Asinchroninės vibracijos supratimas
Apibrėžimas: Kas yra asinchroninė vibracija?
Asinchroninė vibracija (dar vadinama nesinchronine vibracija) yra vibracija esant dažniams, kurie nėra tikslūs sveikųjų skaičių kartotiniai (eilėms) veleno sukimosi greičio. Kitaip nei sinchroninė vibracija iš disbalansas arba nesutapimas (kuri visada pasireiškia esant 1×, 2×, 3× veikimo greičiui), asinchroninė vibracija atsiranda dažniais, kuriuos lemia komponento geometrija, elektromagnetiniai efektai arba išoriniai šaltiniai, o ne veleno sukimasis.
Suprasti skirtumą tarp sinchroninės ir asinchroninės vibracijos yra labai svarbu atliekant mašinų diagnostiką, nes tai padeda nustatyti vibracijos šaltinį: sinchroniniai komponentai rodo besisukančios masės ar geometrinius sutrikimus, o asinchroniniai komponentai rodo riedėjimo elementų problemas, elektros gedimus arba išorinius veiksnius, susijusius su pačiu rotoriumi.
Dažni asinchroninės vibracijos šaltiniai
1. Riedėjimo guolių defektai (dažniausiai pasitaikantys)
Pagrindinis asinchroninės vibracijos šaltinis:
- Guolių gedimų dažniai: BPFO, BPFI, BSF, FTF nėra tikslūs veleno greičio kartotiniai
- Pavyzdys: 1800 aps./min. variklis (30 Hz), BPFO gali būti 107 Hz (3,57 × veleno greitis, o ne sveikasis skaičius)
- Diagnostinė vertė: Asinchroniniai dažniai iš karto rodo guolio problemą
- Vokų analizė: Pagrindinis asinchroninių guolių komponentų aptikimo metodas
2. Elektros dažniai
Elektromagnetinė vibracija, nesusijusi su veleno greičiu:
- 2 × linijos dažnis: 120 Hz (60 Hz sistemose) arba 100 Hz (50 Hz), nepriklausomai nuo variklio greičio
- Pavyzdys: 2 polių 60 Hz variklis veikia 3550 aps./min. (59,2 Hz) dažniu, tačiau 2×f vibracija pasireiškia esant 120 Hz dažniui (2,03× veleno greitis)
- Karpo praėjimo dažnis: Gali būti ne tikslus sveikojo skaičiaus kartotinis
- VFD harmonikos: Perjungimo dažniai, nesusiję su veleno greičiu
3. Išoriniai šaltiniai
- Gretima įranga: Vibracija, perduodama iš netoliese esančių mašinų
- Pastatas / pamatai: Struktūriniai rezonansai fiksuotais dažniais
- Proceso pulsacijos: Slėgio bangos vamzdynuose
- Akustiniai rezonansai: Stovinčios bangos ortakiuose arba gaubtuose
4. Subsinchroniniai nestabilumai
- Naftos sūkurys: Paprastai 0,42–0,48 × veleno greitis (ne visai pusė)
- Aliejaus plaktuvas: Užsifiksuoja natūraliu dažniu, nesusijusiu su veleno greičiu
- Sandariklio nestabilumas: Dažnai dažniais, kuriuos lemia skysčių dinamika
5. Atsitiktinė vibracija
- Kavitacija: Atsitiktinis burbulo kolapsas, plačiajuostis ryšys
- Turbulencija: Atsitiktiniai srauto svyravimai
- Trintis: Chaotiškas kontaktas, sukuriantis neperiodinę vibraciją
Identifikavimas spektruose
Spektro charakteristikos
- Fiksuotas dažnis: Rodoma ta pačia Hz verte, nepriklausomai nuo greičio pokyčių
- Užsakymo pakeitimai: Jei greitis kinta, asinchroniniai dažniai keičia tvarką (× veleno greičio santykis)
- Krioklio sklypas: Asinchroniniai komponentai rodomi kaip vertikalios linijos; sinchroniniai – kaip įstrižainės
- Užsakymo spektras: Asinchroniniai pikai, kai eilės nėra sveikosios (2,47 ×, 3,57 × ir kt.)
Diagnostinė procedūra
- Nustatykite bėgimo greitį: Nuo 1× piko arba tachometro
- Apskaičiuokite užsakymus: Padalinkite kiekvieną piko dažnį iš važiavimo greičio dažnio
- Sveikųjų skaičių eilės: Sinchroninis virpesys (1,00×, 2,00×, 3,00×)
- Ne sveikųjų skaičių užsakymai: Asinchroninė vibracija (2,47×, 3,57× ir kt.)
- Atitikimas gedimų tipams: Palyginkite apskaičiuotus dažnius su guolių dažniais, elektros dažniais ir kt.
Diagnostinė reikšmė
Guolių defektai
- Asinchroniniai dažniai ties BPFO, BPFI, BSF iš karto rodo guolių problemą
- Apskaičiuokite guolių dažnius ir palyginkite juos su stebimais maksimumais
- Atitikimas ±5% ribose patvirtina guolio gedimą
- Harmonikos ir šoninės juostos suteikia papildomą patvirtinimą
Elektromagnetinės problemos
- 2 × linijos dažnis esant 100/120 Hz rodo statoriaus arba oro tarpo problemas
- Fiksuotas dažnis, nepriklausomas nuo greičio pokyčių
- Srovės analizė patvirtina elektros kilmę
Išorinė vibracija
- Su mašinos greičiu ar guoliais nesusiję pikai
- Gali atitikti netoliese esančių įrenginių greitį
- Reikalingas šaltinio tyrimas
- Reikalinga izoliacija arba šaltinio korekcija
Asinchroninių virpesių analizės metodai
Vokų analizė
- Pagrindinis guolių defektų aptikimo metodas
- Sustiprina asinchroninius pasikartojančius poveikius
- Slopina sinchroninius žemo dažnio komponentus
- Aiškiai rodo guolių dažnius
Aukšto dažnio pagreitis
- Asinchroniniai guolių defektai, dažnai pasitaikantys aukšto dažnio diapazone (> 1 kHz)
- Naudokite akselerometrus ir aukštus Fmax nustatymus
- Aptinka smūgius ir aukšto dažnio rezonansus
Cepstrum analizė
- Efektyvus ieškant periodinių modelių asinchroniniuose signaluose
- Aptinka harmonikų arba šoninių juostų šeimas
- Naudinga sudėtingiems guolių ir krumpliaračių parašams
Praktiniai pavyzdžiai
Variklis su guolio defektu
- Bėgimo greitis: 1750 aps./min. (29,17 Hz)
- Sinchroniniai komponentai: 1 × 29,17 Hz, 2 × 58,34 Hz
- Asinchroninis komponentas: Didžiausias dažnis esant 107 Hz (3,67 × veleno greitis)
- Diagnozė: 107 Hz atitinka apskaičiuotą BPFO → išorinio lenktynių defektas
- Patvirtinimas: Asinchroninis pobūdis patvirtina guolio, o ne rotoriaus problemą
VFD variklis kintamu greičiu
- Variklio greitis svyruoja nuo 1200 iki 1800 aps./min.
- 1× piko judesiai pagal greitį (sinchroniškai)
- 120 Hz piko dažnis išlieka fiksuotas (asinchroninis 2 × linijos dažnis)
- Diagnozė: Elektromagnetinis komponentas iš 60 Hz maitinimo šaltinio
Asinchroninė vibracija yra atskira mašinų vibracijos klasė, turinti unikalių diagnostinių pasekmių. Atpažįstant asinchroninius komponentus pagal jų ne sveikųjų skaičių eilės ryšius, fiksuotus dažnius, nepaisant greičio pokyčių, arba vertikalias ypatybes krioklio diagramose, galima tiksliai nustatyti guolių defektus, elektros problemas ir išorinius veiksnius, vadovaujantis tinkamomis diagnostikos ir korekcinėmis strategijomis.