Înțelegerea armonicilor în analiza vibrațiilor

Definiție: Ce este o armonică?

În analiza vibrațiilor, o armonic este o frecvență care este un multiplu întreg al unei frecvențe fundamentale. Frecvența fundamentală este de obicei frecvența principală de acționare a unui sistem, cum ar fi viteza de rotație a unui arbore. Această frecvență fundamentală este denumită prima armonică sau 1xArmonicele ulterioare sunt:

• The Armonica a doua (2x) este frecvența la exact dublul frecvenței fundamentale.
• The Armonica a treia (3x) este frecvența la exact trei ori frecvența fundamentală.
• Și așa mai departe (4x, 5x, 6x…).

De exemplu, dacă un motor funcționează la 1.800 RPM (30 Hz), armonicele sale ar apărea în spectrul de vibrații la 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x) și așa mai departe.

De ce sunt generate armonicele?

Într-un sistem perfect liniar cu o funcție de forțare sinusoidală pură (cum ar fi un rotor perfect echilibrat), s-ar genera doar frecvența fundamentală 1x. Cu toate acestea, mașinile din lumea reală nu sunt perfect liniare. Armonicile sunt generate atunci când mișcarea unei componente este distorsionată sau nesinusoidală. Această distorsiune poate fi cauzată de o varietate de condiții mecanice și electrice. Prin urmare, prezența și amplitudinea armonicilor specifice sunt indicatori de diagnostic puternici.

Cauze comune și valoarea diagnostică a armonicilor

Modelul armonicelor dintr-un spectru de vibrații oferă indicii valoroase despre cauza principală a unei defecțiuni a mașinii.

Amplitudine mare 1x (fundamentală)

Un vârf dominant la 1x este cel mai frecvent asociat cu dezechilibraExcentricitatea și arborii îndoiți produc, de asemenea, un semnal 1x puternic.

Amplitudine mare de 2x (armonica a doua)

O a doua armonică puternică, adesea comparabilă ca amplitudine cu vârful 1x, este un indicator clasic al nealinierea arboreluiNealinierea forțează arborele să se îndoaie de două ori în timpul fiecărei rotații, producând o componentă de frecvență puternică de 2x. Nealinierea paralelă severă poate produce, de asemenea, armonice de 3x și 4x.

O „familie” de armonice (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Când vedeți o serie de armonici de viteză de rulare, aceasta este semnătura principală a slăbiciune mecanicăImpacturile și mișcarea neliniară create de componentele slăbite (cum ar fi un rulment slăbit în carcasa sa sau un șurub slăbit pe piciorul mașinii) distorsionează semnalul de vibrație și generează un model bogat de armonice. Cu cât slăbirea este mai severă, cu atât vor fi prezente mai multe armonice.

Alte cauze ale armonicilor

• Rotoare suspendate: Un arbore îndoit la o mașină cu rotor suspendat (cum ar fi o pompă verticală) poate genera armonice puternice de 1x, 2x și 3x.
• Mașini cu mișcare alternativă: Mișcarea nesinusoidală a pistoanelor și arborilor cotiți din motoare și compresoare generează în mod natural un spectru bogat de armonice.
• Probleme electrice: Problemele motoarelor de curent alternativ pot genera armonice ale frecvenței rețelei (de exemplu, 120 Hz într-un sistem de 60 Hz).
• Frecări: O frecare ușoară, parțială, poate genera o serie de armonice de ordin superior, uneori de până la 10x, 20x sau chiar mai mult.

Considerații privind analiza

Când se analizează armonicele, este important să se ia în considerare:

• Care armonică este dominantă? Răspunsul indică diferite potențiale defecțiuni.
• Câte armonice sunt prezente? Un număr mare sugerează slăbiciune sau distorsiune severă.
• Care este tendința amplitudinii? O creștere a amplitudinii armonicelor în timp indică o înrăutățire a stării.
• Sunt radiale sau axiale? De exemplu, nealinierea prezintă adesea vibrații axiale ridicate, în timp ce dezechilibrul este în principal radial.

Prin examinarea modelului complet al frecvențelor fundamentale și armonice, un analist de vibrații poate diagnostica problemele mașinilor cu un grad ridicat de încredere.

← Înapoi la indexul principal