Разбирање на асинхроната вибрација
Асинхрона вибрација (наречена и несинхрона вибрација) е вибрации на фреквенции кои се не точни целобројни множители — редови — на ротациската брзина на вратилото. За разлика од синхрона вибрација од дебаланс или неосовиненост (која секогаш паѓа на 1×, 2×, 3× од работната брзина), асинхроната вибрација се јавува на фреквенции определени од геометријата на компонентите, електромагнетните ефекти или надворешните извори, а не од самата ротација на вратилото.
Разликувањето на синхроната од асинхроната содржина е една од најосновните вештини во машинската дијагностика дијагностика, бидејќи поделбата веднаш го стеснува пребарувањето на причината. Синхроните компоненти укажуваат на ротирачка маса или геометриски проблеми поврзани со роторот; асинхроните компоненти пак укажуваат на дефекти на валчестите лежишта, електрични грешки или влијанија што потекнуваат надвор од роторот. Правилната класификација навреме го поштедува аналитичарот, на пример, од балансирање на машина чиј вистински проблем е неисправно лежиште.
1. Синхрона наспроти асинхрона: клучната разлика
Границата е целосно определена од ред — односот на вибрациската фреквенција кон фреквенцијата на работната брзина. Врв на точно целоброен ред е синхрон и заклучен за ротацијата на вратилото; врв на дробен ред е асинхрон и се покорува на некој друг часовник.
- Синхрони (целобројни редови): 1.00×, 2.00×, 3.00× — дебаланс, неосовиненост, свиткано вратило, одредени разлабавеност обрасци.
- Асинхрони (нецелобројни редови): 2.47×, 3.57×, 0.45× — дефекти на лежиштата, електрични линии, субсинхрони нестабилности и надворешни извори.
Корисна подкатегорија е субхармоник — енергија подолу 1× (на пример врв од 0.5× поради силна олабавеност или триење). Субхармониците се вид асинхрона содржина и стојат заедно со субсинхроните нестабилности разгледани подолу.
2. Чести извори на асинхрона вибрација
Дефекти на валчести лежишта (најчести)
Далеку најдоминантен извор на асинхрона вибрација:
- Фреквенции на дефект на лежиштето: BPFO, BPFI, BSF и FTF се определени од геометријата на лежиштето и никогаш не се точни множители на брзината на вратилото.
- Пример: мотор од 1800 RPM (30 Hz) може да прикаже BPFO на 107 Hz — што е 3.57× од брзината на вратилото, очигледно не е целоброј.
- Дијагностичка вредност: асинхрона фреквенција веднаш буди сомнеж за проблем со лежиштето.
- Детекција: анализа на обвивката е примарната техника за откривање на овие компоненти, честопати долго пред да се појават во обичниот спектар.
Електрични фреквенции
Електромагнетна вибрација независна од брзината на вратилото:
- 2× мрежна фреквенција: 120 Hz кај напојувања од 60 Hz или 100 Hz кај напојувања од 50 Hz, независно од брзината на моторот.
- Пример: двополен мотор од 60 Hz работи на околу 3550 RPM (59.2 Hz), но неговата вибрација со двојна мрежна фреквенција е на 120 Hz — 2.03× од брзината на вратилото, асинхрона.
- Фреквенција на премин на полови: може да не биде точен целоброен множител.
- VFD хармоници: фреквенциите на прекинување на погонот немаат врска со брзината на вратилото.
Надворешни извори
- Соседна опрема: вибрација пренесена преку подот од блиските машини.
- Зграда или темел: структурни резонанции на фиксни фреквенции.
- Процесни пулсации: бранови на притисок што патуваат низ цевководите.
- Акустични резонанции: стоечки бранови во канали или куќишта.
Субсинхрони нестабилности
- Маслен вител: типично 0.42–0.48× од брзината на вратилото (не точно половина).
- Маслено камшикување: се заклучува за роторовата природна фреквенција, а не за брзината на вратилото.
- Нестабилности на заптивките: честопати на фреквенции определени од динамиката на флуидите. Ова се класични примери на нестабилност на роторот.
Случајни вибрации
- Кавитација: случајно колабирање на меурчиња, широкопојасно.
- Турбуленција: случајни флуктуации на протокот.
- Триење: хаотичен контакт што создава непериодични вибрации.
3. Идентификација во спектрите
Карактеристики на спектарот
- Фиксна фреквенција: се појавува на истата вредност во Hz без оглед на промените на брзината.
- Поместувања на редот: ако брзината се менува, асинхроната фреквенција го менува својот ред (бидејќи редот е фреквенција ÷ брзина на вратилото).
- Водопаден дијаграм (waterfall): асинхроните компоненти се појавуваат како вертикални линии, синхроните компоненти како дијагонални линии — најинтуитивниот начин да се разликуваат.
- Спектар на редови: асинхроните врвови паѓаат на нецелобројни редови (2.47×, 3.57× и така натаму).
Дијагностичка постапка
- Идентификувајте ја работната брзина од врвот на 1× или, посигурно, од тахометар.
- Пресметајте ги редовите делејќи ја секоја врвна фреквенција со фреквенцијата на работната брзина.
- Целобројни редови (1.00×, 2.00×, 3.00×) се синхрони.
- Нецелобројни редови (2.47×, 3.57×) се асинхрони.
- Поврзете со типовите дефекти споредувајќи ги пресметаните фреквенции со фреквенциите на лежиштата, електричните линии и слично.
Кај машините со променлива брзина ова разделување е појасно при анализа на редови, кое ја пре-референцира фреквентната оска кон кратни на работната брзина така што синхроните врвови остануваат неподвижни додека асинхроните се движат.
4. Дијагностичко значење
Дефекти на лежишта
- Асинхроните врвови на BPFO, BPFI или BSF веднаш укажуваат на проблем со лежиштето.
- Пресметајте ги теоретските фреквенции на лежиштето и споредете ги со набљудуваните врвови.
- Совпаѓање во рамките на околу ±5% потврдува дефект на лежиштето.
- Хармоници и странични ленти на фреквенцијата на дефектот даваат дополнителна потврда.
Можете да ја скратите аритметиката со калкулатор за фреквенции на дефекти на лежишта, кој ги враќа BPFO, BPFI, BSF и FTF директно од геометријата на лежиштето и брзината на вратилото.
Електромагнетни проблеми
- Линија на 2× мрежна фреквенција на 100/120 Hz укажува на статор или воздушен зазор проблеми.
- Фреквенцијата останува фиксна без оглед на промените на брзината.
- Анализата на струјата на моторот го потврдува електричното потекло.
Надворешна вибрација
- Врвови што не се совпаѓаат ниту со брзината на машината ниту со фреквенциите на лежиштата.
- Тие може да се совпаднат со работната брзина на блиската опрема.
- Потребно е испитување на изворот, проследено со изолација или корекција.
5. Аналитички техники за асинхрони вибрации
Обвивна анализа
- Примарната техника за откривање дефекти на лежиштата.
- Ги засилува повторливите удари што создаваат асинхрона содржина.
- Ги потиснува силните синхрони нискофреквентни компоненти.
- Ги открива фреквенциите на лежиштата јасно во добиениот спектар на обвивка.
Високофреквентно забрзување
- Асинхроните дефекти на лежиштата често се наоѓаат во високофреквентниот опсег (над 1 kHz).
- Употреба акцелерометри со високо поставена вредност на Fmax.
- Ова ги фаќа ударите и високофреквентните резонанции што ги пропуштаат нискофреквентните мерења на брзината.
Цепстрална анализа
- Анализа на кепструм е ефикасна во наоѓањето периодични обрасци скриени во асинхроните сигнали.
- Открива цели фамилии на хармоници или бочни ленти одеднаш.
- Особено корисна за сложени лежишта и запчаник потписи.
6. Практични примери
Мотор со дефект на лежиштето
- Работна брзина: 1750 RPM (29.17 Hz).
- Синхрони компоненти: 1× на 29.17 Hz, 2× на 58.34 Hz.
- Асинхрона компонента: врв на 107 Hz (3.67× од брзината на вратилото).
- Дијагноза: 107 Hz се совпаѓа со пресметаниот BPFO → дефект на надворешниот прстен.
- Потврда: асинхроната природа потврдува проблем со лежиштето, а не проблем со роторот.
VFD мотор при променлива брзина
- Брзината на моторот се менува од 1200 до 1800 RPM.
- Врвот 1× се движи со брзината (синхрон).
- Врвот на 120 Hz останува на место (асинхрон, 2× од мрежната фреквенција).
- Дијагноза: електромагнетна компонента од напојувањето од 60 Hz.
На терен, ова разделување е секојдневна работа на преносниот анализатор. Бидејќи инструмент како што е Balanset-1A ја чита работната брзина од својот оптички тахометар истовремено со вибрацискиот спектар, може веднаш на лице место да означи дали даден врв е синхрон или асинхрон — веднаш кажувајќи му на инженерот дали решението е балансирање на роторот или замена на лежиштето. Препознавањето на асинхроната содржина преку нејзините нецелобројни редови, нејзината фиксна фреквенција и покрај промените на брзината, или нејзиниот вертикален потпис на водопадниот дијаграм е она што овозможува точна идентификација на дефекти на лежишта, електрични проблеми и надворешни влијанија — и го покажува патот кон вистинската корективна акција.
