Analýza vibrácií: Príčiny a identifikácia

Definícia: Čo je vibračný úder?

V kontexte vibračnej analýzy, a poraziť alebo bitie je charakteristický jav charakterizovaný periodickým nárastom a poklesom amplitúdy vibračného signálu. Táto modulácia nastáva, keď sú dva samostatné vibračné signály s veľmi blízkymi, ale nie identickými frekvenciami prítomné súčasne a navzájom sa kombinujú. Výsledný časový priebeh vyzerá ako jedna sínusová vlna, ktorej amplitúda sa pomaly zvyšuje a znižuje v rytmickom vzore.

Fyzika bití

Tlmenie je výsledkom konštruktívnej a deštruktívnej interferencie. Keď sa vrcholy dvoch vibračných vĺn zarovnajú (sú vo fáze), ich amplitúdy sa sčítajú, čo vedie k vyššej celkovej amplitúde. Keď sa vrchol jednej vlny zarovná s najnižšou hodnotou druhej vlny (nefázovo), navzájom sa rušia, čo vedie k nižšej celkovej amplitúde. Tento nepretržitý cyklus zosilňovania a rušenia vytvára charakteristický zvukový a vibračný vzorec „tlmenia“ alebo „trýkania“.

Frekvencia tejto amplitúdovej modulácie, známa ako frekvencia úderov, sa rovná absolútnemu rozdielu medzi dvoma zdrojovými frekvenciami.

Frekvencia úderov = |Frekvencia 1 – Frekvencia 2|

Napríklad, ak dva stroje generujú vibrácie s frekvenciou 29,5 Hz a 30,5 Hz, výsledná frekvencia vibrácií bude |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. To znamená, že celková amplitúda vibrácií bude stúpať a klesať raz za sekundu.

Bežné príčiny bití v priemyselných strojoch

Prítomnosť frekvencie pulzov je cennou diagnostickou stopou, pretože poukazuje na existenciu dvoch blízko seba vzdialených budiacich frekvencií. Medzi bežné zdroje v priemyselnom prostredí patria:

• Viacero strojov na spoločnej konštrukcii: Najklasickejším príkladom sú dve čerpadlá alebo ventilátory s identickou konštrukciou bežiace na rovnakej platforme alebo potrubnom systéme. Ak sa ich prevádzkové rýchlosti mierne líšia (napr. 1780 ot./min. a 1785 ot./min.), budú produkovať nízkofrekvenčný rytmus.
• Elektromotory: K vibráciám môže dôjsť medzi rotačnou frekvenciou motora a elektrickou frekvenciou, ako je napríklad frekvencia prechodu pólov v indukčnom motore.
• Viacstupňové čerpadlá alebo kompresory: Interakcia medzi rôznymi stupňami, ktoré bežia s mierne odlišnými efektívnymi rýchlosťami.
• Prevodovky: Interakcia medzi dvoma ozubenými kolesami s podobným počtom zubov.
• Hydraulické alebo aerodynamické pulzácie: Interakcia medzi dvoma rôznymi zdrojmi turbulencie súvisiacej s prúdením.

Ako identifikovať vibrácie v údajoch o vibráciách

Analýza časového priebehu

Časový priebeh je najpriamejší spôsob pozorovania úderov. Signál bude vykazovať jasný, opakujúci sa vzorec amplitúdovej modulácie. Čas medzi dvoma po sebe idúcimi vrcholmi (alebo minimami) amplitúdy je perióda frekvencie úderov.

Analýza frekvenčného spektra (FFT)

Vo frekvenčnom spektre sa úder objaví ako dva odlišné vrcholy umiestnené veľmi blízko sebaŠtandardná FFT nemusí mať dostatočné rozlíšenie na ich oddelenie, takže sa budú javiť ako jeden široký vrchol. Na správnu diagnostiku úderu musí analytik použiť FFT s vysokým rozlíšením (zvýšením počtu spektrálnych čiar). To jasne rozlíši dve jednotlivé frekvenčné zložky, ktoré spôsobujú úder.

Je bitie problém?

Samotné bitie nie je chyba, ale skôr príznak interagujúcich frekvencií. Môže však byť problematické:

• Otravný hluk: Stúpajúci a klesajúci zvuk môže byť pre personál citeľnejší a dráždivejší ako neustály hluk.
• Obavy týkajúce sa amplitúdy špičky: Maximálna amplitúda počas fázy konštruktívnej interferencie môže byť takmer dvojnásobná oproti amplitúde jednotlivých signálov. Táto špičková úroveň môže prekročiť limity alarmu alebo spôsobiť nadmerné namáhanie súčiastok, aj keď je priemerná vibrácia prijateľná.
• Maskovanie iných problémov: Kolísavý signál môže niekedy sťažiť identifikáciu iných základných problémov s vibráciami.

Riešenie problematického rytmu zvyčajne zahŕňa identifikáciu dvoch zdrojových frekvencií a pokus buď o zmenu rýchlosti jedného zo strojov, alebo o zavedenie tlmenia na zmiernenie amplitúdových špičiek.

← Späť na hlavný index