Analiza vibracij pri utripanju: vzroki in identifikacija

Definicija: Kaj je vibracijski utrip?

V kontekstu analize vibracij, a premagati ali pretepanje je značilen pojav, za katerega je značilno periodično naraščanje in padanje amplitude vibracijskega signala. Do te modulacije pride, ko sta hkrati prisotna dva ločena vibracijska signala z zelo podobnimi, a ne enakimi frekvencami, ki se med seboj združita. Nastala časovna valovna oblika je videti kot en sam sinusni val, katerega amplituda se počasi povečuje in zmanjšuje v ritmičnem vzorcu.

Fizika za pretepanjem

Utripanje je posledica konstruktivne in destruktivne interference. Ko se vrhova obeh vibracijskih valov poravnata (v fazi), se njuni amplitudi seštejeta, kar povzroči višjo skupno amplitudo. Ko se vrh enega vala poravna z dolino drugega (izven faze), se medsebojno izničita, kar povzroči nižjo skupno amplitudo. Ta neprekinjen cikel ojačitve in izničevanja ustvarja značilen vzorec zvoka in vibracij »utripanja« ali »pevčenja«.

Frekvenca te amplitudne modulacije, znane kot frekvenca utripov, je enaka absolutni razliki med obema izvornima frekvencama.

Frekvenca utripov = |Frekvenca 1 – Frekvenca 2|

Na primer, če dva stroja ustvarjata vibracije s frekvenco 29,5 Hz in 30,5 Hz, bo nastala frekvenca utripanja |29,5 – 30,5| = 1,0 Hz. To pomeni, da se bo skupna amplituda vibracij povečala in zmanjšala enkrat na sekundo.

Pogosti vzroki za udarjanje v industrijskih strojih

Prisotnost frekvence utripanja je dragocen diagnostični namig, saj kaže na obstoj dveh tesno razporejenih pogonskih frekvenc. Pogosti viri v industrijskih okoljih vključujejo:

• Več strojev na skupni strukturi: Najbolj klasičen primer sta dve črpalki ali ventilatorju z enako zasnovo, ki delujeta na isti platformi ali cevovodnem sistemu. Če se njuni delovni hitrosti nekoliko razlikujeta (npr. 1780 vrt/min in 1785 vrt/min), bosta ustvarili nizkofrekvenčno utripanje.
• Elektromotorji: Do nihanja lahko pride med vrtilno frekvenco motorja in električno frekvenco, kot je na primer frekvenca prehoda pola v indukcijskem motorju.
• Večstopenjske črpalke ali kompresorji: Interakcija med različnimi stopnjami, ki delujejo z nekoliko različnimi efektivnimi hitrostmi.
• Menjalniki: Interakcija med dvema zobniškima zatičema s podobnim številom zob.
• Hidravlične ali aerodinamične pulzacije: Interakcija med dvema različnima viroma turbulence, povezane s tokom.

Kako prepoznati utripanje v podatkih o vibracijah

Analiza časovnih valov

Časovna valovna oblika je najbolj neposreden način za opazovanje utripanja. Signal bo pokazal jasen, ponavljajoč se vzorec amplitudne modulacije. Čas med dvema zaporednima vrhovoma (ali dolinama) amplitude je obdobje frekvence utripanja.

Analiza frekvenčnega spektra (FFT)

V frekvenčnem spektru se bo utrip pojavil kot dva različna vrhova, ki se nahajata zelo blizu drug drugemuStandardna FFT morda nima dovolj ločljivosti, da bi jih ločila, zaradi česar so videti kot en sam širok vrh. Za pravilno diagnozo utripa mora analitik uporabiti FFT z visoko ločljivostjo (s povečanjem števila spektralnih črt). To bo jasno razločilo dve posamezni frekvenčni komponenti, ki povzročata utrip.

Je pretepanje problem?

Samo utripanje ni napaka, temveč simptom medsebojno delujočih frekvenc. Vendar pa je lahko problematično:

• Moteč hrup: Naraščajoči in padajoči zvok je lahko za osebje bolj opazen in moteč kot stalen hrup.
• Pomisleki glede amplitude vrhov: Največja amplituda med fazo konstruktivne interference je lahko skoraj dvakrat večja od amplitude posameznih signalov. Ta najvišja raven lahko preseže alarmne meje ali povzroči prekomerno obremenitev komponent, tudi če je povprečna vibracija sprejemljiva.
• Prikrivanje drugih težav: Zaradi nihanja signala je včasih težko prepoznati druge osnovne težave z vibracijami.

Reševanje problematičnega utripa običajno vključuje identifikacijo dveh izvornih frekvenc in poskus spreminjanja hitrosti ene od naprav ali uvedbe dušenja za ublažitev amplitudnih vrhov.

← Nazaj na glavno kazalo