비동기 진동 이해
비동기 진동 (비동기 진동이라고도 함) 진동 다음과 같은 주파수에서 ~ 아니다 정확한 정수 배수 - 명령 - 의 회전 속도입니다. 달리 동기 진동 ~에서 불균형 또는 정렬 불량 (항상 1배, 2배, 3배의 작동 속도로 착지)의 경우 비동기 진동은 샤프트 자체의 회전이 아닌 부품 형상, 전자기 효과 또는 외부 소스에 의해 결정되는 주파수에서 발생합니다.
동기식 콘텐츠와 비동기식 콘텐츠를 구분하는 것은 기계 분야에서 가장 기본적인 기술 중 하나입니다. 진단, 로 분할하면 원인 검색 범위가 즉시 좁혀지기 때문입니다. 동기식 구성 요소는 회전 질량 또는 로터와 관련된 기하학적 문제를 가리키고, 비동기식 구성 요소는 회전 요소 결함, 전기적 결함 또는 로터 외부에서 발생하는 영향을 가리킵니다. 이 분류를 조기에 올바르게 파악하면 분석가가 베어링 고장이라는 실제 문제가 있는 기계의 균형을 맞추는 데 시간을 낭비하지 않아도 됩니다.
1. 동기식 대 비동기식: 핵심적인 차이점
경계는 전적으로 주문하다 - 진동 주파수와 작동 속도 주파수의 비율입니다. 정확한 정수의 피크는 동기식이며 샤프트 회전에 고정되고, 분수의 피크는 비동기식이며 다른 클럭에 따릅니다.
- 동기식(정수형 주문): 1.00×, 2.00×, 3.00× - 불균형, 오정렬, a 구부러진 샤프트, 특정 설사 패턴.
- 비동기식(정수가 아닌 주문): 2.47배, 3.57배, 0.45배 - 베어링 결함, 전기선, 하위 동기화 불안정성, 외부 소스.
유용한 하위 카테고리는 서브 하모닉 - 에너지 아래 1배(예: 심한 느슨함이나 마찰로 인한 0.5배 피크). 서브하모닉은 비동기 콘텐츠의 한 형태이며, 아래에서 자세히 설명하는 비동기 불안정성과 함께 존재합니다.
2. 비동기 진동의 일반적인 원인
롤링 요소 베어링 결함(가장 일반적인 결함)
비동기 진동의 가장 큰 원인은 단연 비동기 진동입니다:
- 베어링 결함 주파수: 비포, 비피피, BSF 및 FTF 는 베어링 지오메트리의 영향을 받으며 축속의 정확한 배수가 아닙니다.
- 예: 1800RPM 모터(30Hz)는 107Hz에서 BPFO가 표시될 수 있으며, 이는 정수가 아닌 3.57배의 샤프트 속도입니다.
- 진단 값: 비동기식 주파수는 즉시 베어링 문제를 의심하게 합니다.
- 발각: 엔벨로프 분석 는 이러한 구성 요소가 일반 스펙트럼에 나타나기 훨씬 전에 이러한 구성 요소를 표면화하는 주요 기술입니다.
전기 주파수
샤프트 속도와 무관한 전자기 진동:
- 주파수의 2배: 모터 속도에 관계없이 60Hz 전원 공급 장치에서 120Hz 또는 50Hz 전원 공급 장치에서 100Hz.
- 예: 2극 60Hz 모터는 약 3550RPM(59.2Hz)으로 작동하지만, 2배 라인 주파수 진동은 120Hz(2.03배 축 속도, 비동기식)로 설정되어 있습니다.
- 극 통과 주파수: 는 정확한 정수 배수가 아닐 수 있습니다.
- VFD 고조파: 드라이브 스위칭 주파수는 샤프트 속도와 관련이 없습니다.
외부 소스
- 인접 장비: 주변 기계에서 바닥을 통해 전달되는 진동.
- 건물 또는 재단: 구조적 공명 고정 주파수에서.
- 프로세스 맥동: 배관을 통해 이동하는 압력 파.
- 음향 공명: 덕트 또는 인클로저의 정재파.
동기화되지 않은 불안정성
- 오일 소용돌이: 일반적으로 0.42~0.48배의 샤프트 속도(정확히 절반은 아님)입니다.
- 오일 채찍: 로터의 고유 진동수, 를 클릭합니다.
- 봉인 불안정성: 유체 역학에 의해 설정된 주파수로 작동하는 경우가 많습니다. 대표적인 예는 다음과 같습니다. 로터 불안정성.
무작위 진동
3. 스펙트럼에서 식별
스펙트럼 특성
- 고정 빈도: 속도 변화에 관계없이 동일한 Hz 값으로 나타남
- 주문이 바뀝니다: 속도가 변하면 비동기 주파수는 순서를 변경합니다(순서는 주파수 ÷ 축 속도이므로).
- 폭포 플롯: 비동기 구성 요소는 다음과 같이 나타납니다. 세로 라인, 동기 구성 요소와 같은 대각선 라인을 가장 직관적으로 구분할 수 있는 방법입니다.
- 주문 스펙트럼: 비동기 피크는 정수가 아닌 순서(2.47배, 3.57배 등)에 도달합니다.
진단 절차
- 주행 속도 파악 1배 피크 또는 더 안정적으로는 유속계.
- 주문 계산 각 피크 주파수를 실행 속도 주파수로 나누어 계산합니다.
- 정수 주문 (1.00×, 2.00×, 3.00×)는 동기식입니다.
- 정수가 아닌 주문 (2.47배, 3.57배)는 비동기식입니다.
- 결함 유형과 일치 계산된 주파수를 베어링 주파수, 전기선 등과 비교합니다.
가변 속도 기계에서 이 분리는 다음과 같은 경우 더 깔끔합니다. 주문 분석, 를 사용하면 주파수 축을 실행 속도의 배수로 다시 참조하여 동기식 피크는 정지하고 비동기식 피크는 움직입니다.
4. 진단의 중요성
베어링 결함
- BPFO, BPFI 또는 BSF에서 비동기 피크가 발생하면 즉시 베어링 문제.
- 이론적인 베어링 주파수를 계산하고 이를 관측된 피크와 비교합니다.
- 약 ±5% 내에서 일치하면 베어링 결함이 있는 것으로 확인됩니다.
- 배음 및 측파대 의 결함 빈도를 추가로 확인할 수 있습니다.
를 사용하여 산술을 단락시킬 수 있습니다. 베어링 결함 발생 빈도 계산기, 를 클릭하면 베어링 형상과 샤프트 속도에서 바로 BPFO, BPFI, BSF 및 FTF를 반환합니다.
전자기 문제
- 100/120Hz의 2× 회선 주파수 라인은 다음을 가리킵니다. 고정자 또는 에어 갭 문제.
- 주파수는 속도 변화에 관계없이 고정된 상태로 유지됩니다.
- 모터 전류 분석을 통해 전기적 원인을 확인합니다.
외부 진동
- 기계 속도나 베어링 주파수와 일치하지 않는 피크.
- 주변 장비의 작동 속도와 일치할 수 있습니다.
- 출처 조사가 필요하며, 그 후 격리 또는 수정이 필요합니다.
5. 비동기 진동 분석 기술
봉투 분석
- 베어링 결함 감지를 위한 주요 기술입니다.
- 비동기식 콘텐츠를 생성하는 반복적인 영향을 개선합니다.
- 강력한 동기식 저주파 성분을 억제합니다.
- 결과물에 베어링 주파수를 명확하게 표시합니다. 포락선 스펙트럼.
고주파 가속
- 비동기 베어링 결함은 종종 고주파 범위(1kHz 이상)에 존재합니다.
- 사용 가속도계 높은 Fmax 설정으로.
- 이를 통해 저주파 속도 측정이 놓치는 충격과 고주파 공명을 포착할 수 있습니다.
켑스트럼 분석
- 켑스트럼 분석 는 비동기 신호에 묻혀 있는 주기적인 패턴을 찾는 데 효과적입니다.
- 고조파 또는 측파 대역의 전체 제품군을 한 번에 감지합니다.
- 복잡한 베어링에 특히 유용하며 기어 서명.
6. 실용적인 예시
베어링 결함이 있는 모터
- 실행 속도: 1750 RPM(29.17Hz).
- 동기식 구성 요소: 29.17Hz에서 1배, 58.34Hz에서 2배.
- 비동기 컴포넌트: 107Hz(3.67배 축 속도)에서 피크가 발생합니다.
- 진단: 107Hz는 계산된 BPFO → 외부 레이스 결함과 일치합니다.
- 확인: 비동기식 특성은 로터 문제가 아닌 베어링 문제를 확인합니다.
가변 속도 VFD 모터
- 모터 속도 범위는 1200~1800RPM입니다.
- 1배 피크는 속도에 따라 움직입니다(동기식).
- 120Hz 피크는 그대로 유지됩니다(비동기, 2× 회선 주파수).
- 진단: 60Hz 전원에서 나오는 전자기 성분입니다.
현장에서 이러한 분리는 휴대용 분석기의 일상적인 작업입니다. 왜냐하면 발란셋-1A 는 진동 스펙트럼과 동시에 광학 회전 속도계에서 주행 속도를 판독하여 주어진 피크가 동기식인지 비동기식인지 그 자리에서 표시하여 엔지니어에게 치료가 로터의 균형을 맞추고 있는지 또는 베어링을 교체해야 하는지 즉시 알려줄 수 있습니다. 정수가 아닌 순서, 속도 변화에도 불구하고 고정된 주파수 또는 폭포수 플롯의 수직 시그니처를 통해 비동기 콘텐츠를 인식하면 베어링 결함, 전기 문제 및 외부 영향을 정확하게 식별하고 올바른 시정 조치를 취할 수 있는 길을 안내할 수 있습니다.
