Understanding Asynchronous Vibration
Asynchronous vibration (நான்-சிங்க்ரோனஸ் அதிர்வு என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) என்பது vibration at frequencies that are not exact integer multiples — orders — தண்டின் சுழற்சி வேகத்தின். இதைப் போலன்றி ஒத்திசைவான அதிர்வு from unbalance அல்லது misalignment (இது எப்போதும் 1×, 2×, 3× இயங்கு வேகத்தில் அமைகிறது), அசிங்க்ரோனஸ் அதிர்வு தண்டின் சுழற்சியால் அல்லாமல், கூறுகளின் வடிவியல், மின்காந்த விளைவுகள், அல்லது வெளிப்புற மூலங்களால் நிர்ணயிக்கப்படும் அதிர்வெண்களில் ஏற்படுகிறது.
சிங்க்ரோனஸ் உள்ளடக்கத்தை அசிங்க்ரோனஸ் உள்ளடக்கத்திலிருந்து வேறுபடுத்துவது இயந்திர diagnostics, ஏனெனில் இந்தப் பிரிவு உடனடியாக காரணத்திற்கான தேடலைக் குறுக்குகிறது. சிங்க்ரோனஸ் கூறுகள் ரோட்டருடன் தொடர்புடைய சுழலும் நிறை அல்லது வடிவியல் சிக்கல்களைச் சுட்டிக்காட்டுகின்றன; அசிங்க்ரோனஸ் கூறுகள் அதற்குப் பதிலாக உருளும்-உறுப்பு குறைபாடுகள், மின் கோளாறுகள், அல்லது ரோட்டருக்கு வெளியே உருவாகும் தாக்கங்களைச் சுட்டிக்காட்டுகின்றன. இந்த வகைப்படுத்தலை ஆரம்பத்திலேயே சரியாகச் செய்வது, உண்மையான பிரச்சினை செயலிழக்கும் பேரிங் ஆக இருக்கும் ஒரு இயந்திரத்தைச் சமநிலைப்படுத்துவதிலிருந்து ஒரு பகுப்பாய்வாளரைக் காப்பாற்றுகிறது.
1. சிங்க்ரோனஸ் vs அசிங்க்ரோனஸ்: அடிப்படை வேறுபாடு
இந்த எல்லை முழுவதுமாக order — ஒரு அதிர்வு அதிர்வெண்ணுக்கும் இயங்கு-வேக அதிர்வெண்ணுக்கும் இடையேயான விகிதம் — ஆல் வரையறுக்கப்படுகிறது. ஒரு சரியான முழு-எண் ஆர்டரில் உள்ள உச்சம் சிங்க்ரோனஸ் ஆகும், மேலும் தண்டின் சுழற்சியுடன் பூட்டப்பட்டுள்ளது; ஒரு பின்ன ஆர்டரில் உள்ள உச்சம் அசிங்க்ரோனஸ் ஆகும், மேலும் வேறு ஏதோ ஒரு கடிகாரத்தைப் பின்பற்றுகிறது.
- Synchronous (integer orders): 1.00×, 2.00×, 3.00× — unbalance, misalignment, a bent shaft, certain looseness patterns.
- Asynchronous (non-integer orders): 2.47×, 3.57×, 0.45× — பேரிங் குறைபாடுகள், மின் கோடுகள், சப்-சிங்க்ரோனஸ் நிலையின்மைகள், மற்றும் வெளிப்புற மூலங்கள்.
ஒரு பயனுள்ள துணை-வகை என்பது subharmonic — energy below 1× (உதாரணமாக கடுமையான தளர்வு அல்லது உராய்வினால் ஏற்படும் 0.5× உச்சம்). சப்ஹார்மோனிக்குகள் அசிங்க்ரோனஸ் உள்ளடக்கத்தின் ஒரு வடிவம் ஆகும், மேலும் கீழே மேலும் விவாதிக்கப்படும் சப்-சிங்க்ரோனஸ் நிலையின்மைகளுடன் அவை அமைகின்றன.
2. அசிங்க்ரோனஸ் அதிர்வின் பொதுவான மூலங்கள்
Rolling-Element Bearing Defects (most common)
அசிங்க்ரோனஸ் அதிர்வின் மிக முக்கியமான மூலம்:
- தாங்கியம் குறைபாடு அதிர்வெண்கள்: BPFO, BPFI, BSF and FTF பேரிங் வடிவியலால் நிர்வகிக்கப்படுகின்றன, மேலும் தண்டு வேகத்தின் சரியான பெருக்கங்கள் ஒருபோதும் இல்லை.
- Example: ஒரு 1800 RPM மோட்டார் (30 Hz) 107 Hz இல் ஒரு BPFO ஐக் காட்டலாம் — அது தண்டு வேகத்தின் 3.57× ஆகும், வெளிப்படையாக ஒரு முழு எண் அல்ல.
- Diagnostic value: ஒரு அசிங்க்ரோனஸ் அதிர்வெண் உடனடியாக பேரிங் சிக்கல் குறித்த சந்தேகத்தை எழுப்புகிறது.
- Detection: envelope analysis இந்தக் கூறுகளை வெளிக்கொணர்வதற்கான முதன்மை நுட்பமாகும், பெரும்பாலும் அவை சாதாரண நிறமாலையில் தோன்றுவதற்கு நீண்ட காலத்திற்கு முன்பே.
Electrical Frequencies
தண்டு வேகத்துடன் தொடர்பற்ற மின்காந்த அதிர்வு:
- 2× line frequency: 60 Hz மின்வழங்கல்களில் 120 Hz அல்லது 50 Hz மின்வழங்கல்களில் 100 Hz, மோட்டார் வேகத்திலிருந்து சுயாதீனமாக.
- Example: a 2-pole 60 Hz motor runs at about 3550 RPM (59.2 Hz), yet its twice-line-frequency vibration sits at 120 Hz — 2.03× shaft speed, asynchronous.
- Pole pass frequency: ஒரு சரியான முழு எண் பெருக்கமாக இருக்காமல் இருக்கலாம்.
- VFD harmonics: டிரைவ் சுவிட்சிங் அதிர்வெண்கள் தண்டு வேகத்துடன் எந்தத் தொடர்பும் இல்லை.
External Sources
- அருகிலுள்ள உபகரணம்: அருகிலுள்ள இயந்திரங்களிலிருந்து தரையின் வழியாகப் பரவும் அதிர்வு.
- கட்டிடம் அல்லது அடித்தளம்: structural resonances at fixed frequencies.
- Process pulsations: குழாய்களில் பயணிக்கும் அழுத்த அலைகள்.
- Acoustic resonances: நாளங்கள் அல்லது உறைகளில் நிலையான அலைகள்.
Sub-Synchronous Instabilities
- Oil whirl: typically 0.42–0.48× shaft speed (not exactly half).
- Oil whip: ரோட்டரின் இதன் மீது பூட்டுகிறது இயல்பு அதிர்வெண், தண்டு வேகத்தின் மீது அல்ல.
- Seal instabilities: பெரும்பாலும் திரவ இயக்கவியலால் நிர்ணயிக்கப்படும் அதிர்வெண்களில். இவை இதற்கான உன்னதமான எடுத்துக்காட்டுகள் சுழலி অস্திரத்தன்மை.
Random Vibration
- Cavitation: random bubble collapse, broadband.
- Turbulence: random flow fluctuations.
- Rubbing: குழப்பமான தொடர்பு காலமுறையற்ற அதிர்வை உருவாக்குகிறது.
3. நிறமாலைகளில் அடையாளம் காணுதல்
Spectrum Characteristics
- நிலையான அதிர்வெண்: வேக மாற்றங்களைப் பொருட்படுத்தாமல் அதே Hz மதிப்பில் தோன்றுகிறது.
- Order shifts: வேகம் மாறினால், ஒரு அசிங்க்ரோனஸ் அதிர்வெண் அதன் ஆர்டரை மாற்றுகிறது (ஏனெனில் ஆர்டர் என்பது அதிர்வெண் ÷ தண்டு வேகம்).
- வாட்டர்ஃபால் வரைபடம்: asynchronous components appear as vertical lines, synchronous components as diagonal வரிகள் — அவற்றை வேறுபடுத்தி அறிய மிகவும் எளிதான வழி.
- Order spectrum: ஒத்திசைவற்ற (asynchronous) உச்சங்கள் முழு எண் அல்லாத ஆர்டர்களில் (2.47×, 3.57× போன்றவை) தோன்றுகின்றன.
Diagnostic Procedure
- Identify running speed 1× உச்சியிலிருந்து அல்லது, மிகவும் நம்பகமாக, ஒரு tachometer.
- Calculate orders ஒவ்வொரு உச்சி அதிர்வெண்ணையும் இயங்கு வேக அதிர்வெண்ணால் வகுப்பதன் மூலம்.
- Integer orders (1.00×, 2.00×, 3.00×) ஒத்திசைவானவை (synchronous).
- Non-integer orders (2.47×, 3.57×) ஒத்திசைவற்றவை (asynchronous).
- Match to fault types கணக்கிடப்பட்ட அதிர்வெண்களை பேரிங் அதிர்வெண்கள், மின் வரிகள் மற்றும் அதுபோன்றவற்றுடன் ஒப்பிடுவதன் மூலம்.
மாறுபடும் வேக இயந்திரங்களில் இந்தப் பிரிப்பு பின்வருவதன் கீழ் தெளிவாக இருக்கும் order analysis, இது அதிர்வெண் அச்சை இயங்கு வேகத்தின் மடங்குகளுக்கு மறு-குறிப்பாக்குகிறது, இதனால் ஒத்திசைவான உச்சங்கள் நிலையாக நிற்க, ஒத்திசைவற்றவை நகர்கின்றன.
4. Diagnostic Significance
தாங்கி குறைபாடுகள்
- Asynchronous peaks at BPFO, BPFI or BSF immediately suggest a bearing problem.
- கோட்பாட்டு பேரிங் அதிர்வெண்களைக் கணக்கிட்டு, அவற்றைக் கண்காணிக்கப்பட்ட உச்சங்களுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- A match within about ±5% confirms a bearing fault.
- Harmonics and sidebands குறைபாடு அதிர்வெண்ணின் இவை மேலும் உறுதிப்படுத்தலை அளிக்கின்றன.
இந்தக் கணக்கீட்டை ஒரு கருவியின் மூலம் எளிதாக்கலாம் தாங்கி குறைபாடு ப்ரீக்வென்சி கணக்கெடுப்பான், இது பேரிங் வடிவவியல் மற்றும் தண்டு வேகத்திலிருந்து நேரடியாக BPFO, BPFI, BSF மற்றும் FTF ஆகியவற்றைத் தருகிறது.
Electromagnetic Issues
- 100/120 Hz இல் உள்ள 2× மின்-அதிர்வெண் வரி பின்வருவதைக் குறிக்கிறது stator அல்லது air-gap problems.
- வேக மாறுபாடுகளைப் பொருட்படுத்தாமல் அதிர்வெண் நிலையாக இருக்கும்.
- மோட்டார் மின்னோட்ட பகுப்பாய்வு மின் தோற்றத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது.
External Vibration
- இயந்திர வேகத்துடனோ அல்லது பேரிங் அதிர்வெண்களுடனோ பொருந்தாத உச்சங்கள்.
- அவை அருகிலுள்ள உபகரணங்களின் இயங்கு வேகத்துடன் ஒத்துப்போகலாம்.
- தோற்றத்தை ஆராய்தல் தேவை, அதைத் தொடர்ந்து தனிமைப்படுத்தல் அல்லது திருத்தம் தேவை.
5. ஒத்திசைவற்ற அதிர்வுக்கான பகுப்பாய்வு நுட்பங்கள்
உறை பகுப்பாய்வு
- பேரிங்-குறைபாடு கண்டறிதலுக்கான முதன்மை நுட்பம்.
- ஒத்திசைவற்ற உள்ளடக்கத்தை உருவாக்கும் மீள்தன்மை கொண்ட தாக்கங்களை மேம்படுத்துகிறது.
- Suppresses strong synchronous low-frequency components.
- இதன் விளைவாக வரும் அதில் பேரிங் அதிர்வெண்களைத் தெளிவாக வெளிப்படுத்துகிறது சூழ்நிலை ஸ்பெக்ட்ரம்.
High-Frequency Acceleration
- ஒத்திசைவற்ற பேரிங் குறைபாடுகள் பெரும்பாலும் உயர்-அதிர்வெண் வரம்பில் (1 kHz க்கு மேல்) இருக்கும்.
- Use accelerometers உயர் Fmax அமைப்புடன்.
- இது குறைந்த-அதிர்வெண் வேக அளவீடுகள் தவறவிடும் தாக்கங்களையும் உயர்-அதிர்வெண் ஒத்ததிர்வுகளையும் (resonances) பிடிக்கிறது.
Cepstrum Analysis
- செப்ஸ்ட்ரம் பகுப்பாய்வு ஒத்திசைவற்ற சமிக்ஞைகளில் புதைந்துள்ள ஆவர்த்தன அமைப்புகளைக் கண்டறிவதில் பயனுள்ளதாக உள்ளது.
- இது ஒரே நேரத்தில் முழு ஹார்மோனிக்ஸ் அல்லது பக்கப் பட்டைகளின் (sidebands) குடும்பங்களைக் கண்டறிகிறது.
- சிக்கலான பேரிங் மற்றும் இவற்றுக்கு குறிப்பாக பயனுள்ளது gear signatures.
6. Practical Examples
பேரிங் குறைபாடு கொண்ட மோட்டார்
- Running speed: 1750 RPM (29.17 Hz).
- Synchronous components: 1× at 29.17 Hz, 2× at 58.34 Hz.
- Asynchronous component: a peak at 107 Hz (3.67× shaft speed).
- Diagnosis: 107 Hz கணக்கிடப்பட்ட BPFO உடன் பொருந்துகிறது → வெளி-வளைய (outer-race) குறைபாடு.
- Confirmation: ஒத்திசைவற்ற தன்மை இது ரோட்டார் சிக்கல் அல்ல, பேரிங் சிக்கல் என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது.
VFD Motor at Variable Speed
- மோட்டார் வேகம் 1200 முதல் 1800 RPM வரை மாறுகிறது.
- 1× உச்சி வேகத்துடன் நகர்கிறது (ஒத்திசைவான).
- 120 Hz உச்சி நிலையாக இருக்கிறது (ஒத்திசைவற்ற, 2× மின்-அதிர்வெண்).
- Diagnosis: 60 Hz மின் வழங்கலிலிருந்து வரும் ஒரு மின்காந்த கூறு.
களத்தில் இந்தப் பிரிப்பு ஒரு கையடக்க பகுப்பாய்வியின் அன்றாட வேலையாகும். ஏனெனில் பின்வரும் கருவி போன்றது Balanset-1A அதன் ஒளியியல் டாக்கோமீட்டரிலிருந்து இயங்கு வேகத்தை அதிர்வு நிறமாலையுடன் ஒரே நேரத்தில் படிக்கிறது, எனவே ஒரு குறிப்பிட்ட உச்சி ஒத்திசைவானதா அல்லது ஒத்திசைவற்றதா என்பதை உடனடியாக அடையாளம் காட்ட முடியும் — தீர்வு ரோட்டாரை சமநிலைப்படுத்துவதா அல்லது பேரிங்கை மாற்றுவதா என்பதை பொறியாளருக்கு உடனடியாகத் தெரிவிக்கிறது. ஒத்திசைவற்ற உள்ளடக்கத்தை அதன் முழு எண் அல்லாத ஆர்டர்கள், வேக மாற்றங்கள் இருந்தபோதிலும் அதன் நிலையான அதிர்வெண், அல்லது நீர்வீழ்ச்சி வரைபடத்தில் (waterfall plot) அதன் செங்குத்து கையொப்பம் ஆகியவற்றின் மூலம் அடையாளம் காண்பதே, பேரிங் குறைபாடுகள், மின் சிக்கல்கள் மற்றும் வெளிப்புற செல்வாக்குகளைத் துல்லியமாக அடையாளம் காண உதவுகிறது — மேலும் சரியான திருத்த நடவடிக்கைக்கான வழியைக் காட்டுகிறது.
