Analyse van trillingen: oorzaken en identificatie

Definitie: Wat is een vibratiebeat?

In de context van trillingsanalyse is een verslaan of slaan is een kenmerkend fenomeen dat wordt gekenmerkt door een periodieke stijging en daling van de amplitude van een trillingssignaal. Deze modulatie treedt op wanneer twee afzonderlijke trillingssignalen met zeer dicht bij elkaar liggende, maar niet identieke, frequenties tegelijkertijd aanwezig zijn en zich met elkaar vermengen. De resulterende tijdgolfvorm lijkt op een enkele sinusgolf waarvan de amplitude langzaam toeneemt en afneemt in een ritmisch patroon.

De natuurkunde achter het slaan

Beating is het resultaat van constructieve en destructieve interferentie. Wanneer de pieken van de twee trillingsgolven op één lijn liggen (in fase), worden hun amplitudes bij elkaar opgeteld, wat resulteert in een hogere totale amplitude. Wanneer de piek van de ene golf samenvalt met het dal van de andere (uit fase), heffen ze elkaar op, wat resulteert in een lagere totale amplitude. Deze continue cyclus van versterking en uitschakeling creëert het karakteristieke "beating" of "warbling" geluids- en trillingspatroon.

De frequentie van deze amplitudemodulatie, bekend als de slagfrequentie, is gelijk aan het absolute verschil tussen de twee bronfrequenties.

Beatfrequentie = |Frequentie 1 – Frequentie 2|

Als twee machines bijvoorbeeld trillingen genereren met 29,5 Hz en 30,5 Hz, is de resulterende klopfrequentie |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. Dit betekent dat de totale trillingsamplitude elke seconde stijgt en daalt.

Veelvoorkomende oorzaken van stoten in industriële machines

De aanwezigheid van een zwevingsfrequentie is een waardevolle diagnostische aanwijzing, omdat deze wijst op het bestaan van twee dicht bij elkaar gelegen aandrijffrequenties. Veelvoorkomende bronnen in industriële omgevingen zijn onder andere:

• Meerdere machines op een gemeenschappelijke structuur: Het meest klassieke voorbeeld zijn twee pompen of ventilatoren met een identiek ontwerp die op hetzelfde platform of leidingsysteem draaien. Als hun toerentallen iets verschillen (bijvoorbeeld 1780 tpm en 1785 tpm), produceren ze een laagfrequente trilling.
• Elektrische motoren: Er kan sprake zijn van stoten tussen de rotatiefrequentie van de motor en een elektrische frequentie, zoals de pooldoorlaatfrequentie van een inductiemotor.
• Meertrapspompen of compressoren: Interactie tussen verschillende fasen die op licht verschillende effectieve snelheden draaien.
• Versnellingsbakken: Interactie tussen twee tandwielen die met een gelijk aantal tanden in elkaar grijpen.
• Hydraulische of aerodynamische pulsaties: Interactie tussen twee verschillende bronnen van stromingsgerelateerde turbulentie.

Hoe trillingen in trillingsgegevens te identificeren

Tijdgolfvormanalyse

De tijdgolfvorm is de meest directe manier om zweving te observeren. Het signaal vertoont een duidelijk, zich herhalend patroon van amplitudemodulatie. De tijd tussen twee opeenvolgende amplitudepieken (of -dalen) is de periode van de zwevingsfrequentie.

Frequentiespectrum (FFT)-analyse

In het frequentiespectrum zal een beat verschijnen als twee afzonderlijke pieken die heel dicht bij elkaar liggenEen standaard FFT heeft mogelijk niet voldoende resolutie om ze te scheiden, waardoor ze als één brede piek verschijnen. Om een beat correct te diagnosticeren, moet de analist een FFT met hoge resolutie gebruiken (door het aantal spectrale lijnen te verhogen). Dit zal de twee afzonderlijke frequentiecomponenten die de beat veroorzaken duidelijk onderscheiden.

Is slaan een probleem?

Slagen op zich is geen fout, maar eerder een symptoom van interagerende frequenties. Het kan echter problematisch zijn:

• Irritant geluid: Het op- en neergaande geluid kan voor personeel duidelijker en irritanter zijn dan een constant geluid.
• Zorgen over piekamplitude: De maximale amplitude tijdens de constructieve interferentiefase kan bijna het dubbele zijn van de amplitude van de afzonderlijke signalen. Dit piekniveau kan de alarmgrenzen overschrijden of overmatige belasting van componenten veroorzaken, zelfs als de gemiddelde trilling acceptabel is.
• Andere problemen maskeren: Het fluctuerende signaal kan het soms moeilijk maken om andere onderliggende trillingsproblemen te identificeren.

Om een problematisch ritme op te lossen, moeten doorgaans de twee bronfrequenties worden geïdentificeerd. Vervolgens wordt geprobeerd de snelheid van een van de machines te wijzigen of demping toe te passen om de amplitudepieken te verzachten.

← Terug naar hoofdindex