Zrozumienie częstotliwości w analizie drgań

Definicja: Czym jest częstotliwość wibracji?

Częstotliwość jest miarą częstotliwości występowania powtarzalnego zdarzenia w danej jednostce czasu. W analizie drgań określa ona „jak szybko” obiekt oscyluje lub wibruje. Jest to najważniejszy parametr diagnozowania pierwotnej przyczyny problemu z maszyną. Podczas gdy amplituda informuje nas o *natężeniu* drgań, częstotliwość informuje nas o *źródle*.

Diagnostyczna moc częstotliwości

Podstawową zasadą diagnostyki wibracyjnej jest to, że różne komponenty mechaniczne i elektryczne generują drgania o określonych, przewidywalnych częstotliwościach w momencie awarii. Identyfikując częstotliwości obecne w sygnaturze drgań maszyny, analityk może precyzyjnie określić, który komponent jest przyczyną problemu. Jest to analogiczne do sposobu, w jaki lekarz używa stetoskopu do nasłuchiwania określonych dźwięków, które wskazują na różne schorzenia.

Każda potencjalna usterka ma charakterystyczną sygnaturę częstotliwości:

• Problem z całym zespołem obrotowym, takim jak brak równowagi, będzie wyświetlana przy częstotliwości obrotu wału (1x prędkość obrotowa).
• Problem związany z wyrównaniem dwóch wałów, np. niewspółosiowość, zwykle będzie wyświetlany z dwukrotnie większą prędkością (2x).
• Wada elementu tocznego łożysko będzie generować częstotliwości w oparciu o precyzyjną geometrię i prędkość wału.
• Problemy z koła zębate wygeneruje sygnały o częstotliwości zazębienia (GMF), która jest liczbą zębów pomnożoną przez prędkość koła zębatego.

Jednostki częstotliwości

Częstotliwość wyrażana jest w kilku różnych jednostkach i ważne jest, aby znać je wszystkie:

1. Herc (Hz)

To standardowa międzynarodowa jednostka częstotliwości (SI). Jeden herc odpowiada jednemu cyklowi na sekundę. Jest to najpowszechniejsza jednostka używana w kontekście technicznym i naukowym.

2. Cykle na minutę (CPM)

CPM jest szeroko stosowany w konserwacji przemysłowej, ponieważ odnosi się bezpośrednio do prędkości obrotowej maszyn, która jest zazwyczaj mierzona w obrotach na minutę (RPM). Ponieważ minuta ma 60 sekund, przeliczenie jest proste:

CPM = Hz × 60

Na przykład drgania o częstotliwości 30 Hz odpowiadają 1800 CPM.

3. Zamówienia

Rzędy są wielokrotnościami głównej prędkości obrotowej maszyny. Sama prędkość obrotowa jest 1. rzędem. Drgania o dwukrotnie większej prędkości obrotowej są 2. rzędem, trzykrotnie większym – 3. rzędem itd. Jest to szczególnie przydatne do analizy maszyn o zmiennej prędkości, ponieważ rzędy pozostaną stałe, nawet gdy zmieni się częstotliwość bezwzględna w Hz lub CPM. Na przykład niewyważenie zawsze będzie 1. rzędem, niezależnie od prędkości obrotowej maszyny.

Jak ustala się częstotliwość?

Częstotliwości obecne w sygnale wibracyjnym są identyfikowane za pomocą Szybka transformata Fouriera (FFT)Akcelerometr zbiera surowy sygnał fali czasowej, a algorytm FFT przetwarza go, tworząc widmo częstotliwości. Widmo to jest wykresem, który wyraźnie przedstawia wszystkie poszczególne częstotliwości składające się na złożone drgania, umożliwiając analitykowi identyfikację szczytów i dopasowanie ich do potencjalnych źródeł błędów.

Związek między częstotliwością, prędkością i przyspieszeniem

Przy danym poziomie energii drgań amplitudy przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia są silnie zależne od częstotliwości. Dlatego dla różnych zakresów częstotliwości preferowane są różne jednostki miary:

• Niskie częstotliwości: Przemieszczenie jest największe.
• Częstotliwości średnie: Prędkość jest najwyższa.
• Wysokie częstotliwości: Przyspieszenie jest największe.

Zrozumienie częstotliwości jest kluczem do wykorzystania potencjału diagnostycznego analizy drgań, przekształcając surowe dane w użyteczne informacje dotyczące konserwacji.

← Powrót do indeksu głównego