Înțelegerea vibrațiilor asincrone
Definiție: Ce este vibrația asincronă?
Vibrații asincrone (numită și vibrație nesincronă) este vibrații la frecvențe care nu sunt multipli întregi exacți (ordine) ai vitezei de rotație a arborelui. Spre deosebire de vibrații sincrone din dezechilibra sau nealiniere (care apare întotdeauna la viteza de rulare de 1×, 2×, 3×), vibrația asincronă apare la frecvențe determinate de geometria componentelor, efectele electromagnetice sau surse externe, mai degrabă decât de rotația arborelui.
Înțelegerea distincției dintre vibrațiile sincrone și asincrone este fundamentală pentru diagnosticarea mașinilor, deoarece ajută la identificarea sursei vibrațiilor: componentele sincrone indică probleme legate de masa rotativă sau geometrie, în timp ce componentele asincrone indică probleme ale elementelor de rostogolire, defecțiuni electrice sau influențe externe rotorului în sine.
Surse comune de vibrații asincrone
1. Defecte ale lagărelor cu elemente de rostogolire (cele mai frecvente)
Sursa principală a vibrațiilor asincrone:
- Frecvențele defectelor la rulmenți: BPFO, BPFI, BSF, FTF nu sunt multipli exacți ai vitezei arborelui
- Exemplu: Motor de 1800 RPM (30 Hz), BPFO ar putea fi de 107 Hz (3,57 × viteza arborelui, nu un număr întreg)
- Valoare diagnostică: Frecvențele asincrone sugerează imediat o problemă la rulment
- Analiza anvelopei: Tehnica principală pentru detectarea componentelor rulmenților asincroni
2. Frecvențe electrice
Vibrații electromagnetice care nu au legătură cu viteza arborelui:
- 2× Frecvență linie: 120 Hz (sisteme de 60 Hz) sau 100 Hz (50 Hz), independent de viteza motorului
- Exemplu: Motorul cu 2 poli, 60 Hz, funcționează la 3550 RPM (59,2 Hz), dar vibrații 2×f la 120 Hz (2,03× viteza arborelui)
- Frecvența de trecere a polului: Poate să nu fie un multiplu întreg exact
- Armonice VFD: Frecvențe de comutare care nu au legătură cu viteza arborelui
3. Surse externe
- Echipamente adiacente: Vibrații transmise de mașinile din apropiere
- Clădire/Fundație: Rezonanțe structurale la frecvențe fixe
- Pulsații de proces: Unde de presiune în conducte
- Rezonanțe acustice: Unde staționare în conducte sau incinte
4. Instabilități subsincrone
- Vârtej de ulei: De obicei 0,42-0,48× viteza arborelui (nu exact jumătate)
- Ulei de bătut: Se blochează la frecvență naturală, nu are legătură cu viteza arborelui
- Instabilități ale etanșărilor: Adesea la frecvențe determinate de dinamica fluidelor
5. Vibrații aleatorii
- Cavitație: Prăbușirea aleatorie a bulei, bandă largă
- Turbulenţă: Fluctuații aleatorii ale fluxului
- Frecare: Contact haotic care creează vibrații neperiodice
Identificare în Spectre
Caracteristicile spectrului
- Frecvență fixă: Apare la aceeași valoare Hz indiferent de schimbările de viteză
- Modificări de comandă: Dacă viteza variază, frecvențele asincrone își schimbă ordinea (× raportul de viteză al arborelui)
- Parcurul cascadei: Componentele asincrone apar ca linii verticale; sincrone ca linii diagonale
- Spectrul de comandă: Vârfuri asincrone la ordine non-integer (2,47×, 3,57× etc.)
Procedura de diagnostic
- Identificați viteza de alergare: De la 1× vârf sau tahometru
- Calculați comenzile: Împărțiți fiecare frecvență de vârf la frecvența vitezei de rulare
- Ordine întregi: Vibrații sincrone (1,00×, 2,00×, 3,00×)
- Comenzi non-integre: Vibrații asincrone (2,47×, 3,57× etc.)
- Potrivire cu tipurile de defecte: Comparați frecvențele calculate cu frecvențele rulmenților, frecvențele electrice etc.
Semnificația diagnostică
Defecte ale rulmenților
- Frecvențele asincrone la BPFO, BPFI, BSF sugerează imediat o problemă la rulment
- Calculați frecvențele de rulment și comparați-le cu vârfurile observate
- Potrivirea în limita a ±5% confirmă defectul rulmentului
- Armonicile și benzile laterale oferă o confirmare suplimentară
Probleme electromagnetice
- Frecvența de linie 2× la 100/120 Hz indică probleme la stator sau la spațiul de aer
- Frecvență fixă independentă de variațiile de viteză
- Analiza curentului confirmă originea electrică
Vibrații externe
- Vârfuri care nu au legătură cu viteza mașinii sau cu rulmenții
- Poate egala vitezele echipamentelor din apropiere
- Investigarea sursei este necesară
- Izolare sau corecție a sursei necesară
Tehnici de analiză pentru vibrații asincrone
Analiza anvelopei
- Tehnica principală pentru detectarea defectelor la rulmenți
- Îmbunătățește impacturile repetitive asincrone
- Suprimă componentele sincrone de joasă frecvență
- Indică clar frecvențele de rulment
Accelerare de înaltă frecvență
- Defecte ale rulmenților asincroni adesea în intervalul de frecvență înaltă (> 1 kHz)
- Folosește accelerometre și setări Fmax ridicate
- Detectează impacturi și rezonanțe de înaltă frecvență
Analiza Cepstrului
- Eficient pentru găsirea modelelor periodice în semnalele asincrone
- Detectează familii de armonice sau benzi laterale
- Util pentru semnături complexe de rulmenți și angrenaje
Exemple practice
Motor cu defect al rulmentului
- Viteză de rulare: 1750 RPM (29,17 Hz)
- Componente sincrone: 1× la 29,17 Hz, 2× la 58,34 Hz
- Componentă asincronă: Vârf la 107 Hz (3,67 × viteza arborelui)
- Diagnostic: 107 Hz se potrivește cu BPFO calculat → defect al cursei exterioare
- Confirmare: Natura asincronă confirmă problema rulmentului, nu a rotorului
Motor VFD la viteză variabilă
- Turația motorului variază între 1200 și 1800 RPM
- 1× vârful se mișcă cu viteză (sincron)
- Vârful de 120 Hz rămâne fix (frecvență asincronă de 2× linie)
- Diagnostic: Componentă electromagnetică de la alimentarea cu 60 Hz
Vibrațiile asincrone reprezintă o clasă distinctă de vibrații ale mașinilor, cu implicații diagnostice unice. Recunoașterea componentelor asincrone prin relațiile lor de ordine non-întregi, frecvențele fixe în ciuda schimbărilor de viteză sau caracteristicile verticale din graficele de tip cascadă permite identificarea precisă a defectelor lagărelor, a problemelor electrice și a influențelor externe, ghidând strategiile de diagnosticare și corectare adecvate.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 