Che cosa sono le vibrazioni asincrone? Componenti non sincroni • Bilanciatore portatile, analizzatore di vibrazioni "Balanset" per il bilanciamento dinamico di frantoi, ventilatori, trituratori, coclee su mietitrebbie, alberi, centrifughe, turbine e molti altri rotori Che cosa sono le vibrazioni asincrone? Componenti non sincroni • Bilanciatore portatile, analizzatore di vibrazioni "Balanset" per il bilanciamento dinamico di frantoi, ventilatori, trituratori, coclee su mietitrebbie, alberi, centrifughe, turbine e molti altri rotori

Che cosa è la vibrazione asincrona? Componenti non sincroni

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Comprensione della vibrazione asincrona

Definizione: Che cosa è la vibrazione asincrona?

Vibrazione asincrona (chiamata anche vibrazione non sincrona) è vibrazione a frequenze che non sono multipli interi esatti (ordini) della velocità di rotazione dell'albero. A differenza vibrazione sincrona da sbilanciare o disallineamento (che si verifica sempre a velocità di rotazione 1×, 2×, 3×), la vibrazione asincrona si verifica a frequenze determinate dalla geometria del componente, dagli effetti elettromagnetici o da fonti esterne, piuttosto che dalla rotazione dell'albero.

Comprendere la distinzione tra vibrazioni sincrone e asincrone è fondamentale per la diagnostica dei macchinari perché aiuta a identificare la fonte delle vibrazioni: i componenti sincroni indicano problemi di massa rotante o geometrici, mentre i componenti asincroni indicano problemi agli elementi volventi, guasti elettrici o influenze esterne al rotore stesso.

Fonti comuni di vibrazione asincrona

1. Difetti dei cuscinetti volventi (più comuni)

La fonte primaria di vibrazione asincrona:

  • Frequenze di guasto dei cuscinetti: BPFO, BPFI, BSF, FTF non sono multipli esatti della velocità dell'albero
  • Esempio: Motore da 1800 giri/min (30 Hz), BPFO potrebbe essere 107 Hz (3,57× velocità dell'albero, non un numero intero)
  • Valore diagnostico: Le frequenze asincrone suggeriscono immediatamente un problema al cuscinetto
  • Analisi dell'involucro: Tecnica primaria per il rilevamento di componenti di cuscinetti asincroni

2. Frequenze elettriche

Vibrazione elettromagnetica non correlata alla velocità dell'albero:

  • 2× Frequenza di linea: 120 Hz (sistemi a 60 Hz) o 100 Hz (50 Hz), indipendentemente dalla velocità del motore
  • Esempio: Il motore a 2 poli da 60 Hz funziona a 3550 giri/min (59,2 Hz), ma la vibrazione è 2×f a 120 Hz (velocità dell'albero 2,03×)
  • Frequenza di passaggio del polo: Potrebbe non essere un multiplo intero esatto
  • Armoniche VFD: Frequenze di commutazione indipendenti dalla velocità dell'albero

3. Fonti esterne

  • Attrezzatura adiacente: Vibrazioni trasmesse da macchine vicine
  • Edificio/Fondazione: Risonanze strutturali a frequenze fisse
  • Pulsazioni di processo: Onde di pressione nelle tubazioni
  • Risonanze acustiche: Onde stazionarie in condotti o involucri

4. Instabilità sub-sincrone

  • Vortice d'olio: Tipicamente 0,42-0,48× velocità dell'albero (non esattamente la metà)
  • Frusta d'olio: Si blocca alla frequenza naturale, non correlata alla velocità dell'albero
  • Instabilità delle guarnizioni: Spesso a frequenze determinate dalla dinamica dei fluidi

5. Vibrazione casuale

  • Cavitazione: Crollo casuale della bolla, banda larga
  • Turbolenza: Fluttuazioni casuali del flusso
  • Sfregamento: Contatto caotico che crea vibrazioni non periodiche

Identificazione negli spettri

Caratteristiche dello spettro

  • Frequenza fissa: Appare allo stesso valore Hz indipendentemente dalle variazioni di velocità
  • Modifiche all'ordine: Se la velocità varia, le frequenze asincrone cambiano ordine (× rapporto di velocità dell'albero)
  • Trama della cascata: I componenti asincroni appaiono come linee verticali; quelli sincroni come linee diagonali
  • Spettro degli ordini: Picchi asincroni negli ordini non interi (2,47×, 3,57×, ecc.)

Procedura diagnostica

  1. Identificare la velocità di corsa: Da 1× picco o tachimetro
  2. Calcola gli ordini: Dividere ogni frequenza di picco per la frequenza della velocità di corsa
  3. Ordini interi: Vibrazione sincrona (1,00×, 2,00×, 3,00×)
  4. Ordini non interi: Vibrazione asincrona (2,47×, 3,57×, ecc.)
  5. Corrispondenza ai tipi di errore: Confrontare le frequenze calcolate con le frequenze dei cuscinetti, le frequenze elettriche, ecc.

Significato diagnostico

Difetti dei cuscinetti

  • Le frequenze asincrone a BPFO, BPFI, BSF suggeriscono immediatamente un problema al cuscinetto
  • Calcola le frequenze dei cuscinetti e confrontale con i picchi osservati
  • La corrispondenza entro ±5% conferma il guasto del cuscinetto
  • Armoniche e bande laterali forniscono ulteriore conferma

Problemi elettromagnetici

  • Una frequenza di linea 2× a 100/120 Hz indica problemi allo statore o al traferro
  • Frequenza fissa indipendente dalle variazioni di velocità
  • L'analisi attuale conferma l'origine elettrica

Vibrazione esterna

  • Picchi che non sono correlati alla velocità della macchina o ai cuscinetti
  • Potrebbe corrispondere alla velocità delle apparecchiature vicine
  • È richiesta l'indagine sulla fonte
  • Isolamento o correzione della sorgente necessari

Tecniche di analisi per vibrazioni asincrone

Analisi dell'involucro

  • Tecnica primaria per il rilevamento dei difetti dei cuscinetti
  • Migliora gli impatti ripetitivi asincroni
  • Sopprime i componenti sincroni a bassa frequenza
  • Rivela chiaramente le frequenze dei cuscinetti

Accelerazione ad alta frequenza

  • Difetti dei cuscinetti asincroni spesso nella gamma di alta frequenza (> 1 kHz)
  • Utilizzare accelerometri e impostazioni Fmax elevate
  • Rileva impatti e risonanze ad alta frequenza

Analisi del cepstro

  • Efficace per trovare modelli periodici nei segnali asincroni
  • Rileva famiglie di armoniche o bande laterali
  • Utile per firme complesse di cuscinetti e ingranaggi

Esempi pratici

Motore con cuscinetto difettoso

  • Velocità di corsa: 1750 giri/min (29,17 Hz)
  • Componenti sincroni: 1× a 29,17 Hz, 2× a 58,34 Hz
  • Componente asincrona: Picco a 107 Hz (velocità dell'albero 3,67×)
  • Diagnosi: 107 Hz corrispondono al BPFO calcolato → difetto della pista esterna
  • Conferma: La natura asincrona conferma il problema del cuscinetto, non del rotore

Motore VFD a velocità variabile

  • La velocità del motore varia da 1200 a 1800 giri/min
  • 1× picco si muove con velocità (sincrono)
  • Il picco di 120 Hz rimane fisso (frequenza di linea asincrona 2×)
  • Diagnosi: Componente elettromagnetica da alimentazione a 60 Hz

Le vibrazioni asincrone rappresentano una classe distinta di vibrazioni nei macchinari con implicazioni diagnostiche uniche. Il riconoscimento dei componenti asincroni attraverso le loro relazioni di ordine non intere, le frequenze fisse nonostante le variazioni di velocità o le caratteristiche verticali nei grafici a cascata consente l'identificazione accurata di difetti dei cuscinetti, problemi elettrici e influenze esterne, guidando le strategie diagnostiche e correttive appropriate.

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