Bătăi în analiza vibrațiilor: cauze și identificare

Definiție: Ce este o bătaie vibrațională?

În contextul analizei vibrațiilor, o bate sau bătaie este un fenomen distinctiv caracterizat printr-o creștere și o scădere periodică a amplitudinii unui semnal de vibrație. Această modulație apare atunci când două semnale de vibrație separate, cu frecvențe foarte apropiate, dar nu identice, sunt prezente în același timp și se combină unul cu celălalt. Forma de undă temporală rezultată arată ca o singură undă sinusoidală a cărei amplitudine crește și scade lent într-un model ritmic.

Fizica din spatele bătăilor

Bătaia este rezultatul interferențelor constructive și distructive. Când vârfurile celor două unde de vibrație se aliniază (în fază), amplitudinile lor se adună, rezultând o amplitudine generală mai mare. Când vârful unei unde se aliniază cu minimul celeilalte (în defază), se anulează reciproc, rezultând o amplitudine generală mai mică. Acest ciclu continuu de întărire și anulare creează modelul caracteristic de sunet și vibrație de tip „bătaie” sau „trivire”.

Frecvența acestei modulații de amplitudine, cunoscută sub numele de frecvența de bătaie, este egală cu diferența absolută dintre cele două frecvențe sursă.

Frecvența bătăilor = |Frecvența 1 – Frecvența 2|

De exemplu, dacă două mașini generează vibrații la 29,5 Hz și 30,5 Hz, frecvența de bătaie rezultată va fi |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. Aceasta înseamnă că amplitudinea totală a vibrației va crește și va scădea o dată pe secundă.

Cauze frecvente ale bătăilor în utilajele industriale

Prezența unei frecvențe de pulsare este un indiciu diagnostic valoros, deoarece indică existența a două frecvențe de acționare apropiate. Sursele comune în mediile industriale includ:

• Mai multe mașini pe o structură comună: Cel mai clasic exemplu este cel al a două pompe sau ventilatoare cu design identic care funcționează pe aceeași platformă sau sistem de conducte. Dacă vitezele lor de funcționare sunt ușor diferite (de exemplu, 1780 RPM și 1785 RPM), acestea vor produce o pulsație de joasă frecvență.
• Motoare electrice: Bătaia poate apărea între frecvența de rotație a motorului și o frecvență electrică, cum ar fi frecvența de trecere a polului într-un motor cu inducție.
• Pompe sau compresoare multietajate: Interacțiunea dintre diferite etape care rulează la viteze efective ușor diferite.
• Cutii de viteze: Interacțiunea dintre două angrenaje cu un număr similar de dinți.
• Pulsații hidraulice sau aerodinamice: Interacțiunea dintre două surse diferite de turbulență legată de curgere.

Cum să identifici bătăile în datele de vibrații

Analiza formei de undă temporale

Forma de undă temporală este cea mai directă modalitate de a observa bătăile. Semnalul va afișa un model clar, repetitiv, de modulație a amplitudinii. Timpul dintre două vârfuri (sau minime) de amplitudine consecutive este perioada frecvenței bătăilor.

Analiza spectrului de frecvență (FFT)

În spectrul de frecvență, o bătaie va apărea ca două vârfuri distincte situate foarte aproape unul de celălaltO FFT standard ar putea să nu aibă o rezoluție suficientă pentru a le separa, făcându-le să apară ca un singur vârf larg. Pentru a diagnostica corect o pulsație, analistul trebuie să utilizeze o FFT de înaltă rezoluție (prin creșterea numărului de linii spectrale). Aceasta va rezolva în mod clar cele două componente individuale de frecvență care cauzează pulsația.

Este bătaia o problemă?

Bătaia în sine nu este o defecțiune, ci mai degrabă un simptom al interacțiunii frecvențelor. Cu toate acestea, poate fi problematică:

• Zgomot deranjant: Sunetul în creștere și în scădere poate fi mai sesizabil și iritant pentru personal decât un zgomot constant.
• Probleme legate de amplitudinea maximă: Amplitudinea maximă în timpul fazei de interferență constructivă poate fi aproape dublă față de amplitudinea semnalelor individuale. Acest nivel de vârf ar putea depăși limitele de alarmă sau ar putea provoca solicitări excesive asupra componentelor, chiar dacă vibrația medie este acceptabilă.
• Mascarea altor probleme: Semnalul fluctuant poate uneori îngreuna identificarea altor probleme de vibrații subiacente.

Rezolvarea unei probleme de ritm implică de obicei identificarea celor două frecvențe sursă și încercarea fie de a schimba viteza uneia dintre mașini, fie de a introduce amortizare pentru a atenua vârfurile de amplitudine.

← Înapoi la indexul principal