亜同期振動と同期振動の説明
同期振動 は、周波数が次の条件を満たすあらゆる振動成分です： less than 機械の主要な運転速度（1×）を下回っており、その出現は回転機械が発するより深刻な信号の一つです。その理由を理解するには、対比として反対の概念を知ることが助けになります： 同期振動は、運転速度の正確な整数倍で軸の動きに追従します。この区別は学術的なものではありません。機械的に修正できる日常的な故障と、再設計または即時停止を要する自励不安定現象とを分けるものです。本稿では両方の用語を定義し、一般的な原因を列挙するとともに、振動アナライザを用いてそれらを見分ける方法を示します。 FFT のスペクトルを持つ。
1. 同期振動とは何か？
同期振動は、軸の回転速度の整数倍の周波数で発生します。回転と「同期」しており、機械振動の中で最も一般的なカテゴリです。
一般的な故障の大多数は、このように現れます。 アンバランス, ずれ、 そして 機械的な緩み はいずれも同期振動を生じさせます。例えば不釣り合いは常に1× RPMで現れ、回転速度の変化に完全に追従します。RPMを2倍にすると、不釣り合いピークは単純に新しい1×周波数に移動します。加振力は軸の角度に同期しているため、これらは典型的な 強制振動.
2. サブ同期振動とは何か？
同期下振動は周波数で発生します 以下 1× — 接頭辞「サブ（sub-）」は単に「以下」を意味します。顕著なサブ同期成分はしばしば深刻な警告信号となります。なぜなら、単純な機械的欠陥ではなく、自励的で不安定なロータダイナミクス現象によって引き起こされることが多いためです。決定的な違いはエネルギーの源にあります。同期故障では外部の幾何学的誤差が1回転に1度ロータを加振するのに対し、サブ同期不安定現象では加振力は ロータ自身の運動 そのベアリングやシールと相互作用しています。このフィードバックループこそが、これらの状態を ローターの不安定性.
3. サブシンクロナス振動の一般的な原因
サブシンクロナス振動は、流体膜軸受で動作する高速ターボ機械において重大な懸念事項です。 ジャーナルベアリング.
3.1 オイルワール
これはサブシンクロナス不安定性の最も一般的な形態です。流体膜軸受において、軸を支持する流体力学的油膜が循環を始め、軸をその前方に押し出すことがあります。この現象は オイルワールとして知られています。油膜の平均速度が軸表面速度のほぼ半分強であるため、その結果として生じる 渦巻く 約以下に現れます 運転速度の0.42〜0.48倍（0.42×–0.48×）。オイルワールは多くの場合、荷重および温度に依存しており、軸受荷重、油温度、または速度の変化に応じて出現または消失することがあります。
3.2 オイルウィップ
オイルウィップはオイルワールが進展した、より深刻で危険な状態です。これは、ワール周波数が上昇してロータの第1固有振動数（ 臨界速度）に到達し、そこに「ロック」したときに発生します。一度ロックすると、サブシンクロナス振幅は非常に大きくなり、速度が増加しても消失しません。むしろ振動はさらに加速しても臨界速度の周波数に固定されたままになります。このロックされた増大する状態は シャフトホイップ と密接に関連しており、非常に破壊的であるため、一般的に即時の シャットダウン.
3.3 ロータとステータの接触（ラブ）
ロータと静止部品（ ローターラブ ）との接触も、サブシンクロナス振動を誘発することがあります。多くの場合、 0.5×のような運転速度の整数分の一の周波数で現れます。0.5×成分が明確に現れることは、2回転ごとに1回ロータを跳ね返すラブの典型的な兆候です。その他の sub-harmonic 応答の原因としては、重篤なルーズネスおよび特定のラブに起因する非線形性が挙げられます。
4. FFTスペクトルでの識別方法
2つのファミリーを スペクトラム 上で分離することは、主にピークが1×を基準としてどこに位置するかの問題です。
- 同位体ピーク： 1× RPM ピーク（運転速度）を特定し、その正確な整数倍——2×、3× など——にピークがないか確認してください。
- サブシンクロナス・ピーク： 現れる有意なピークを探してください 前に 周波数軸上の 1× ピーク。運転速度の約 45% 付近にピークが現れる場合、これはオイルホワールの典型的な指標です。
診断はピークと運転速度の正確な比率に依存するため、精確な速度基準が不可欠です。仮定した RPM にわずかな誤差があるだけで、0.48× のホワールが曖昧なものになりかねません。 注文分析 1回転ごとのタコメーターパルスを基準とすることで、スペクトルを運転速度の次数で直接表現でき、その曖昧さが解消されます。
5. この区別が重要な理由
どのファミリーを見ているかを把握することで、対応策全体が決まります。
- 同期の問題 （アンバランスなど）は強制振動であり、通常は機械的に—— バランシング、アラインメント、またはファスナの締め直し。
- 同期不足の問題 （オイルホイップなど）は 自励振動 または不安定現象です。これらは根本的な問題を示しており、 ローターベアリングシステム バランス調整では解決できません。対処策としては、軸受設計の変更（例：ティルティングパッド軸受への変更）、油温または油圧の調整、軸受荷重の増加、あるいはロータの改造などが挙げられます。
このため、高振幅のサブ同期ピークは、同等の大きさの同期ピークよりも深刻なアラームとして扱われるのが一般的です。実際には、エンジニアはまず機械のバランスとアライメントが適切かどうかを確認します—— バランセット-1A 1× 振幅を計測し、 段階 同期成分の原因を除外または修正するために必要な処置を行うことで、スペクトルに残存するサブ同期成分を、修正可能な機械的故障ではなく不安定現象によるものと確信を持って特定できます。
