Memahami Harmonik dalam Analisis Getaran
Definisi: Apakah Harmonik?
Dalam analisis getaran, a harmonik ialah frekuensi yang merupakan gandaan integer bagi frekuensi asas. Kekerapan asas lazimnya ialah kekerapan pemanduan utama sistem, seperti kelajuan putaran aci. Kekerapan asas ini dirujuk sebagai harmonik pertama atau 1x. Harmonik seterusnya ialah:
- The harmonik ke-2 (2x) ialah kekerapan tepat dua kali ganda asas.
- The harmonik ke-3 (3x) ialah kekerapan tepat tiga kali ganda asas.
- Dan seterusnya (4x, 5x, 6x…).
Contohnya, jika motor berjalan pada 1,800 RPM (30 Hz), harmoniknya akan muncul dalam spektrum getaran pada 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) dan seterusnya.
Mengapa Harmonik Dijana?
Dalam sistem linear sempurna dengan fungsi pemaksaan sinusoidal tulen (seperti rotor seimbang sempurna), hanya frekuensi asas 1x akan dihasilkan. Walau bagaimanapun, jentera dunia sebenar tidak linear sempurna. Harmonik terhasil apabila pergerakan komponen diherotkan atau bukan sinusoidal. Herotan ini boleh disebabkan oleh pelbagai keadaan mekanikal dan elektrik. Oleh itu, kehadiran dan amplitud harmonik tertentu adalah penunjuk diagnostik yang berkuasa.
Punca Biasa dan Nilai Diagnostik Harmonik
Corak harmonik dalam spektrum getaran memberikan petunjuk berharga kepada punca kerosakan mesin.
Amplitud 1x Tinggi (Asas)
Puncak dominan pada 1x paling kerap dikaitkan dengan ketidakseimbangan. Sipi dan aci bengkok juga menghasilkan isyarat 1x yang kuat.
Amplitud 2x Tinggi (Harmonik ke-2)
Harmonik ke-2 yang kuat, sering dibandingkan dalam amplitud dengan puncak 1x, ialah penunjuk klasik bagi salah jajaran aci. Penjajaran yang salah memaksa aci bengkok dua kali semasa setiap revolusi, menghasilkan komponen frekuensi 2x yang kuat. Salah jajaran selari yang teruk juga boleh menghasilkan harmonik 3x dan 4x.
"Keluarga" Harmonik (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)
Apabila anda melihat satu siri harmonik kelajuan larian, ia adalah tandatangan utama kelonggaran mekanikal. Hentakan dan gerakan bukan linear yang dihasilkan oleh komponen longgar (seperti galas longgar dalam perumahnya atau bolt longgar pada kaki mesin) memesongkan isyarat getaran dan menjana corak harmonik yang kaya. Lebih teruk kelonggaran, lebih banyak harmonik akan hadir.
Punca Harmonik Lain
- Rotor Tergantung: Aci bengkok pada mesin dengan pemutar tergantung (seperti pam menegak) boleh menjana harmonik 1x, 2x dan 3x yang kuat.
- Mesin Salingan: Pergerakan bukan sinusoidal omboh dan aci engkol dalam enjin dan pemampat secara semula jadi menghasilkan spektrum harmonik yang kaya.
- Isu Elektrik: Masalah dalam motor AC boleh menjana harmonik frekuensi talian (cth, 120 Hz dalam sistem 60 Hz).
- Gosok: Sapuan ringan separa boleh menjana satu siri harmonik tertib tinggi, kadangkala sehingga 10x, 20x atau lebih.
Pertimbangan Analisis
Apabila menganalisis harmonik, adalah penting untuk mempertimbangkan:
- Harmonik manakah yang dominan? Jawapannya menunjukkan kemungkinan kesalahan yang berbeza.
- Berapakah bilangan harmonik yang ada? Sebilangan besar menunjukkan kelonggaran atau herotan yang teruk.
- Apakah arah aliran amplitud? Peningkatan amplitud harmonik dari semasa ke semasa menunjukkan keadaan yang semakin teruk.
- Adakah mereka jejari atau paksi? Sebagai contoh, salah jajaran sering menunjukkan getaran paksi yang tinggi, manakala ketidakseimbangan terutamanya jejari.
Dengan meneliti corak lengkap frekuensi asas dan harmonik, penganalisis getaran boleh mendiagnosis masalah mesin dengan tahap keyakinan yang tinggi.