Inzicht in loopsnelheid (1X)
Loopsnelheid is de fundamentele frequentie in trillingsanalyse die overeenkomt met de rotatiesnelheid van de as van een machine - de frequentie waarbij de as één volledige omwenteling maakt. In vibratieterminologie wordt het bijna altijd geschreven als 1X. Het is het ankerpunt van bijna elke diagnose: als je eenmaal weet waar 1X staat in de spectrum, de meeste andere interessante frequenties kunnen worden afgelezen als veelvouden (harmonischen) of breuken (subharmonischen) ervan.
1. Definitie: Wat is loopsnelheid?
Als een ventilator met 1800 omwentelingen per minuut (RPM) draait, is de frequentie van de 1X bedrijfssnelheid 1800 CPM (cycli per minuut), wat overeenkomt met 30 Hz (1800 ÷ 60). De conversie is simpelweg Hz = RPM ÷ 60, en het is de moeite waard om beide eenheden in je hoofd te hebben omdat spectra soms in CPM en soms in Hz worden geschaald.
De 1X frequentie dient als primair referentiepunt in bijna alle diagnostische werkzaamheden. Een meting is op zichzelf zelden zinvol, maar wint aan betekenis zodra deze wordt uitgedrukt in relatie tot de assnelheid. Daarom is het lokaliseren van 1X het eerste wat een analist doet met een nieuw spectrum.
2. Waarom is 1X zo belangrijk?
De 1X frequentie is belangrijk omdat veel van de meest voorkomende en belangrijkste machinefouten trillingen genereren op precies deze frequentie. Een hoog niveau op 1X is op zichzelf al een sterke indicator dat er iets mis is - en het patroon van wat eromheen zit, vertelt je meestal wat.
Veelvoorkomende fouten die zich bij 1X manifesteren, zijn onder meer:
- Onbalans: De meest voorkomende oorzaak van hoge 1X trillingen. Een ongelijkmatige massaverdeling creëert een centrifugale kracht die op assnelheid draait en een zuivere sinusoïdale trilling produceert bij 1X. Zuivere onbalans vertoont weinig of geen harmonische inhoud.
- Verkeerde uitlijning: Vaak gedomineerd door een sterke 2X component, maar hoekige en parallelle uitlijnfouten kunnen 1X ook aanzienlijk verhogen.
- Gebogen schacht: Gedraagt zich mechanisch als een vorm van onbalans en produceert een hoge 1X piek (vaak met een sterke axiaal component die helpt het te onderscheiden).
- Excentriciteit: Een excentrische poelie, tandwiel of rotorkern creëert een 1X piek omdat het roterende hoge punt één keer per omwenteling tegen het systeem duwt.
- Resonantie: Als een structuur natuurlijke frequentie sits dicht bij de rijsnelheid wordt zelfs een kleine forceringang - bijvoorbeeld een kleine onbalans - enorm versterkt, waardoor extreem hoge trillingen op 1X worden geproduceerd. Daarom is de relatie tussen 1X en een nabijgelegen kritische snelheid zo belangrijk is.
Omdat zoveel oorzaken elkaar overlappen bij 1X, is de amplitude alleen geen diagnose. De beslissende stap is het meten van 1X fase ook, wat onbalans scheidt van een kromme as, zachte voet of resonantie.
3. Harmonischen en subharmonischen van loopsnelheid
Zodra 1X is geïdentificeerd, kan de rest van het spectrum in relatie daarmee worden geïnterpreteerd:
- Harmonischen (2X, 3X, 4X, ...): Een integer veelvoud van de rijsnelheid. Ze wijzen meestal naar verkeerde uitlijning (een sterke 2X), mechanische losheid (een lange reeks harmonischen) en andere niet-lineaire effecten. De vorm van de harmonische familie is vaak diagnostischer dan 1X op zichzelf.
- Subharmonischen (0,5X, 1/3X, ...): Fracties van de loopsnelheid, vaak geassocieerd met instabiliteit van de oliefilm in glijlagers - klassieker oliewerveling verschijnt in de buurt van 0,4-0,48X - of met losheid in een lagerhuis. Deze vallen in de bredere categorie van subsynchrone trilling.
Frequenties beschrijven als veelvouden van een fundamentele snelheid is de basis van Orderanalyse. Bij machines met variabele snelheid is het van essentieel belang om trillingen te traceren op basis van “ordes” in plaats van vaste Hz, omdat elke snelheidsgerelateerde piek meebeweegt met de as terwijl structurele resonanties op hun plaats blijven - en dat verschil is precies hoe je ze uit elkaar kunt houden. De Harmonische Frequentie Rekenmachine converteert een RPM naar zijn 1×-10× ordefrequenties voor snelle referentie.
4. Hoe wordt loopsnelheid gemeten?
Loopsnelheid wordt op twee manieren bepaald:
- Van het trillingsspectrum: In de meeste gevallen komt een duidelijke piek overeen met asrotatie en het is meestal de eerste significante piek die een analist identificeert. Dit werkt goed als de machine op een constante, bekende snelheid draait.
- Met behulp van een toerenteller: Een tachometer geeft een directe, ondubbelzinnige snelheidsmeting door één puls per omwenteling te genereren, die wordt ingevoerd in de trillingsanalysator. Dit bevestigt niet alleen de 1X frequentie, maar ontsluit ook geavanceerde technieken zoals faseanalyse en ordeanalyse.
De tachometer is wat 1X bruikbaar maakt in plaats van alleen maar waarneembaar. Een draagbaar tweekanaalsinstrument zoals de Balans-1a krijgt zijn snelheidsimpuls van een optische tachometer die op een strook van reflecterende tape, vergrendelt de trillingsgegevens op ashoek en rapporteert de synchrone 1× amplitude en fase. Die fasereferentie is precies wat een 1X onbalanspiek omzet in een gedefinieerde heavy-spot hoek - en dus in een correctiegewicht van bekende grootte en locatie tijdens veldbalancering.
