Harmoniku izpratne vibrāciju analīzē

Definīcija: Kas ir harmonika?

Vibrāciju analīzē a harmonisks ir frekvence, kas ir pamatfrekvences vesela skaitļa daudzkārtnis. Pamatfrekvence parasti ir sistēmas primārā piedziņas frekvence, piemēram, vārpstas griešanās ātrums. Šo pamatfrekvenci sauc par 1. harmoniku jeb 1xTurpmākās harmonikas ir:

• Portāls 2. harmonika (2x) ir frekvence, kas ir tieši divas reizes lielāka par pamatfrekvence.
• Portāls 3. harmonika (3x) ir frekvence, kas ir tieši trīs reizes lielāka par pamatfrekvence.
• Un tā tālāk (4x, 5x, 6x…).

Piemēram, ja motors darbojas ar ātrumu 1800 apgr./min (30 Hz), tā harmonikas vibrācijas spektrā parādās pie 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) un tā tālāk.

Kāpēc rodas harmonikas?

Perfekti lineārā sistēmā ar tīru sinusoidālu piespiešanas funkciju (piemēram, perfekti līdzsvarotā rotorā) tiktu ģenerēta tikai 1x pamatfrekvence. Tomēr reālās pasaules iekārtas nav perfekti lineāras. Harmonikas rodas, ja komponentes kustība ir izkropļota vai nav sinusoidāla. Šo izkropļojumu var izraisīt dažādi mehāniski un elektriski apstākļi. Tāpēc specifisku harmoniku klātbūtne un amplitūda ir spēcīgi diagnostikas indikatori.

Harmoniku biežākie cēloņi un diagnostiskā vērtība

Harmoniku modelis vibrācijas spektrā sniedz vērtīgas norādes par mašīnas kļūmes pamatcēloni.

Augsta 1x amplitūda (pamatlīnija)

Dominējošais maksimums pie 1x visbiežāk tiek saistīts ar nelīdzsvarotībaEkscentriskums un saliektas vārpstas rada arī spēcīgu 1x signālu.

Augsta 2x amplitūda (2. harmonika)

Spēcīga otrā harmonika, kuras amplitūda bieži vien ir salīdzināma ar 1x maksimumu, ir klasisks rādītājs vārpstas nobīdeNovirze liek vārpstai katra apgrieziena laikā divreiz saliekties, radot spēcīgu 2x frekvences komponenti. Smaga paralēlā novirze var radīt arī 3x un 4x harmonikas.

Harmoniku “ģimene” (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Kad redzat daudzu darbības ātruma harmoniku sēriju, tā ir galvenā pazīme mehāniska vaļīgumsVaļīgu detaļu (piemēram, vaļīga gultņa korpusā vai vaļīgas skrūves uz mašīnas pamatnes) radītie triecieni un nelineārā kustība kropļo vibrācijas signālu un rada bagātīgu harmoniku rakstu. Jo lielāks vaļīgums, jo vairāk harmoniku būs klāt.

Citi harmoniku cēloņi

• Pārkarināti rotori: Saliekta vārpsta uz mašīnas ar pārkarinātu rotoru (piemēram, vertikālam sūknim) var radīt spēcīgas 1x, 2x un 3x harmonikas.
• Virzuļmašīnas: Dzinēju un kompresoru virzuļu un kloķvārpstu nesinusoidālā kustība dabiski rada bagātīgu harmoniku spektru.
• Elektriskās problēmas: Problēmas maiņstrāvas motoros var radīt līnijas frekvences harmonikas (piemēram, 120 Hz 60 Hz sistēmā).
• Berzēšana: Viegla, daļēja berzēšana var radīt virkni augstas kārtas harmoniku, dažreiz pat līdz 10x, 20x vai pat vairāk.

Analīzes apsvērumi

Analizējot harmonikas, ir svarīgi ņemt vērā:

• Kura harmonika ir dominējošā? Atbilde norāda uz dažādiem iespējamiem trūkumiem.
• Cik daudz harmoniku ir klāt? Liels skaitlis norāda uz vaļīgumu vai nopietnu deformāciju.
• Kāda ir amplitūdas tendence? Harmoniku amplitūdas palielināšanās laika gaitā norāda uz stāvokļa pasliktināšanos.
• Vai tie ir radiāli vai aksiāli? Piemēram, nobīde bieži vien liecina par augstu aksiālo vibrāciju, savukārt disbalanss galvenokārt ir radiāls.

Izpētot pilnīgu pamata un harmonisko frekvenču modeli, vibrācijas analītiķis var diagnosticēt mašīnu problēmas ar augstu ticamības pakāpi.

← Atpakaļ uz galveno indeksu