Vibrații sincrone și subsincrone explicate
Vibrație sincronă este orice vibrație care apare la o frecvență care este un multiplu întreg exact al frecvenței principale a mașinii viteză de funcționare (1×). Aceasta este, în sensul propriu al cuvântului, „sincronizată” cu rotația arborelui și reprezintă, de departe, cea mai frecventă categorie de vibrații întâlnită la utilajele rotative. Identificarea unui vârf într-un spectrul de vibrații este sincronă, subsincron, sau asynchronous este unul dintre primii și cei mai importanți pași în orice proces de diagnosticare.
1. Definiție: Ce este vibrația sincronă?
O componentă vibratorie este sincronă atunci când frecvența sa urmează viteza arborelui într-un raport de numere întregi:
- Vibrația la viteza exactă de funcționare (1×) este sincronă.
- Vibrațiile la o viteză dublă (2×), triplă (3×) și așa mai departe sunt, de asemenea, sincrone — aceste ordine superioare sunt armonice a vitezei de rotație.
Caracteristica definitorie este faptul că un vârf sincron se mișcă odată cu mașina: modificați viteza, iar vârful se deplasează pentru a rămâne fixat la același multiplu. Marea majoritate a defecțiunilor mecanice obișnuite — dezechilibru, nealiniere, a arbore îndoitși joc mecanic — toate se manifestă sub forma unei vibrații sincrone. De exemplu, dezechilibrul apare întotdeauna la 1× RPM și urmărește perfect orice schimbare a vitezei mașinii, tocmai de aceea echilibrarea la fața locului vizează componenta 1×.
2. Definiție: Ce este vibrația subsincronă?
Vibrații subsincrone este orice vibrație care are loc la o frecvență mai jos viteza de funcționare primară (mai mică de 1×) — prefixul „sub-” înseamnă pur și simplu „sub”. Vibrațiile subsincrone semnificative constituie adesea un semn de avertizare grav, deoarece sunt generate de obicei de sisteme autoexcitate, instabile rotor-dynamic fenomene, mai degrabă decât de uzura mecanică obișnuită sau de probleme de ajustare. Un aspect esențial este că, spre deosebire de vibrațiile sincrone, funcția de forțare pentru vibrațiile subsincrone este generată de mișcarea rotorului însuși, ceea ce le permite să se amplifice până la a deveni o instabilitate.
3. Cum se pot distinge acestea într-un spectru FFT
Separarea acestor componente într-un FFT Spectrul este ușor de înțeles odată ce știi ce să cauți:
- Vârfuri sincrone: vârful de 1× RPM (viteza de funcționare) și orice vârfuri situate la multipli întregi exacți (2×, 3×, …).
- Vârfuri subsincrone: orice vârfuri semnificative care apar pe axa frecvențelor înainte vârful de 1× — de exemplu, la 0,42×–0,48× din viteza de funcționare, semnătura clasică a vârtej de ulei.
- Vârfuri nesincronizate: vârfuri care nu sunt un multiplu întreg al vitezei de funcționare, adesea legate de frecvențele defectelor rulmenților sau din surse externe.
Deoarece granița dintre aceste categorii este definită în funcție de viteza de funcționare, este esențial să se dispună de o referință de viteză confirmată. A tahometru pulse — or analiza ordinelor pe un aparat cu viteză variabilă — permite analistului să fixeze cu precizie linia 1× și să evite etichetarea eronată a unui vârf.
4. De ce această distincție este esențială
Distingerea între vibrațiile sincrone și cele subsincrone este esențială pentru diagnostic, deoarece cele două indică tipuri complet diferite de probleme — și soluții diferite:
- Probleme sincrone (cum ar fi dezechilibrul) sunt vibrații forțate. De obicei, acestea pot fi remediate prin ajustări mecanice — echilibrare sau aliniere — și sunt, în general, previzibile și stabile.
- Probleme subsincrone are often vibrații auto-excitate sau instabilități. Acestea indică o problemă legată de proiectarea de bază sau de starea sistem rotor-rulment și nu pot fi remediate prin echilibrare. Astfel de condiții pot fi instabile și extrem de distructive. Printre cauzele frecvente se numără vârtejurile de ulei și oil whip in fluid-film lagare radiale cu alunecareși între rotor și stator frecare.
Din acest motiv, un vârf subsincron de mare amplitudine este considerat, în general, o situație de alarmă mai gravă decât un vârf sincron de aceeași amplitudine: primul poate pune în pericol integritatea mașinii, în timp ce cel de-al doilea reprezintă, de obicei, o sarcină de întreținere.
5. Măsuri în urma diagnosticului
Odată ce spectrul indică faptul că energia dominantă este sincronă, soluția de urmat este, de obicei, corectarea, mai degrabă decât reproiectarea. Un vârf dominant 1× indică un dezechilibru și necesitatea unei operațiuni de echilibrare; niveluri ridicate ale vârfurilor 1× și 2× împreună, adesea însoțite de activitate axială, indică o nealiniere. În practică, acesta este exact domeniul în care un instrument cu două canale, precum Balanset-1A îl gestionează: măsoară componenta 1× amplitudine și fază care definesc un răspuns sincron la dezechilibru și calculează greutățile de corecție necesare pentru a-l reduce. Dacă, în schimb, analiza relevă o componentă sub-sincronă puternică, răspunsul corect este să se verifice jocul rulmenților, lubrifierea și stabilitatea rotorului — nu să se recurgă la greutăți de probă.
