Sišanās vibrāciju analīzē: cēloņi un noteikšana
In vibrācijas analīze, sišanās (or a sišanās) ir raksturīga parādība, ko raksturo lēna, periodiska amplitūdas pieauguma un krituma maiņa vibrācija signālā. Tā rodas, kad divi atsevišķi vibrācijas komponenti ar ļoti tuvām — bet ne identiskām — frekvence ir klātesoši vienlaicīgi un apvienojas. Iegūtais laika viļņa forma izskatās kā viens sinusveida vilnis, kura amplitūda lēnām palielinās un samazinās ritmiskā, gandrīz elpojošā rakstā. Sitiena atpazīšana ir vērtīga, jo tas ir tiešs, nepārprotams divu vienlaikus esošu avotu, kas darbojas gandrīz vienādā ātrumā, paraksts.
1. Definīcija: kas ir vibrācijas sitiens?
Sitiens nav atsevišķa frekvence — tas ir dzirdams un izmērāms divu frekvenču mijiedarbības rezultāts. Ausij tas rada raksturīgu “trīcošu” vai pulsējošu skaņu; uz amplitūda skaitītājs to parāda kā rādījumu, kas nepaliek nemainīgs, bet regulārā ciklā svārstās uz augšu un uz leju. Jo tuvāk viena otrai ir abu avotu frekvences, jo lēnāks un izteiktāks kļūst amplitūdas pieaugums; jo tālāk tās atrodas viena no otras, jo ātrāka ir pulsācija — līdz brīdim, kad auss un analizators sāk uztvert nevis vienu modulētu toni, bet divi atsevišķi toņi.
Tas padara sitienus principiāli atšķirīgus no amplitūda modulācijas, ko izraisa defekts vienas mašīnas iekšienē. Sitienam nepieciešami divi neatkarīgi ierosmes avoti ar salīdzināmu stiprumu; tas ir interference efekts, nevis viena komponenta defekts.
2. Sitienu fizikas pamati
Sitieni rodas konstruktīvas un destruktīvas interferences rezultātā. Kad abu vibrācijas viļņu pīķi sakrīt (vienfāzē), to amplitūdas saskaitās, radot lielāku kopējo amplitūdu. Kad viena viļņa pīķis sakrīt ar otra viļņa ieleju (pretfāzē), tie daļēji vai pilnīgi izdzēš viens otru, radot mazāku kopējo amplitūdu. Šis nepārtrauktais pastiprinājuma un dzēšanas cikls rada raksturīgo sitienu skaņu un vibrācijas modeli.
Šīs amplitūdas modulācijas frekvence, kas pazīstama kā sitienu frekvence, ir vienāda ar abu avotu frekvenču absolūto starpību:
Sitienu frekvence = |1. frekvence − 2. frekvence|
Piemēram, ja divas mašīnas rada vibrāciju 29,5 Hz un 30,5 Hz frekvencē, iegūtā sitienu frekvence ir |29,5 − 30,5| = 1,0 Hz. Kopējā amplitūda tādējādi paaugstināsies un samazināsies vienu reizi sekundē. Jāņem vērā svarīga nianse: vibrācija, ko Jūs faktiski sajūtat, joprojām svārstās aptuveni ar abu frekvenču vidēji (šeit aptuveni 30 Hz), kamēr lēnā amplitūdas aploksne virs tās pulsē ar 1 Hz sitienu ātrumu. Maksimālā amplitūda, kas tiek sasniegta katrā aploksnes pīķī, ir divu atsevišķo amplitūdu summa — tādējādi divi vienādi avoti ar 2 mm/s var īslaicīgi apvienoties līdz gandrīz 4 mm/s.
3. Izplatīti sitienu cēloņi rūpnieciskajās mašīnās
Tā kā sitiens nepārprotami norāda uz divām cieši izvietotām piedziņas frekvencēm, tas ir noderīga diagnostikas pazīme. Rūpnieciskajā vidē izplatīti avoti ir:
- Vairākas mašīnas uz kopīgas konstrukcijas: klasisks piemērs ir divi identiski sūkņi vai ventilatori, kas darbojas uz vienas pamatnes vai caurulvadu sistēmas. Ja to darba ātrumi nedaudz atšķiras (piemēram, 1780 rpm un 1785 rpm), tie rada zemas frekvences sitienu. Tas ir cieši saistīts ar skriešanas ātrums (1×) vibrācija no katra bloka.
- Elektromotori: sitieni var rasties starp motora rotācijas frekvenci un elektrisko frekvenci — piemēram, pola caurlaides frekvence indukcijas motorā, kur tā pārklājas ar divkāršo slīdēšanas frekvence. Šie sitieni ir raksturīga pazīme noteiktām elektriskie defekti.
- Daudzpakāpju sūkņi vai kompresori: mijiedarbība starp dažādiem posmiem, kas darbojas ar nedaudz atšķirīgiem efektīviem ātrumiem.
- Pārnesumkārbas: mijiedarbība starp diviem zobrata savienojuma frekvences ar līdzīgu zobu skaitu.
- Hidrauliskas vai aerodinamiskas pulsācijas: mijiedarbība starp diviem dažādiem ar plūsmu saistītas turbulences avotiem, piemēram, pārklājošos hidrauliskie spēki vai aerodinamiskie spēki.
4. Kā identificēt sitienus vibrācijas datos
Laika viļņu forma analīze
Portāls laika viļņa forma ir tiešākais veids, kā novērot sitienu. Signāls rāda skaidru, atkārtojošu amplitūdas modulācijas rakstu. Laiks starp diviem secīgiem amplitūdas maksimumiem (vai diviem minimumiem) ir sitiena periods; tā apgrieztā vērtība ir sitiena frekvence. Gars ieraksta logs ir būtisks — ja ieraksts ir īsāks par vienu sitiena periodu, redzēsiet tikai uzbrieduma fragmentu un varēsiet to kļūdaini interpretēt kā vienkāršu pieaugošu vai krītošu tendenci.
Frekvences spektra (FFT) analīze
Frekvences spektrs, sitiens parādās kā divi atšķirīgi viļņi, kas atrodas ļoti tuvu viens otram. A standard FFT var trūkt izšķirtspējas, lai tos atdalītu, tāpēc tie saplūst vienā platā maksimumā. Lai pareizi diagnosticētu sitienu, analītiķim jāpalielina spektrālā izšķirtspēja — izmantojot vairāk līniju, ilgāku uztveršanas laiku vai Tālummaiņas FFT kas fokusēts uz interesējošo apgabalu. Vajadzīgo līniju skaitu un joslas platumu varat iepriekš aprēķināt ar FFT izšķirtspējas kalkulators. Tiklīdz tās ir atdalītas, divas komponentu frekvences, kas rada sitienu, kļūst skaidri redzamas, un to starpībai jāatbilst novērotajai sitiena frekvencei.
5. Sitiens praktiskajā lauka mērījumā
Objektā ar piemērotu instrumentu ir viegli nošķirt īstu sitienu no vienkārša bojājuma. Pārnēsājams divu kanālu analizators, piemēram, Balanset-1A ļauj vienlaikus vērot tiešraides laika formu un augstas izšķirtspējas spektru, un, novietojot vienu kanālu uz katras mašīnas, varat pārliecināties, vai divas ar gandrīz vienādu darba ātrums darbojošās vienības ir avots. Tā kā sitiens palielina amplitūdas maksimālo rādījumu, ir vērts pārbaudīt, vai uzpampusī amplitūda neaktivizē alarm level pat tad, kad vidējā vibrācija ir pieņemama — instrumenta pīķis un RMS rādījumi rādīs atšķirīgu ainu.
6. Vai sitiens ir problēma?
Sitiens pats par sevi nav bojājums — tas ir mijiedarbojošos frekvenču simptoms. Tomēr tas var radīt problēmas:
- Nepatīkams trokšņa līmenis: pieaugošā un krītošā skaņa bieži vien ir pamanāmāka un kaitinošāka personālam nekā pastāvīgs tonis.
- Maksimālās amplitūdas bažas: konstruktīvās interferenzes laikā maksimālā amplitūda var būt gandrīz dubultā salīdzinājumā ar jebkuru atsevišķu signālu. Šis maksimums var pārsniegt trauksmes robežvērtības vai radīt pārmērīgu ciklisko slodzi komponentiem — veicinot mehānisku nogurums — pat tad, kad vidējā vibrācija izskatās pieņemama.
- Citu problēmu slēpšana: svārstīgais signāls var apgrūtināt citu pamatā esošo vibrācijas problēmu pamanīšanu, kas slēpjas zem modulācijas.
Traucējoša sitiena novēršana parasti nozīmē divu avota frekvenču identificēšanu un pēc tam vai nu vienas mašīnas ātruma maiņu (lai tās divas vairs nesakristu), vai konstrukcijas pārkārtošanu, lai to novirzītu prom no rezonanse, or adding slāpēšana lai nomāktu amplitūdas maksimumu pieaugumu. Ja pamatā esošā 1× komponente pati par sevi ir pārmērīga, nelīdzsvarotības korekcija nelīdzsvarotība uz katras mašīnas samazina enerģiju, kas sākotnēji ir pieejama sitiena veidošanai.
