Harmonikų supratimas vibracijos analizėje

Apibrėžimas: Kas yra harmonika?

Vibracijos analizėje harmoninis yra dažnis, kuris yra pagrindinio dažnio sveikasis skaičius, kartotinis. Pagrindinis dažnis paprastai yra pagrindinis sistemos pavaros dažnis, pavyzdžiui, veleno sukimosi greitis. Šis pagrindinis dažnis vadinamas pirmąja harmonika arba 1xSekančios harmonikos yra:

• Svetainė 2-oji harmonika (2x) yra dažnis, lygiai du kartus didesnis už pagrindinį.
• Svetainė 3-ioji harmonika (3x) yra dažnis, lygiai tris kartus didesnis už pagrindinį.
• Ir taip toliau (4x, 5x, 6x…).

Pavyzdžiui, jei variklis veikia 1800 aps./min. (30 Hz), jo harmonikos vibracijos spektre pasirodytų esant 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) ir pan.

Kodėl generuojamos harmonikos?

Idealiai tiesinėje sistemoje su gryna sinusoidine priverstinio veikimo funkcija (pvz., idealiai subalansuotame rotoriuje) būtų generuojamas tik 1x pagrindinis dažnis. Tačiau realaus pasaulio mechanizmai nėra idealiai tiesiniai. Harmonikos generuojamos, kai komponento judėjimas yra iškraipytas arba nesinusoidinis. Šį iškraipymą gali sukelti įvairios mechaninės ir elektrinės sąlygos. Todėl specifinių harmonikų buvimas ir amplitudė yra galingi diagnostiniai rodikliai.

Dažniausios harmonikų priežastys ir diagnostinė vertė

Harmonikų modelis vibracijos spektre suteikia vertingų užuominų apie mašinos gedimo priežastį.

Didelė 1x amplitudė (pagrindinis)

Dominuojanti smailė ties 1x dažniausiai siejama su disbalansasEkscentriškumas ir sulenkti velenai taip pat sukuria stiprų 1x signalą.

Didelė 2x amplitudė (2-oji harmonika)

Stipri antroji harmonika, kurios amplitudė dažnai prilygsta 1x smailei, yra klasikinis rodiklis veleno nesutapimasDėl nesutapimo velenas kiekvieno apsisukimo metu yra sulenktas du kartus, todėl susidaro stipri 2x dažnio dedamoji. Didelis lygiagretus nesutapimas taip pat gali sukelti 3x ir 4x harmonikas.

Harmonikų „šeima“ (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Kai matote daugybę važiavimo greičio harmonikų, tai yra pagrindinis parašas mechaninis laisvumasAtsipalaidavusių komponentų (pvz., atsilaisvinusio guolio korpuse arba atsilaisvinusio varžto ant mašinos kojelės) sukelti smūgiai ir netiesinis judėjimas iškreipia vibracijos signalą ir sukuria sodrų harmonikų modelį. Kuo didesnis atsilaisvinimas, tuo daugiau harmonikų bus.

Kitos harmonikų priežastys

• Išsikišę rotoriai: Sulenktas velenas mašinoje su išsikišusiu rotoriumi (pvz., vertikaliame siurblyje) gali generuoti stiprias 1x, 2x ir 3x harmonikas.
• Stūmoklinės mašinos: Variklių ir kompresorių stūmoklių ir alkūninių velenų nesinusoidinis judėjimas natūraliai sukuria platų harmonikų spektrą.
• Elektros problemos: Kintamosios srovės variklių problemos gali sukelti linijos dažnio harmonikas (pvz., 120 Hz 60 Hz sistemoje).
• Įtrynimai: Lengvas, dalinis trynimas gali sukelti aukštos eilės harmonikų seriją, kartais iki 10x, 20x ar net daugiau.

Analizės aspektai

Analizuojant harmonikas, svarbu atsižvelgti į:

• Kuri harmonika yra dominuojanti? Atsakymas nurodo skirtingus galimus gedimus.
• Kiek harmonikų yra? Didelis skaičius rodo laisvumą arba didelį iškraipymą.
• Kokia yra amplitudės tendencija? Harmonikų amplitudės padidėjimas laikui bėgant rodo blogėjančią būklę.
• Ar jie radialiniai, ar ašiniai? Pavyzdžiui, nesuderinamumas dažnai rodo didelę ašinę vibraciją, o disbalansas pirmiausia yra radialinis.

Išnagrinėjęs visą pagrindinių ir harmoninių dažnių modelį, vibracijos analitikas gali labai užtikrintai diagnozuoti mašinos problemas.

← Atgal į pagrindinį rodyklę