Analyse av vibrasjoner i slag: Årsaker og identifisering

Definisjon: Hva er et vibrasjonsslag?

I sammenheng med vibrasjonsanalyse, en slå eller juling er et særegent fenomen som kjennetegnes av en periodisk økning og fall i amplituden til et vibrasjonssignal. Denne modulasjonen oppstår når to separate vibrasjonssignaler med svært nære, men ikke identiske, frekvenser er til stede samtidig og kombineres med hverandre. Den resulterende tidsbølgeformen ser ut som en enkelt sinusbølge hvis amplitude sakte øker og avtar i et rytmisk mønster.

Fysikken bak juling

Vibrasjonsbølger er et resultat av konstruktiv og destruktiv interferens. Når toppene til de to vibrasjonsbølgene er i linje (i fase), legger amplitudene deres seg sammen, noe som resulterer i en høyere total amplitude. Når toppen til den ene bølgen er i linje med bunnen til den andre (ute av fase), kansellerer de hverandre ut, noe som resulterer i en lavere total amplitude. Denne kontinuerlige syklusen av forsterkning og kansellering skaper den karakteristiske "vibrasjons"- eller "virrende" lyden og vibrasjonsmønsteret.

Frekvensen til denne amplitudemodulasjonen, kjent som taktfrekvens, er lik den absolutte differansen mellom de to kildefrekvensene.

Taktfrekvens = |Frekvens 1 – Frekvens 2|

Hvis for eksempel to maskiner genererer vibrasjoner på 29,5 Hz og 30,5 Hz, vil den resulterende slagfrekvensen være |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. Dette betyr at den totale vibrasjonsamplituden vil stige og falle én gang hvert sekund.

Vanlige årsaker til slag i industrimaskiner

Tilstedeværelsen av en taktfrekvens er et verdifullt diagnostisk spor fordi det peker på eksistensen av to tett inntil hverandre liggende drivfrekvenser. Vanlige kilder i industrielle omgivelser inkluderer:

• Flere maskiner på en felles struktur: Det mest klassiske eksemplet er to pumper eller vifter med identiske design som kjører på samme plattform eller rørsystem. Hvis driftshastighetene deres er litt forskjellige (f.eks. 1780 o/min og 1785 o/min), vil de produsere en lavfrekvent takt.
• Elektriske motorer: Det kan oppstå slag mellom motorens rotasjonsfrekvens og en elektrisk frekvens, for eksempel polpassfrekvensen i en induksjonsmotor.
• Flertrinnspumper eller kompressorer: Samspill mellom ulike etapper som kjører med litt forskjellige effektive hastigheter.
• Girkasser: Samspill mellom to tannhjulsinngrep med et lignende antall tenner.
• Hydrauliske eller aerodynamiske pulseringer: Samspill mellom to forskjellige kilder til strømningsrelatert turbulens.

Slik identifiserer du vibrasjonsdata

Tidsbølgeformanalyse

Tidsbølgeformen er den mest direkte måten å observere slag på. Signalet vil vise et tydelig, repeterende mønster av amplitudemodulasjon. Tiden mellom to påfølgende amplitudetopper (eller -bunner) er perioden for slagfrekvensen.

Frekvensspektrumanalyse (FFT)

I frekvensspekteret vil et slag vises som to distinkte topper som ligger svært nær hverandreEn standard FFT har kanskje ikke nok oppløsning til å skille dem, noe som kan føre til at de fremstår som én enkelt, bred topp. For å kunne diagnostisere et slag på riktig måte, må analytikeren bruke en FFT med høy oppløsning (ved å øke antallet spektrallinjer). Dette vil tydelig oppløse de to individuelle frekvenskomponentene som forårsaker slaget.

Er det å slå et problem?

Å slå i seg selv er ikke en feil, men snarere et symptom på samspillende frekvenser. Det kan imidlertid være problematisk:

• Irriterende støy: Den stigende og synkende lyden kan være mer merkbar og irriterende for personell enn en konstant støy.
• Bekymringer om toppamplitude: Maksimal amplitude under den konstruktive interferensfasen kan være nesten dobbelt så stor som amplituden til de individuelle signalene. Dette toppnivået kan overskride alarmgrensene eller forårsake overdreven belastning på komponenter, selv om den gjennomsnittlige vibrasjonen er akseptabel.
• Maskering av andre problemer: Det fluktuerende signalet kan noen ganger gjøre det vanskelig å identifisere andre underliggende vibrasjonsproblemer.

Å løse et problematisk slag innebærer vanligvis å identifisere de to kildefrekvensene og forsøke å enten endre hastigheten på en av maskinene eller innføre demping for å dempe amplitudetoppene.

← Tilbake til hovedindeksen