Razumevanje hitrosti teka (1X)
Hitrost teka je osnovna frekvenca v analiza vibracij ki ustreza hitrosti vrtenja gredi stroja - frekvenci, pri kateri gred opravi en poln obrat. V terminologiji vibracij je skoraj vedno zapisana kot 1X. Je sidrna točka skoraj vsake diagnoze: ko veste, kje se 1X nahaja v spekter, večino drugih frekvenc, ki nas zanimajo, lahko odčitamo kot večkratnike (harmoniki) ali deleži (subharmoniki).
1. Definicija: Kaj je hitrost teka?
Če ventilator deluje s 1800 vrtljaji na minuto (RPM), je njegova frekvenca 1X hitrosti delovanja 1800 CPM (ciklov na minuto), kar ustreza 30 Hz (1800 ÷ 60). Pretvorba je preprosto Hz = RPM ÷ 60, pri čemer je vredno imeti v glavi obe enoti, saj se spektri včasih merijo v CPM, včasih pa v Hz.
Frekvenca 1X je osnovna referenčna točka pri skoraj vseh diagnostičnih postopkih. Meritev je le redko smiselna sama po sebi; pomen pridobi, ko je izražena glede na hitrost gredi. Zato je iskanje frekvence 1X prva stvar, ki jo analitik opravi pri vsakem novem spektru.
2. Zakaj je 1X tako pomemben?
Frekvenca 1X je pomembna, ker številne najpogostejše in najpomembnejše napake strojev povzročajo vibracije prav pri tej frekvenci. Visoka raven pri 1X je sama po sebi močan pokazatelj, da je nekaj narobe - in vzorec tega, kar jo obdaja, običajno pove, kaj.
Pogoste napake, ki se pojavijo pri 1X, vključujejo:
- Neuravnoteženost: Najpogostejši vzrok za visoke vibracije 1X. Neenakomerna porazdelitev mase ustvarja centrifugalna sila ki se vrti s hitrostjo gredi in povzroča čiste sinusne vibracije pri 1X. Čista neuravnoteženost kaže malo ali nič harmonikov.
- Neporavnanost gredi: Pogosto prevladuje močna komponenta 2X, vendar lahko kotna in vzporedna neporavnanost gredi znatno povečata tudi 1X.
- Upognjena gred: Mehansko se obnaša kot oblika neuravnoteženosti in povzroča visok vrh 1X (pogosto z močno aksialni komponento, ki jo pomaga razlikovati).
- Ekscentričnost: Ekscentrična jermenica, zobnik ali jedro rotorja ustvari vrh 1X, saj njegova vrteča se izboklina enkrat na obrat pritisne na sistem.
- Resonanca: Če je struktura naravna frekvenca leži blizu obratovalne hitrosti, se že majhna vzbujevalna sila - na primer manjša neuravnoteženost - močno ojača in povzroči izjemno visoke vibracije pri 1X. Zato je razmerje med 1X in katerim koli bližnjim kritična hitrost je tako pomembna.
Ker se številni vzroki prekrivajo pri 1X, sama amplituda ni diagnoza. Odločilen korak je merjenje 1X faza prav tako, kar loči neuravnoteženost od upognjene gredi, mehke noge ali resonance.
3. Harmoniki in podharmoniki hitrosti teka
Ko je 1X identificiran, je mogoče preostali spekter razlagati v povezavi z njim:
- Harmoniki (2X, 3X, 4X, ...): Celoštevilski večkratniki obratovalne hitrosti. Običajno kažejo na neporavnanost gredi (močan 2X), mehanska ohlapnost (dolga vrsta harmonikov) in druge nelinearne učinke. Vzorec oblika družine harmonikov je pogosto bolj diagnostičen kot sam 1X.
- Subharmonične frekvence (0,5X, 1/3X, ...): Ulomki obratovalne hitrosti, običajno povezani z nestabilnostjo oljnega filma v drsni ležaji - klasični oljni vrtinec se pojavi blizu 0,4-0,48X - ali pri ohlapnosti ohišja ležaja. Ti spadajo v širšo kategorijo podsinhrone vibracije.
Opisovanje frekvenc kot večkratnikov osnovne hitrosti je osnova za Analiza redov. Pri strojih s spremenljivo hitrostjo je bistvenega pomena sledenje vibracijam po “redih” in ne po fiksnih Hz, saj se vsak s hitrostjo povezan vrh premika z gredjo, medtem ko strukturne resonance ostajajo na istem mestu - in prav po tej razliki jih lahko ločite. . Kalkulator harmoničnih frekvenc pretvori RPM v frekvence redov 1×-10× za hitro referenco.
4. Kako se meri hitrost teka?
Obratovalna hitrost se določi na enega od dveh načinov:
- Iz vibracijskega spektra: V večini primerov jasen vrh ustreza vrtenju gredi in je običajno prvi pomemben vrh, ki ga analitik prepozna. To se dobro obnese, kadar stroj deluje z enakomerno, znano hitrostjo.
- Uporaba tahometer: Tahometer omogoča neposredno in nedvoumno merjenje hitrosti z enim impulzom na obrat, ki se prenaša v analizator vibracij. To ne le potrjuje frekvenco 1X, temveč tudi omogoča uporabo naprednih tehnik, kot sta fazna analiza in analiza vrstnega reda.
Prav uporaba tahometra naredi 1X uporaben, ne le opazen. Prenosni dvokanalni instrument, kot je Balanset-1A dobiva impulze hitrosti iz optičnega tahometra, ki se sproži na traku odsevni trak, zaklene podatke o vibracijah na kot gredi in poroča sinhrono amplitudo in fazo 1×. Ta fazna referenca je prav tisto, kar vrh neuravnoteženosti 1X spremeni v ponovljiv odčitek amplitude in faze. Izmerjena faza je faza odziva glede na taho oznako — ne sam kot težke točke, saj odziv zaostaja za težko točko za znesek, ki je odvisen od tega, kako blizu je obratovalna hitrost resonanci, plus zamude instrumentacije — zato se metoda koeficienta vpliva (poskusne uteži) uporablja za pretvorbo teh odčitkov v korekcijska teža znane velikosti in lokacije med uravnoteženje na terenu.
