亜同期振動と同期振動の説明

定義: 同期振動とは何ですか?

同期振動 機械の主回転速度の整数倍の周波数で発生する振動です。軸の回転と「同期」しています。これは機械に見られる最も一般的な振動のカテゴリーです。

• 走行速度（1倍）と全く同じ速度で振動し、同期します。
• 走行速度の 2 倍 (2x)、3 倍 (3x) などの振動も同期振動であり、走行速度の「高調波」と呼ばれることがよくあります。

一般的な機械の故障の大部分は、 アンバランス, ずれ、 そして 機械的な緩み、これらはすべて同期振動として現れます。例えば、アンバランスによって生じる振動は常に1回転/分で発生し、機械の速度変化に完全に追従します。

定義: 亜同期振動とは何ですか?

同期振動 主回転速度（1倍）より*低い*周波数で発生する振動です。接頭辞「sub-」は「以下」を意味します。顕著な亜同期振動の存在は、多くの場合深刻な警告サインです。これは、単純な機械的故障ではなく、自己励起による不安定なローターの動的現象によって引き起こされることが多いためです。同期振動とは異なり、亜同期振動の強制関数はローター自体の運動によって生成されます。

亜同期振動の一般的な原因

流体膜軸受を備えた高速ターボ機械では、同期振動が大きな懸念事項となります。

1. オイルワール

これは、同期不安定性の最も一般的な形態です。流体膜軸受において、軸を支持する流体油膜が軸受の周囲を「鞭打ち」、軸を前方に押し出すときに発生します。これにより、約1/4の周波数で明確な振動が発生します。 走行速度の0.42～0.48倍（0.42倍～0.48倍）オイル旋回は負荷や温度に依存することが多く、機械の状態が変化すると現れたり消えたりすることがあります。

2. オイルホイップ

オイルホイップは、オイルホワールのより深刻で危険な形態です。オイルホワールの周波数がローターの第一固有振動数（危険速度）と一致し、「ロックオン」したときに発生します。この場合、同期振動の振幅は非常に大きくなり、速度を上げても消えません。実際、機械がさらに加速しても、振動はローターの危険速度周波数で持続します。オイルホイップは非常に破壊的な状態であり、機械の即時停止が必要です。

3. ローターとステーターの摩擦

ローターと固定部との摩擦により、同期外れの振動が発生することがあります。これは、例えば回転速度の整数分の1の速度で発生することがよくあります。 0.5倍0.5倍の成分は、ローターが2回転ごとに1回「跳ね返る」摩擦の典型的な兆候です。

FFTスペクトルでそれらを区別する方法

FFT スペクトルでこれらのコンポーネントを識別するのは簡単です。

• 同期ピーク: 1 倍の RPM ピーク (実行速度) と、正確な整数倍 (2 倍、3 倍など) になるピークを探します。
• 同期ピーク: 周波数軸上で1回転あたりのピークの*前*に現れる顕著なピークを探してください。回転速度の45%付近にピークが現れるのは、オイル渦の典型的な兆候です。

この区別がなぜ重要なのか

同期振動と同期振動を区別することは、診断にとって基本的に重要です。

• 同期の問題 （アンバランスと同様に）強制振動です。多くの場合、バランス調整やアライメント調整などの機械的な調整で修正できます。
• 同期不足の問題 （オイルホイップのような）振動は「自励振動」または不安定性です。これらはローター・ベアリングシステムの基本設計または状態に問題があることを示しており、バランス調整では解決できません。解決策としては、ベアリングの設計変更、オイルの温度または圧力の変更、あるいはローターの再設計などが考えられます。

このため、高振幅のサブ同期ピークは、一般に、高振幅の同期ピークよりも深刻なアラーム状態であると見なされます。

← メインインデックスに戻る