Frekvences izpratne vibrācijas analīzē
Biežums ir mērs tam, cik bieži atkārtots notikums atkārtojas noteiktā laika vienībā — vibrācijas kontekstā vibrācijas analīze, tas raksturo, cik ātri objekts oscilē. Tas ir vissvarīgākais parametrs mašīnas problēmas pamatcēloņa diagnostikā. Kaut gan amplitūda tells you the smaguma pakāpe vibrācijas, frekvence pasaka jums avots. Nolasot amplitūdas vērtību, jūs uzzināt, cik nopietna ir problēma; nolasot tās frekvenci, jūs uzzināt, kāda ir problēma.
1. Definīcija: kas ir vibrācijas frekvence?
Frekvence raksturo cikliskas kustības ātrumu — pilno oscilācijas ciklu skaitu, ko vibrējoša daļa izpilda laika vienībā. Rotors, kas griežas ar 1 800 apgr./min, katrā sekundē veic trīsdesmit apgriezienus, tāpēc spēks, ko tas rada vienu reizi katrā apgriezienā, atkārtojas trīsdesmit reizes sekundē. Katram periodiskajam komponentam, kas slēpjas mašīnas laika viļņa forma ir sava frekvence, un šo komponentu atdalīšana ir visu diagnostikas darbu pamats.
Svarīgi, ka frekvence ir neatkarīga no amplitūdas. Vibrācija var būt intensīva vai tikpat kā nemanāma pie tieši tādas pašas frekvences; pieaugot bojājumam, parasti mainās amplitūda, savukārt frekvence paliek piesaistīta to radošajam fiziskajam mehānismam. Tieši šī stabilitāte padara frekvenci par tik uzticamu identifikatoru.
2. Frekvences diagnostiskā nozīme
Galvenais princips: vibrācijas diagnostika ir tas, ka dažādi mehāniskie un elektriskie komponenti, sākot atteikt, ģenerē vibrāciju noteiktās, paredzamās frekvencēs. Identificējot, kādas frekvences ir klātesošas mašīnas vibrācijas parakstā — un cik stipra ir katra no tām — analītiķis var precīzi noteikt, kurš komponents rada problēmu. Tas ir cieši analogiski tam, kā ārsts izmanto stetoskopu, klausoties konkrētās skaņas, kas atklāj dažādas kaites.
Katram iespējamam defektam ir raksturīga frekvences paraksts:
- Nelīdzsvarotība: problēma ar visu rotējošo mezglu, piemēram, nelīdzsvarotība, parādās vārpstas rotācijas frekvencē — 1× darba ātrums.
- Nesakritība: problēma savienojumā starp divām vārpstām, piemēram, vārpstu nesakritība, parasti parādās divas reizes palaišanas ātrumā (2×), bieži ar paaugstinātu 3×.
- Gultņu defekti: defekts ritošā gultņa elementā ģenerē neveselskaitļu gultņu defektu frekvences ko nosaka tā skrejceļa un lodīšu ģeometrija, kā arī vārpstas ātrums.
- Problēmas ar pārnesumu: sajūgto zobu saskare rada enerģiju pie zobratu sazobes frekvence (GMF) — zobu skaits, reizināts ar zobrata ātrumu — bieži vien ar blakusesošām sānu joslas.
Tā kā šīs pazīmes reti pārklājas, viens labi izšķirts spektrs var nošķirt nelīdzsvarotību no izlīdzinājuma kļūdas un bojāta gultņa, nemaz neatverot iekārtu.
3. Frekvences mērvienības
Frekvenci izsaka vairākās mērvienībās, un kompetentam analītiķim jāprot brīvi izmantot tās visas.
Hercs (Hz)
Starptautiskā (SI) mērvienība. Viens hercs atbilst vienam ciklam sekundē. Tā ir standarta mērvienība zinātniskajos un lielākajā daļā instrumentālo kontekstu, un tā tiek izmantota FFT frekvenču ass apzīmēšanai.
Cycles Per Minute (CPM)
Plaši izmantota rūpnieciskajā apkopē, jo tieši korelē ar griešanās ātrumu, ko parasti izsaka apgriezienos minūtē (RPM). Tā kā minūtē ir 60 sekundes, pārrēķins ir vienkāršs Mūzikas minūtē = Hz × 60. Tādējādi 30 Hz svārstības atbilst 1 800 CPM — un iekārtā, kas darbojas ar 1 800 rpm, šī amplitūdas maksimuma pozīcija precīzi sakrīt ar darba ātrumu, ko CPM bieži vien ir vieglāk atpazīt nekā Hz.
Kārtas
Kārtas ir iekārtas paša darba ātruma daudzkārtņi: darba ātrums ir 1. kārta, dubultais darba ātrums — 2. kārta utt. Priekšrocība ir tā, ka kārtas paliek nemainīgas pat tad, kad iekārtas ātrums mainās — nelīdzsvarotība atrodas 1. kārtā neatkarīgi no tā, vai vārpsta griežas ar 900 vai 3 600 rpm, kamēr tās frekvence Hz mainās. Tas padara kārtas neaizstājamas mainīgā ātruma iekārtām un ir pamats pasūtījumu analīze. A free Harmoniskās frekvences kalkulators vienā solī pārvērš RPM par tā 1× līdz 10× frekvencēm, bet vibrācijas vienību pārrēķinātājs veic Hz–CPM pārrēķinus.
4. Kā tiek noteikta frekvence
Vibrācijas signālā slēptās frekvences tiek iegūtas ar Ātrā Furjē transformācija (FFT). An akselerometrs uzņem neapstrādātu laika signālu, un FFT algoritms to sadala frekvenču spektrs — grafikā, kas parāda katru atsevišķo frekvenci, no kuras veidojas sarežģītā vibrācija, un katras amplitūdas augstums norāda tur koncentrēto enerģiju. Analītiķis pēc tam salīdzina šos amplitūdas maksimumus ar iepriekšminētajām bojājumu pazīmēm. Lauka apstākļos pārnēsājams divkanālu instruments, piemēram, Balanset-1A veic šo FFT uz vietas, mērot spektrus aptuveni no 5 Hz līdz 1000 Hz, lai darba ātruma amplitūdas maksimumu un tā harmoniskās var nolasīt tieši pie iekārtas, savukārt viena apgrieziena tahometra impulss precīzi identificē, kurš maksimums ir 1×.
5. Frekvences, ātruma un paātrinājuma savstarpējā saistība
Noteiktam svārstību enerģijas līmenim pārvietojums, ātrumsun paātrinājums amplitūdas ir cieši atkarīgas no frekvences, tāpēc katra mērvienība dominē citā frekvenču joslā:
- Zemas frekvences: nobīde ir vislielākā, tāpēc tā ir dabiskā mērvienība lēnas vārpstas kustībai.
- Vidējās frekvences: ātrums ir vislielākais un vienmērīgākais, tāpēc vibrācijas intensitāte standarti, piemēram ISO 20816 (modernais ISO 10816 pēctecis) vispārējo iekārtu veselību novērtē mm/s ātruma vienībās.
- Augstas frekvences: paātrinājums ir vislielākais, padarot to par izvēlēto mērvienību gultņu un zobratu toņiem.
Nepareizas mērvienības izvēle frekvences joslai var noslēpt patieso bojājumu trokšņu grīdā; pareizā izvēle liek tam skaidri izcelties diagrammā. Šādā izpratnē frekvence ir atslēga, kas atbloķē vibrācijas analīzes diagnostisko potenciālu — pārvēršot neapstrādātu, sarežģītu signālu par darbojamies izmantojamu apkopes informāciju.
