Vibracijos analizės plakimas: priežastys ir nustatymas
Svetainėje vibracijos analizė, plakimas (or a ritmas) yra savitas reiškinys, kuriam būdingas lėtas, periodiškas amplitudės didėjimas ir mažėjimas vibracija signalas. Jis atsiranda, kai dvi atskiros vibracijos sudedamosios dalys yra labai panašios, bet ne identiškos — dažnis yra kartu ir susilieja. Susidaro laiko bangos forma atrodo kaip viena sinusinė banga, kurios amplitudė ritmiškai, tarsi kvėpuodama, lėtai didėja ir mažėja. Ritmo atpažinimas yra svarbus, nes tai yra tiesioginis ir nedviprasmiškas požymis, rodantis, kad du šaltiniai veikia beveik tuo pačiu greičiu.
1. Apibrėžimas: Kas yra vibracijos ritmas?
Pulsas nėra atskiras dažnis – tai dviejų sąveikaujančių dažnių girdimas ir išmatuojamas rezultatas. Ausiai jis sukelia būdingą „čiulbėjimą“ arba pulsuojantį garsą; ant amplitudė matuoklyje šis rodmuo nėra pastovus – jis reguliariai svyruoja aukštyn ir žemyn. Kuo artimesni šie du šaltinių dažniai, tuo lėtesnis ir ryškesnis tampa šis svyravimas; kuo jie labiau nutolę vienas nuo kito, tuo greitesnis pulsavimas, kol galiausiai ausis ir analizatorius vietoj vieno moduluoto tono išgirsta du atskirus tonus.
Dėl to „beating“ iš esmės skiriasi nuo amplitudė moduliacija, kurią sukelia gedimas viename įrenginyje. Ritmui susidaryti reikia dviejų nepriklausomų, panašaus stiprumo sužadinimo šaltinių; tai yra interference rezultatas, o ne vieno komponento gedimas.
2. Fizika, slypinti už ritmų
Pulsacija atsiranda dėl konstruktyvios ir destruktyvios interferencijos. Kai dviejų vibracijos bangų viršūnės sutampa (yra fazėje), jų amplitudės susideda, sukurdamos didesnę bendrą amplitudę. Kai vienos bangos viršūnė sutampa su kitos bangos įduba (yra ne fazėje), jos iš dalies arba visiškai kompensuoja viena kitą, sukurdamos mažesnę bendrą amplitudę. Šis nuolatinis sustiprinimo ir kompensavimo ciklas sukuria būdingą pulsacijos garsą ir vibracijos modelį.
Šios amplitudės moduliacijos dažnis, žinomas kaip ritmo dažnis, yra lygus absoliučiam skirtumui tarp dviejų šaltinių dažnių.
Pulsacijos dažnis = |Dažnis 1 − Dažnis 2|
Pavyzdžiui, jei dvi mašinos generuoja vibraciją 29,5 Hz ir 30,5 Hz dažniais, susidaro suminis dažnis |29,5 − 30,5| = 1,0 Hz. Todėl bendra amplitudė kils ir kris kartą per sekundę. Atkreipkite dėmesį į svarbų niuansą: vibracija, kurią iš tikrųjų jaučiate, vis dar svyruoja maždaug vidutiniškai iš dviejų dažnių (šiuo atveju apie 30 Hz), o virš jo esanti lėta amplitudės kreivė pulsuoja 1 Hz dažniu. Maksimali amplitudė, pasiekiama kiekvienoje tos kreivės viršūnėje, yra dviejų atskirų amplitudžių suma – taigi du vienodo 2 mm/s stiprumo šaltiniai akimirksniu gali susidaryti beveik 4 mm/s stiprumo šaltinį.
3. Dažniausios pramoninių mašinų vibracijos priežastys
Kadangi ritmas aiškiai rodo du arti vienas kito esančius varančiuosius dažnius, tai yra naudinga diagnostinė užuomina. Dažniausi šaltiniai pramoninėje aplinkoje yra:
- Kelios mašinos ant bendros konstrukcijos: klasikinis pavyzdys – du identiški siurbliai arba ventiliatoriai, veikiantys ant tos pačios pagrindo plokštės arba vamzdynų sistemos. Jei jų darbo greičiai šiek tiek skiriasi (pavyzdžiui, 1780 aps/min ir 1785 aps/min), jie sukuria žemo dažnio interferenciją. Tai glaudžiai susiję su bėgimo greitis (1×) vibracija, kurią sukelia kiekvienas įrenginys.
- Elektros varikliai: gali atsirasti nesuderinamumas tarp variklio sukimosi dažnio ir elektros tinklo dažnio — pavyzdžiui, poliaus praėjimo dažnis indukciniame variklyje, kur jis sutampa su dvigubu slydimo dažnis. Šie ritmai yra tam tikrų elektros gedimai.
- Daugiapakopiai siurbliai arba kompresoriai: įvairių etapų, veikiančių šiek tiek skirtingu efektyviuoju greičiu, sąveika.
- Pavarų dėžės: dviejų tarpusavio sąveika krumplių sąveikos dažniai turinčiu panašų dantų skaičių.
- Hidrauliniai arba aerodinaminiai svyravimai: dviejų skirtingų su srautu susijusių turbulencijos šaltinių sąveika, pavyzdžiui, persidengiančių hidraulinės jėgos arba aerodinaminės jėgos.
4. Kaip nustatyti virpesius vibracijos duomenyse
Laiko-signalo formos analizė
Svetainė laiko bangos forma yra tiesiausias būdas stebėti pulsaciją. Signale matomas aiškus, pasikartojantis amplitudės moduliacijos modelis. Laiko tarpas tarp dviejų iš eilės einančių amplitudės viršūnių (arba dviejų slėgių) yra pulsacijos periodas; jo atvirkštinė vertė yra pulsacijos dažnis. Būtinas ilgas įrašymo langas – jei įrašas trumpesnis nei vienas pulsacijos periodas, matysite tik dalį amplitudės svyravimo ir galite jį klaidingai palaikyti paprasta kylančia ar krintančia tendencija.
Dažnių spektro (FFT) analizė
Dažnio spektras, ritmas pasirodo kaip du aiškiai išsiskiriantys viršūnės, esančios labai arti viena kitos. A standard FFT gali trūkti skiriamosios gebos, kad juos būtų galima atskirti, todėl jie susilieja į vieną platų piką. Norėdamas tinkamai įvertinti šį viršijimą, analitikas turi padidinti spektrinę skiriamąją gebą – naudodamas daugiau linijų, ilgesnį duomenų surinkimo laiką arba Mastelio keitimo FFT sutelktas į dominančią sritį. Galite iš anksto nustatyti reikiamą eilučių skaičių ir pralaidumą naudojant FFT skiriamosios gebos skaičiuoklė. Kai šis reiškinys išnyksta, aiškiai matomi du komponentų dažniai, sudarantys pulsaciją, o jų skirtumas turėtų būti lygus stebimam pulsacijos dažniui.
5. Ritmas praktiniuose lauko matavimuose
Vietoje, turint tinkamą prietaisą, atskirti tikrą trikdį nuo pavienio gedimo yra nesunku. Nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia vienu metu stebėti realaus laiko signalo formą ir aukštos skiriamosios gebos spektrą, o priskirdami po vieną kanalą kiekvienam įrenginiui, galite patikrinti, ar du įrenginiai, veikiantys beveik tuo pačiu darbinis greitis yra šaltinis. Kadangi smūgis padidina didžiausią rodmenį, taip pat verta patikrinti, ar padidėjusi amplitudė sukelia pavojaus lygis net jei vidutinis vibracijos lygis yra priimtinas — prietaiso pikas o RMS rodmenys parodys visai kitokią situaciją.
6. Ar mušimas yra problema?
Savaiminis virpėjimas nėra gedimas – tai sąveikaujančių dažnių požymis. Vis dėlto tai vis tiek gali kelti problemų:
- Trukdantis triukšmas: Kylantis ir krintantis garsas dažnai yra labiau juntamas ir dirgina darbuotojus nei nuolatinis tonas.
- Susirūpinimas dėl didžiausios amplitudės: maksimali amplitudė konstruktyvios interferencijos metu gali būti beveik dvigubai didesnė už bet kurio atskiro signalo amplitudę. Šis pikas gali viršyti pavojaus ribas arba sukelti pernelyg didelę ciklinių įtempių apkrovą komponentams — maitinimo mechaniniams nuovargis — net jei vidutinis vibracijos lygis atrodo priimtinas.
- Kitų problemų nuslėpimas: dėl svyruojančio signalo gali būti sunkiau pastebėti kitas vibracijos problemas, paslėptas po moduliacija.
Norint išspręsti problemų keliančio ritmo klausimą, paprastai reikia nustatyti du šaltinio dažnius ir tada arba pakeisti vieno įrenginio greitį (kad jie nebesutaptų), arba perderinti struktūrą, kad ji būtų perkelta toliau nuo rezonansas, or adding slopinimas siekiant sumažinti amplitudės smailes. Jei pagrindinis 1× komponentas pats yra per didelis, koreguojant disbalansas kiekviename įrenginyje iš pradžių sumažina energijos kiekį, kurį galima panaudoti plakimui.
