Analisi delle vibrazioni: cause e identificazione
In analisi delle vibrazioni, percosse (o un colpo) è un fenomeno peculiare caratterizzato da un lento e periodico aumento e diminuzione dell'ampiezza di un vibrazione segnale. Si verifica quando due componenti di vibrazione separate di dimensioni molto vicine, ma non identiche. frequenza sono presenti contemporaneamente e si combinano. Il risultato forma d'onda temporale sembra un'unica onda sinusoidale la cui ampiezza si gonfia e si riduce lentamente in uno schema ritmico, quasi respiratorio. Riconoscere un battito è prezioso perché è una firma diretta e inequivocabile di due sorgenti che coesistono e che corrono quasi alla stessa velocità.
1. Definizione: Che cos'è un battito vibratorio?
Il battimento non è una singola frequenza a sé stante, ma è la conseguenza udibile e misurabile dell'interazione di due frequenze. All'orecchio produce un caratteristico suono “gorgheggiante” o pulsante; su un ampiezza Il valore di questo parametro si manifesta come una lettura che non si mantiene stabile, ma che va su e giù con un ciclo regolare. Quanto più vicine sono le due frequenze sorgente, tanto più lento e pronunciato diventa il rigonfiamento; quanto più distanti sono, tanto più veloce è la pulsazione finché, alla fine, l'orecchio e l'analizzatore sentono semplicemente due toni distinti invece di un unico tono modulato.
Questo rende il battito fondamentalmente diverso dal ampiezza modulazione causata da un guasto all'interno di una singola macchina. Un battimento necessita di due eccitazioni indipendenti di forza comparabile; si tratta di una interferenza effetto, non un difetto di un componente.
2. La fisica del battere
Il battito è il risultato di un'interferenza costruttiva e distruttiva. Quando i picchi delle due onde vibratorie si allineano (in fase), le loro ampiezze si sommano, producendo un'ampiezza complessiva maggiore. Quando il picco di un'onda si allinea con la depressione dell'altra (fuori fase), si annullano parzialmente o totalmente, producendo un'ampiezza complessiva inferiore. Questo ciclo continuo di rinforzo e cancellazione crea il caratteristico modello di vibrazione e suono pulsante.
La frequenza di questa modulazione di ampiezza, nota come frequenza di battimento, è uguale alla differenza assoluta tra le due frequenze sorgente.
Frequenza di battuta = |Frequenza 1 - Frequenza 2|
Ad esempio, se due macchine generano vibrazioni a 29,5 Hz e 30,5 Hz, la frequenza di battuta risultante è |29,5 - 30,5| = 1,0 Hz. L'ampiezza complessiva aumenterà e diminuirà quindi una volta al secondo. Si noti un'importante sottigliezza: la vibrazione che si percepisce effettivamente oscilla ancora all'incirca allo stesso ritmo di quella che si percepisce in un secondo. media delle due frequenze (qui circa 30 Hz), mentre l'inviluppo lento sopra di esso pulsa alla frequenza di battito di 1 Hz. L'ampiezza massima raggiunta da ciascun picco dell'inviluppo è la somma delle due singole ampiezze, per cui due sorgenti uguali di 2 mm/s possono momentaneamente combinarsi in quasi 4 mm/s.
3. Cause comuni di battito nei macchinari industriali
Poiché un battito indica inequivocabilmente due frequenze motrici strettamente distanziate, è un utile indizio diagnostico. Le sorgenti più comuni negli ambienti industriali sono:
- Più macchine su una struttura comune: L'esempio classico è quello di due pompe o ventilatori identici che funzionano sullo stesso basamento o sistema di tubazioni. Se le loro velocità di funzionamento differiscono leggermente (ad esempio 1780 giri/min e 1785 giri/min), producono un battito a bassa frequenza. Questo fenomeno è strettamente correlato a velocità di corsa (1×) vibrazioni di ogni unità.
- Motori elettrici: Si può verificare un battimento tra la frequenza di rotazione del motore e una frequenza elettrica, ad esempio la frequenza del motore. frequenza di passaggio del polo in un motore a induzione, dove si sovrappone con il doppio del frequenza di slittamento. Questi battiti sono un segno distintivo di alcuni guasti elettrici.
- Pompe o compressori multistadio: interazione tra diversi stadi che funzionano a velocità effettive leggermente diverse.
- Riduttori: interazione tra due frequenze delle maglie degli ingranaggi con un numero simile di denti.
- Pulsazioni idrauliche o aerodinamiche: l'interazione tra due diverse fonti di turbolenza legate al flusso, come ad esempio la sovrapposizione di forze idrauliche o forze aerodinamiche.
4. Come identificare il battito nei dati sulle vibrazioni
Analisi della forma d'onda temporale
Il forma d'onda temporale è il modo più diretto per osservare il battimento. Il segnale mostra un modello chiaro e ripetuto di modulazione dell'ampiezza. L'intervallo di tempo tra due picchi di ampiezza consecutivi (o tra due cadute) è il periodo del battito; il suo reciproco è la frequenza del battito. È essenziale una lunga finestra di acquisizione: se la registrazione è inferiore a un periodo di battimento, si vedrà solo un frammento dell'oscillazione e si potrebbe interpretare erroneamente come una semplice tendenza ascendente o discendente.
Analisi dello spettro di frequenza (FFT)
Nella frequenza spettro, un battito appare come due picchi distinti situati molto vicini tra loro. Uno standard FFT possono non avere la risoluzione necessaria per separarli, quindi si fondono in un unico picco ampio. Per diagnosticare correttamente il battito, l'analista deve aumentare la risoluzione spettrale - utilizzando più linee, un'acquisizione più lunga o un'analisi di tipo "atipico". Zoom FFT focalizzata sulla regione di interesse. È possibile dimensionare in anticipo il numero di linee e la larghezza di banda necessari con un'opzione Calcolatore di risoluzione FFT. Una volta risolte, le due frequenze componenti che creano il battito diventano chiaramente visibili e la loro separazione dovrebbe essere uguale alla frequenza del battito osservata.
5. Il battito nella misurazione pratica sul campo
In loco, distinguere un battito genuino da un singolo guasto è semplice con lo strumento giusto. Un analizzatore portatile a due canali come il modello Bilanciamento-1a consente di osservare la forma d'onda temporale in tempo reale e uno spettro ad alta risoluzione affiancati, e posizionando un canale su ciascuna macchina è possibile confermare se due unità che funzionano quasi allo stesso ritmo sono in grado di funzionare in maniera identica. velocità di marcia sono la sorgente. Poiché il battito gonfia la lettura del picco, vale la pena di verificare se l'ampiezza gonfiata fa scattare una livello di allarme anche quando la media delle vibrazioni è accettabile - lo strumento picco e le letture RMS racconteranno storie diverse.
6. Le botte sono un problema?
Il battito in sé non è un difetto, ma un sintomo di frequenze interagenti. Tuttavia, può essere problematico:
- Rumore fastidioso: il suono crescente e decrescente è spesso più evidente e irritante per il personale rispetto a un tono costante.
- Problemi di ampiezza di picco: l'ampiezza massima durante l'interferenza costruttiva può essere quasi doppia rispetto a quella dei singoli segnali. Questo picco può superare i limiti di allarme o imporre un'eccessiva sollecitazione ciclica sui componenti - alimentando i sistemi meccanici fatica - anche quando la vibrazione media sembra accettabile.
- Mascherare altri problemi: il segnale fluttuante può rendere più difficile individuare altri problemi di vibrazione nascosti sotto la modulazione.
Risolvere un battito fastidioso di solito significa identificare le due frequenze di origine e poi spostare la velocità di una macchina (in modo che le due non coincidano più), risintonizzare la struttura per allontanarla da risonanza, o aggiungendo smorzamento per sopprimere i picchi di ampiezza. Quando la componente 1× sottostante è di per sé eccessiva, la correzione della componente sbilanciare su ogni macchina riduce l'energia disponibile per battere in primo luogo.
