Удари во анализата на вибрации: причини и идентификација
Во анализа на вибрации, удари (или удар) е карактеристичен феномен што се одликува со бавно, периодично зголемување и намалување на амплитудата на вибрации сигнал. Се јавува кога две одделни вибрациски компоненти со многу блиски — но не идентични — фреквенција се присутни во исто време и се комбинираат. Добиениот временски бранов облик изгледа како единствен синусен бран чија амплитуда бавно расте и опаѓа во ритмичен, речиси дишечки образец. Препознавањето на биење е вредно бидејќи претставува директен, недвосмислен показател за два истовремено присутни извори што работат со речиси иста брзина.
1. Дефиниција: Што е вибрациско биење?
Биењето не е сопствена единствена фреквенција — тоа е слушлива и мерлива последица од интеракцијата на две фреквенции. На увото му создава карактеристичен “треперлив” или пулсирачки звук; на амплитуда мерач се појавува како отчитување што не може да се задржи стабилно, туку се движи нагоре и надолу во правилен циклус. Колку се поблиски двете изворни фреквенции, толку побавно и поизразено станува подемот; колку се подалеку една од друга, толку побрза е пулсацијата сè додека, на крајот, увото и анализаторот едноставно чујат два различни тона наместо еден модулиран тон.
Ова го прави биењето суштински различно од амплитуда модулација предизвикана од дефект во една единствена машина. За биење се потребни две независни возбудувања со споредлива јачина; тоа е интерференциски ефект, а не дефект во една компонента.
2. Физиката зад биењето
Биењето е резултат на конструктивна и деструктивна интерференција. Кога врвовите на двата вибрациски бранови се совпаѓаат (во фаза), нивните амплитуди се собираат, создавајќи повисока вкупна амплитуда. Кога врвот на едниот бран се совпаѓа со долот на другиот (надвор од фаза), тие делумно или целосно се поништуваат, создавајќи пониска вкупна амплитуда. Овој непрекинат циклус на засилување и поништување го создава карактеристичниот звук и вибрациски образец на биење.
Фреквенцијата на оваа амплитудна модулација, позната како фреквенција на ударите, е еднаква на апсолутната разлика меѓу двете изворни фреквенции:
Фреквенција на биење = |Фреквенција 1 − Фреквенција 2|
На пример, ако две машини создаваат вибрации на 29.5 Hz и 30.5 Hz, добиената фреквенција на биење е |29.5 − 30.5| = 1.0 Hz. Затоа вкупната амплитуда ќе се зголемува и намалува еднаш во секунда. Забележете една важна суптилност: вибрацијата што всушност ја чувствувате сепак осцилира приближно на просечна од двете фреквенции (тука околу 30 Hz), додека бавната обвивка над неа пулсира со брзина на биење од 1 Hz. Максималната амплитуда достигната на секој врв од таа обвивка е збир на двете поединечни амплитуди — така што два еднакви извори од 2 mm/s можат моментално да се комбинираат во речиси 4 mm/s.
3. Чести причини за биење кај индустриските машини
Бидејќи биењето недвосмислено укажува на две тесно распоредени погонски фреквенции, тоа е корисна дијагностичка индиција. Чести извори во индустриски услови се:
- Повеќе машини на заедничка конструкција: класичен пример се две идентични пумпи или вентилатори што работат на иста основна плоча или цевоводен систем. Ако нивните работни брзини малку се разликуваат (на пример 1780 rpm и 1785 rpm), тие создаваат нискофреквентно биење. Ова е тесно поврзано со работна брзина (1×) вибрација од секоја единица.
- Електрични мотори: биење може да се јави меѓу ротациската фреквенција на моторот и електрична фреквенција — на пример фреквенција на поминување на половите во асинхрон мотор, каде што се преклопува со двојната фреквенција на лизгање. Овие биења се одлика на одредени електрични дефекти.
- Повеќестепени пумпи или компресори: интеракција меѓу различни степени што работат со малку различни ефективни брзини.
- Редуктори: интеракција меѓу две фреквенции на запнување со сличен број запци.
- Хидраулични или аеродинамични пулсации: интеракција меѓу два различни извори на турбуленција поврзана со протокот, како што се преклопувачки хидраулични сили или аеродинамички сили.
4. Како да се идентификува биење во вибрациските податоци
Анализа на временскиот бран
Тоа временски бранов облик е најдиректниот начин за набљудување на биење. Сигналот покажува јасен, повторлив образец на амплитудна модулација. Времето меѓу два последователни амплитудни врва (или два дола) е периодот на биењето; неговата реципрочна вредност е фреквенцијата на биење. Долг прозорец на снимање е од суштинско значење — ако записот е пократок од еден период на биење, ќе видите само дел од подемот и може погрешно да го протолкувате како обичен растечки или опаѓачки тренд.
Анализа на фреквенцискиот спектар (FFT)
Во фреквенцискиот спектар, биењето се појавува како два различни врва распоредени многу блиску еден до друг. Стандарден FFT може да нема доволна резолуција за да ги раздели, па тие се спојуваат во еден широк врв. За правилно да го дијагностицира биењето, аналитичарот мора да ја зголеми спектралната резолуција — користејќи повеќе линии, подолго снимање или Zoom FFT фокусиран на регионот од интерес. Однапред можете да го одредите потребниот број линии и опсегот со Калкулатор за FFT резолуција. Штом се разделат, двете компонентни фреквенции што го создаваат биењето стануваат јасно видливи, а растојанието меѓу нив треба да биде еднакво на набљудуваната фреквенција на биење.
5. Биењето при практични теренски мерења
На терен, разликувањето на вистинско биење од единечен дефект е едноставно со соодветниот инструмент. Преносен двоканален анализатор како што е Balanset-1A ви овозможува да го следите временскиот бран во живо и спектарот со висока резолуција напоредно, а со поставување на по еден канал на секоја машина можете да потврдите дали две единици што работат со речиси иста работна брзина се извор. Бидејќи биењето го зголемува вршното отчитување, вреди да се провери и дали набабрената амплитуда активира ниво на аларм дури и кога просечната вибрација е прифатлива — инструментските врв и RMS отчитувањата ќе раскажат различни приказни.
6. Дали беењето е проблем?
Само по себе, беењето не е дефект — тоа е симптом на фреквенции што меѓусебно дејствуваат. Сепак, сè уште може да биде проблематично:
- Досаден шум: звукот што расте и опаѓа честопати е позабележлив и понадразнувачки за персоналот отколку постојаниот тон.
- Проблеми со врвната амплитуда: максималната амплитуда за време на конструктивна интерференција може да биде речиси двојно поголема од онаа на кој било од поединечните сигнали. Овој врв може да ги надмине алармните граници или да наметне прекумерен цикличен напон врз компонентите — придонесувајќи за механички замор — дури и кога просечната вибрација изгледа прифатлива.
- Маскирање на други проблеми: флуктуирачкиот сигнал може да го отежни забележувањето на други основни вибрациски проблеми скриени под модулацијата.
Решавањето на проблематично беење обично значи идентификување на двете изворни фреквенции, а потоа или менување на брзината на едната машина (за двете повеќе да не се совпаѓаат), реподесување на структурата за да се оддалечи од резонанца, или додавање на придушување за да се потиснат врвовите на амплитудата. Таму каде што основната 1× компонента сама по себе е прекумерна, коригирањето на дебаланс на секоја машина ја намалува енергијата што воопшто е достапна за да настане беење.
