Pochopenie asynchrónnych vibrácií
Definícia: Čo je to asynchrónne vibrovanie?
Asynchrónne vibrácie (nazývané aj nesynchrónne vibrácie) je vibrácie pri frekvenciách, ktoré nie sú presnými celočíselnými násobkami (rádmi) rýchlosti otáčania hriadeľa. Na rozdiel od synchrónne vibrácie z nevyváženosť alebo nesprávne zarovnanie (ktorá sa vždy objavuje pri 1×, 2×, 3× prevádzkovej rýchlosti), asynchrónne vibrácie sa vyskytujú pri frekvenciách určených geometriou komponentu, elektromagnetickými vplyvmi alebo externými zdrojmi, a nie otáčaním hriadeľa.
Pochopenie rozdielu medzi synchrónnymi a asynchrónnymi vibráciami je základom diagnostiky strojov, pretože pomáha identifikovať zdroj vibrácií: synchrónne komponenty poukazujú na rotujúcu hmotu alebo geometrické problémy, zatiaľ čo asynchrónne komponenty indikujú problémy s valivými prvkami, elektrické poruchy alebo vplyvy mimo samotného rotora.
Bežné zdroje asynchrónnych vibrácií
1. Vady valivých ložísk (najčastejšie)
Primárny zdroj asynchrónnych vibrácií:
- Frekvencie porúch ložísk: BPFO, BPFI, BSF, FTF nie sú presnými násobkami otáčok hriadeľa.
- Príklad: Motor s 1800 ot./min. (30 Hz), BPFO môže byť 107 Hz (3,57 × otáčky hriadeľa, nie celé číslo)
- Diagnostická hodnota: Asynchrónne frekvencie okamžite naznačujú problém s ložiskom
- Analýza obálky: Primárna technika na detekciu asynchrónnych ložiskových komponentov
2. Elektrické frekvencie
Elektromagnetické vibrácie nesúvisiace s rýchlosťou hriadeľa:
- 2× Frekvencia linky: 120 Hz (systémy 60 Hz) alebo 100 Hz (50 Hz), nezávisle od otáčok motora
- Príklad: 2-pólový motor s frekvenciou 60 Hz beží pri 3550 ot./min. (59,2 Hz), ale vibruje 2×f pri 120 Hz (2,03× otáčky hriadeľa)
- Frekvencia prechodu pólom: Nemusí to byť presný celočíselný násobok
- Harmonické kmity meniča frekvencie: Spínacie frekvencie nesúvisiace s otáčkami hriadeľa
3. Externé zdroje
- Susedné vybavenie: Vibrácie prenášané z blízkych strojov
- Budova/Základ: Štrukturálne rezonancie pri pevných frekvenciách
- Pulzácie procesu: Tlakové vlny v potrubí
- Akustické rezonancie: Stojaté vlny v káblovodoch alebo krytoch
4. Subsynchrónne nestability
- Olejový vír: Typicky 0,42 – 0,48 × rýchlosť hriadeľa (nie presne polovica)
- Olejový šľahač: Zablokuje sa pri prirodzenej frekvencii, nie je to závislé od otáčok hriadeľa
- Nestabilita tesnenia: Často pri frekvenciách určených dynamikou tekutín
5. Náhodné vibrácie
- Kavitácia: Náhodný kolaps bubliny, širokopásmové pripojenie
- Turbulencia: Náhodné kolísanie prietoku
- Trenie: Chaotický kontakt vytvárajúci neperiodické vibrácie
Identifikácia v spektrách
Spektrum charakteristiky
- Pevná frekvencia: Zobrazuje sa s rovnakou hodnotou Hz bez ohľadu na zmeny rýchlosti
- Zmeny objednávky: Ak sa rýchlosť mení, asynchrónne frekvencie menia poradie (× pomer otáčok hriadeľa)
- Vodopádový pozemok: Asynchrónne komponenty sa zobrazujú ako zvislé čiary; synchrónne ako diagonálne
- Spektrum objednávky: Asynchrónne vrcholy pri neceločíselných rádoch (2,47×, 3,57× atď.)
Diagnostický postup
- Určite rýchlosť behu: Od 1× špičky alebo otáčkomera
- Vypočítať objednávky: Vydeľte každú špičkovú frekvenciu frekvenciou bežnej rýchlosti
- Celočíselné príkazy: Synchrónne vibrácie (1,00×, 2,00×, 3,00×)
- Neceločíselné objednávky: Asynchrónne vibrácie (2,47×, 3,57× atď.)
- Zhoda s typmi porúch: Porovnajte vypočítané frekvencie s frekvenciami ložísk, elektrickými frekvenciami atď.
Diagnostický význam
Vady ložísk
- Asynchrónne frekvencie na BPFO, BPFI, BSF okamžite naznačujú problém s ložiskom
- Vypočítajte frekvencie ložísk a porovnajte ich s pozorovanými špičkami
- Zhoda v rozmedzí ±51 TP3T potvrdzuje poruchu ložiska
- Harmonické a bočné pásma poskytujú dodatočné potvrdenie
Elektromagnetické problémy
- 2× frekvencia siete pri 100/120 Hz indikuje problémy so statorom alebo vzduchovou medzerou
- Fixná frekvencia nezávislá od zmien rýchlosti
- Súčasná analýza potvrdzuje elektrický pôvod
Vonkajšie vibrácie
- Vrcholy, ktoré nesúvisia s rýchlosťou stroja alebo ložiskami
- Môže zodpovedať rýchlostiam zariadení v okolí
- Vyžaduje sa prešetrenie zdroja
- Je potrebná izolácia alebo korekcia zdroja
Techniky analýzy asynchrónnych vibrácií
Analýza obálky
- Primárna technika na detekciu chýb ložísk
- Zvyšuje asynchrónne opakujúce sa nárazy
- Potláča synchrónne nízkofrekvenčné zložky
- Jasne zobrazuje frekvencie ložísk
Vysokofrekvenčné zrýchlenie
- Asynchrónne poruchy ložísk, často vo vysokofrekvenčnom rozsahu (> 1 kHz)
- Používajte akcelerometre a vysoké nastavenia Fmax
- Detekuje nárazy a vysokofrekvenčné rezonancie
Analýza kepstra
- Účinné na vyhľadávanie periodických vzorov v asynchrónnych signáloch
- Detekuje skupiny harmonických alebo postranných pásiem
- Užitočné pre zložité charakteristiky ložísk a ozubených kolies
Praktické príklady
Motor s chybným ložiskom
- Rýchlosť behu: 1750 ot./min. (29,17 Hz)
- Synchrónne komponenty: 1× pri 29,17 Hz, 2× pri 58,34 Hz
- Asynchrónny komponent: Vrchol pri 107 Hz (3,67× otáčky hriadeľa)
- Diagnóza: 107 Hz zodpovedá vypočítanému BPFO → defekt vonkajšieho krúžku
- Potvrdenie: Asynchrónna povaha potvrdzuje problém s ložiskom, nie s rotorom
Motor s frekvenčným meničom s premenlivou rýchlosťou
- Otáčky motora sa pohybujú v rozmedzí 1200 – 1800 ot./min.
- 1× vrchol sa pohybuje rýchlosťou (synchrónne)
- Špička 120 Hz zostáva fixná (asynchrónna 2× sieťová frekvencia)
- Diagnóza: Elektromagnetická zložka zo 60 Hz napájania
Asynchrónne vibrácie predstavujú samostatnú triedu vibrácií strojov s jedinečnými diagnostickými dôsledkami. Rozpoznanie asynchrónnych komponentov prostredníctvom ich neceločíselných rádových vzťahov, pevných frekvencií napriek zmenám rýchlosti alebo vertikálnych prvkov vo vodopádových grafoch umožňuje presnú identifikáciu defektov ložísk, elektrických problémov a vonkajších vplyvov, čo vedie k vhodným diagnostickým a nápravným stratégiám.
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 