Subharmonikų supratimas
A subharmoninis yra dažnio komponentas vibracija spektras kuris atsiranda esant sveikajam pagrindinio priverstinio dažnio daliniui. Mašinų analizėje tas pagrindinis dažnis beveik visada yra bėgimo greitis (1X), todėl subharmonikos atsiranda tokių laipsnių kaip 1/2X, 1/3X ar 1/4X. Kadangi jos yra žemiau pagrindinis sinchroninis komponentas, jie taip pat vadinami subsinchroninis vibracijos, ir tai yra vieni iš diagnostiniu požiūriu vertingiausių signalų, kuriuos gali aptikti analitikas – jie retai pasirodo be aiškios fizinės priežasties.
1. Apibrėžimas: Kas yra subharmonika?
Kur paprastas harmonikos yra bėgimo greičio sveikųjų skaičių kartotuvai (2X, 3X, 4X), o subharmonikos – atvirkštiniai dydžiai: jo dalys iš sveikųjų skaičių. Klasikinis pavyzdys – pikas, esantis lygiai pusėje veleno greičio, dažnai žymimas 1/2X arba 0,5X. Praktikoje informatyviausias modelis yra ne viena subsinchroninė linija, o šeima iš jų – smailės esant 1/2X, 3/2X (1,5X) ir 5/2X (2,5X) dažniams, kurios visos išsidėsčiusios kas pusę eilės. Tokio „šukų“ modelio atsiradimas yra tipiškas konkrečių mechaninių gedimų požymis, o ne atsitiktinis triukšmas.
Verta atskirti tikrą subharmoniką nuo nesveikųjų skaičių sub-sinchroninės sudedamosios dalies. Piką, tiksliai sutampantį su 0,50X, galima laikyti tikra sukimosi greičio subharmonika; o pikas, tarkim, 0,43X, yra sub-sinchroninis, tačiau ne tikslią dalį, ir šis skirtumas iš karto susiaurina įtariamųjų sąrašą. Subharmonikos nėra tokios dažnos kaip harmonikos, tačiau kai jos pasirodo, jos beveik visada nurodo vieną iš toliau išvardytų priežasčių.
2. Mechaninis laisvumas — dažniausia priežastis
Pagrindinis 1/2X subharmonikos šaltinis yra mechaninis laisvumas. Kai detalė yra laisva – guolis laisvai juda korpuse, susidėvėjęs sandariklis arba laisvas tvirtinimo varžtas – atsiranda labai netiesinis „šoktelėjimas“ arba „barškėjimas“. Dėl tarpo detalė atsitrenkia į savo vietą, o kadangi toks smūgis iš esmės kartojasi kas kiti revoliucijos metu sistema reaguoja su pusės priverstinio dažnio dažniu.
Gautame spektre matomas 1X pikas, kurį lydi subharmonikų serija dažniais 1/2X, 3/2X, 5/2X ir t. t. Ši pusės eilės piko grupė yra vienas iš patikimiausių požymių vibracijos diagnostikoje: ji beveik neabejotinai rodo rimtą konstrukcijos laisvumą, o jos stiprėjimas laikui bėgant atspindi jungties sandarumo pablogėjimą. Kuo ryškesni ir gausesni pusės eilės pikai, tuo labiau jungtis yra išsilaisvinusi.
3. Slydimo guolių nestabilumas
Mašinose, kuriose naudojamas skysčio plėvelės arba slankiojantys guoliai, nesubsinchroninis virpėjimas yra rimtas įspėjimas apie alyvos plėvelės nestabilumą. Tai yra savaiminiai virpesiai — energija, gaunama iš nuolatinio sukimosi, tiesiogiai maitina vibraciją, todėl jos gali stiprėti be jokio išorinio poveikio.
- Alyvos sūkurys: Paprastai pasireiškia esant 0,42–0,48 kartų didesniam nei darbinis greitis, pasirodydamas kaip stiprus, aiškiai matomas pikas šiek tiek žemiau pusės dažnio. Jis atsiranda, kai veleną palaikantis alyvos sluoksnis pradeda suktis (sūkuriuoti) guolio tarpo viduje, traukdamas veleną aplink jo kaklelį. Kadangi jis yra šiek tiek žemiau 0,5 kartų, o ne tiksliai ties šia riba, būtent tikslus dažnis yra požymis, leidžiantis atskirti sūkuriuojimą nuo laisvumo.
- Aliejaus bičas: Kur kas rimtesnė ir žalingesnė nestabilumo forma. Ji atsiranda, kai sūkurio dažnis sutampa su rotoriaus pirmuoju savuoju dažniu, arba kritinis greitis. Tuomet vibracija „prisiderina“ prie to natūralaus dažnio ir išlieka tokia net ir didėjant mašinos greičiui – tai požymis, kuris skiria „plaktuko“ vibraciją nuo greičiui prisitaikančio sukimosi. Amplitudės gali tapti tokios stiprios, kad gali sugadinti guolį ar veleną.
Šiuos nestabilumus apibrėžiančius guolių dažnius galima iš anksto apskaičiuoti naudojant specialią Žurnalo guolių defektų dažnio skaičiuoklė, kuris padeda nustatyti, ar subsinchroninis pikas patenka į sūkurio juostą.
4. Kiti sub-sinchroninių smailių šaltiniai
- Problemos, susijusios su diržine pavara: Susidėvėjęs arba pažeistas diržas gali sukelti nesinchroninius komponentus, susijusius su pačio diržo sukimosi dažniu, kuris yra mažesnis už abiejų skriemulių greitį. Įtariama, kad diržinės pavaros gedimai — ir ypač V formos diržo gedimai — galima patikrinti, palyginus su apskaičiuotu diržo dažniu, naudojant diržo gedimų dažnio skaičiuoklė.
- Su srautu susiję reiškiniai: Siurbliuose ir ventiliatoriuose sub-sinchroninė energija gali būti gaunama iš srauto turbulencija arba sukimosi srauto nutraukimas. Šios sudedamosios dalys paprastai yra ne tikslios 1X dalys, o tai savaime yra naudinga užuomina, kad šaltinis yra hidraulinis arba aerodinaminis, o ne mechaninis. Kompresoriuose susijęs reiškinys sparčiai augantis taip pat gali padidinti minimalų greitį.
5. Analizė ir patvirtinimas
Kadangi diagnozė priklauso nuo nedidelių dažnio skirtumų, pirmasis uždavinys – tiksliai nustatyti didžiausią dažnį. Linija, esanti tiksliai 0,50X dažnyje, aiškiai rodo laisvumą; linija 0,47X dažnyje beveik neabejotinai rodo alyvos sūkurį; o pilna 1/2X, 3/2X, 5/2X serija su dideliu tikslumu patvirtina laisvumą. Todėl būtina aukšta spektrinė skiriamoji geba ir tikslus greičio etalonas, nes 0,48X ir 0,50X gali atrodyti identiškai esant žemai skiriamajai gebai.
Svetainė laiko bangos forma yra vertingas patvirtinimas. Laisvumas paprastai pasireiškia aiškiais smūgiais arba signalo nutraukimais – suplokštintomis arba nukirptomis smailėmis ten, kur laisva dalis pasiekia žemiausią tašką, – tuo tarpu alyvos sūkurys atrodo kaip lygesnis, kintantis signalas be staigių smūgių. Lauke nešiojamas dviejų kanalų analizatorius, pavyzdžiui, Balanset-1A leidžia inžinieriui užfiksuoti tiek spektrą, tiek sinchronizuotą laiko bangos formą esant darbinio greičio sąlygomis, todėl dar prieš planuojant bet kokį išardymą galima kartu įvertinti tikslų sub-sinchroninį dažnį ir jo bangos formos charakteristikas.
