga 1800 RPM.
- Puncak 1× bergerak dengan kecepatan (sinkron).
- Puncak 120 Hz tetap dipertahankan (asinkron, frekuensi 2× line).
- Diagnosis: komponen elektromagnetik dari suplai 60 Hz.
Di lapangan, pemisahan ini merupakan pekerjaan sehari-hari dari penganalisis portabel. Karena instrumen seperti Balanset-1A membaca kecepatan lari dari tachometer optiknya bersamaan dengan spektrum getaran, alat ini dapat menandai apakah puncak yang diberikan sinkron atau asinkron saat itu juga - memberi tahu teknisi sekaligus apakah perbaikan yang dilakukan adalah menyeimbangkan rotor atau mengganti bearing. Mengenali konten asinkron melalui urutan non-integer, frekuensi tetap meskipun terjadi perubahan kecepatan, atau tanda tangan vertikal pada plot air terjun adalah hal yang memungkinkan identifikasi yang akurat terhadap kerusakan bearing, masalah kelistrikan, dan pengaruh eksternal - serta menunjukkan jalan menuju tindakan perbaikan yang tepat.
