Разбирање на субхармониците
A субхармоник е фреквентна компонента во вибрации спектар што се јавува на целоброен дел од основната принудна фреквенција. Во анализата на машините таа основна фреквенција речиси секогаш е работна брзина (1X), па субхармониците се појавуваат на редови како 1/2X, 1/3X или 1/4X. Бидејќи се наоѓаат подолу главната синхрона компонента, тие се нарекуваат и суб-синхрони вибрации, и тие се меѓу дијагностички најдрагоцените врвови што еден аналитичар може да ги најде — тие ретко се појавуваат без јасна физичка причина.
1. Дефиниција: Што е субхармоник?
Таму каде што обичните хармоници се целоброени множители на работната брзина (2X, 3X, 4X), субхармониците се спротивното: целоброени делители на неа. Врв на точно половина од брзината на вратилото е класичниот пример, често запишан како 1/2X или 0.5X. Затоа вистинскиот субхармоник секогаш се наоѓа под 1X — 0.5X, 0.33X, 0.25X. Во практиката, најинформативната шема не е самата линија 1/2X туку едно семејство од половина ред — врвови на 1/2X, 3/2X (1.5X) и 5/2X (2.5X), сите распоредени по половина ред. Строго земено, само членот 1/2X е субхармоник и суб-синхрон; членовите над 1X (1.5X, 2.5X, …) се хармоници од дробен ред (половина ред), а не суб-синхрони компоненти. Појавата на таков чешел е учебнички потпис на конкретни механички дефекти, а не на случаен шум.
Вреди да се разликува вистинскиот субхармоник од нецелоброена суб-синхрона компонента. Врв заклучен точно на 0.50X е вистински субхармоник на работната брзина; врв на, да речеме, 0.43X е суб-синхрон, но не точен дел, и таа разлика веднаш го стеснува списокот на осомничени. Субхармониците не се толку чести како хармониците, но кога навистина се појават, тие речиси секогаш укажуваат на една од причините подолу.
2. Механичка разлабавеност — најчеста причина
Водечкиот извор на субхармоник 1/2X е механичко разлабавување. Кога некоја компонента е разлабавена — лежиште со зазор во своето лежиште, истрошено налегнување или разлабавен монтажен завртка — таа воведува силно нелинеарен “отскокнувачки” или “чегртачки” одговор. Зазорот дозволува делот да удира во своето лежиште, и бидејќи тој удар има тенденција да се повторува ефективно на секоја втора вртежба, системот реагира на половина од принудната фреквенција.
Добиениот спектар го покажува врвот 1X придружен со серија од половина ред на 1/2X, 3/2X, 5/2X и така натаму — субхармоникот 1/2X заедно со неговите хармоници од дробен ред над 1X. Тоа семејство од половина ред е еден од најсигурните отпечатоци во вибродијагностиката: тоа речиси недвосмислено укажува на тешка структурна разлабавеност, а неговиот раст со текот на времето го следи влошувањето на налегнувањето. Колку се поизразени и побројни врвовите од половина ред, толку спојот станал поразлабавен.
3. Нестабилност на лизгачки лежишта
Кај машините потпрени на флуиден филм или лизгачки лежишта, суб-синхроната вибрација е критично предупредување за нестабилност на масловиот филм. Тоа се самопобудени вибрации — енергијата од рамномерното вртење директно ја храни вибрацијата, така што тие можат да растат без каква било надворешна принуда.
- Маслен вител: Обично се јавува меѓу 0.42X и 0.48X од работната брзина, појавувајќи се како силен, изразен врв непосредно под половина ред. Настанува кога масловиот клин што го поддржува вратилото почнува да кружи (вител) во зазорот на лежиштето, влечејќи го вратилото околу неговиот ракавец. Бидејќи е малку под 0.5X, а не точно на неа, точната фреквенција е показателот што го разликува вителот од разлабавеноста.
- Маслено камшикување: Многу потешка и поразорна форма на нестабилност. Настанува кога фреквенцијата на вителот се совпаѓа со првата сопствена фреквенција на роторот, или критична брзина. Вибрацијата тогаш “се заклучува” на таа сопствена фреквенција и останува таму дури и кога брзината на машината се зголемува — карактеристика што го разликува камшикувањето од вител што ја следи брзината. Амплитудите можат да станат толку силни што да го оштетат лежиштето или вратилото.
Фреквенциите на лизгачките лежишта што ги ограничуваат овие нестабилности можат однапред да се проценат со посветен калкулатор за фреквенција на дефекти на лизгачки лежишта, кој помага да се потврди дали суб-синхрониот врв паѓа во опсегот на вителот.
4. Други извори на суб-синхрони врвови
- Проблеми со ременски преноси: Истрошен или оштетен ремен може да генерира суб-синхрони компоненти врзани за сопствената ротациска брзина на ременот, која е пониска од брзината на било која од ремениците. Сомневаните дефекти на ременски преноси — и особено дефекти на клинест ремен — можат да се потврдат наспроти пресметаната фреквенција на ременот со помош на калкулатор за фреквенција на дефекти на ремен.
- Ефекти поврзани со протокот: Кај пумпите и вентилаторите, суб-синхроната енергија може да потекнува од турбуленција на протокот или ротирачки застој. Овие компоненти обично се не точни делови на 1X, што само по себе е корисна индиција дека изворот е хидрауличен или аеродинамичен, а не механички. Кај компресорите, поврзаниот феномен на надуп (сурџинг) исто така може да го подигне подот под работната брзина.
5. Анализа и потврда
Бидејќи дијагнозата зависи од мали фреквенциски разлики, првата задача е да се утврди точната фреквенција на врвот. Линија точно на 0.50X силно упатува на разлабавеност; онаа на 0.47X речиси сигурно е маслов вител; целосна серија 1/2X, 3/2X, 5/2X ја потврдува разлабавеноста со висока доверба. Затоа високата спектрална резолуција и точната референца за брзина се неопходни, бидејќи 0.48X и 0.50X можат да изгледаат идентично при груба резолуција.
Тоа временски бранов облик дава драгоцена поткрепа. Разлабавеноста обично покажува јасно удирање или отсекување — сплескани или отсечени врвови каде разлабавениот дел удира до дно — додека масловиот вител се појавува како помазен, модулирачки сигнал без остри удари. На терен, преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A му овозможува на инженерот да ги зафати и спектарот и синхронизираниот временски бран при работна брзина, така што точната суб-синхрона фреквенција и карактерот на нејзиниот бран можат да се проценат заедно пред да се закаже какво било расклопување.
