Understanding Harmonics in Vibration Analysis
அதிர்வு நிறமாலைகளில் தண்டு வேகத்தின் முழு எண் பெருக்கங்கள் ஏன் தோன்றுகின்றன — மேலும் 1×, 2×, 3×… ஹார்மோனிக்ஸ் வடிவம், சமநிலையின்மை மற்றும் தவறான சீரமைப்பு முதல் தளர்ச்சி மற்றும் உராய்வு வரையிலான இயந்திர கோளாறுகளின் துல்லியமான தன்மையை எவ்வாறு வெளிப்படுத்துகிறது என்பதையும் விளக்குகிறது.
ஹார்மோனிக் அதிர்வெண் கணக்கீடி
எந்தத் தண்டு வேகத்திற்கும் ஹார்மோனிக்ஸ் மற்றும் பொதுவான கோளாறு அதிர்வெண்களைக் கணக்கிடுங்கள்
Harmonic Spectrum
காட்சி அதிர்வெண் வரைபடம் மற்றும் முழுமையான ஹார்மோனிக் அட்டவணை
தண்டு வேகத்தை உள்ளிட்டு Calculate-ஐ கிளிக் செய்யவும்
to see harmonic frequencies
Fault Signature Patterns — Quick Identification
ஒவ்வொரு இயந்திர கோளாறும் இதில் காணப்படும் ஒரு சிறப்பியல்பு ஹார்மோனிக் வடிவத்தை உருவாக்குகிறது அதிர்வ நிறமாலை
| Fault Condition | Dominant Harmonics | Amplitude Pattern | Direction | Phase Behavior | Distinguishing Feature |
|---|---|---|---|---|---|
| Mass unbalance | 1× | 1× ≫ all others | Radial | Stable; follows heavy spot | தெளிவான ஒற்றை சிகரம்; வேகத்தின் வர்க்கத்திற்கு (speed²) விகிதாசாரம் |
| Bent shaft | 1× + 2× | Both high | அச்சு + ஆரம் | 1× phase 180° between ends (axial) | High axial 1×; not correctable by balancing |
| கோணீয় அசையாமை | 1× (axial) | High axial 1× at coupling | Axial dominant | இணைப்பு முழுவதும் 180° (அச்சு) | Axial 1× at coupling > radial |
| சமாந்தர அசையாமை | 2× (radial) | 2× ≈ or > 1×; 3× may appear | Radial dominant | 180° across coupling (radial) | 1×-க்கு 2× விகிதம் கண்டறிதலுக்கு உதவும் |
| Looseness — structural (Type A) | 1× | திசைசார்ந்தது — தளர்ந்த திசையில் அதிகம் | Directional | Unstable; may wander | போல்ட் டார்க்குடன் (torque) வீச்சு மாறுபடும் |
| Looseness — rotating (Type B) | 1×, 2×, 3×…n× | Rich harmonic series + ½× | Radial | Unstable; erratic | துணை-ஹார்மோனிக்ஸ் (½×, ⅓×) முக்கிய வேறுபடுத்தும் காரணி |
| Looseness — bearing seat (Type C) | Many harmonics + sub | பல சிகரங்களுடன் தளமட்ட இரைச்சல் (floor noise) உயர்வு | Radial | Very unstable | Broadband noise floor elevation |
| Soft foot | 1× + 2× | போல்ட் டார்க்குடன் (torque) 1× மாறுபடும் | Vertical dominant | Shifts with bolt tightening | போல்ட்கள் தனித்தனியாகத் தளர்த்தப்படும்போது 1× வீச்சு மாறுபடும் |
| ரோட்டர் உராய்வு (லேசான, பகுதி) | ½×, 1×, 2×…n× | Many high-order harmonics | Radial | ஒழுங்கற்றது; வெப்ப சறுக்கல் (thermal drift) | ½× மற்றும் ⅓× துணை-ஹார்மோனிக்ஸ்; வெப்ப வெக்டர் சறுக்கல் |
| ரோட்டர் உராய்வு (முழு வளையம்) | ½×, ⅓×, ¼× dominant | Sub-harmonics > 1× | Radial | Chaotic | Sub-synchronous dominance; reverse precession |
| Oil whirl | 0.42–0.48× | Sub-synchronous peak just below ½× | Radial | Forward precession | Frequency tracks at ~0.43× RPM; speed-dependent |
| Oil whip | ≈ 1st critical | வேகத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் 1வது நெருக்கடி வேகத்தில் பூட்டப்பட்டது | Radial | Forward precession | Frequency locks; catastrophic if unaddressed |
| Gear mesh | GMF, 2×GMF, 3×GMF | GMF = #teeth × RPM + sidebands | ஆரம் சார்ந்த (Radial) + அச்சு சார்ந்த (Axial) | பொருந்தாது (கட்டாயப்படுத்தப்பட்டது) | Sidebands at shaft speed identify damaged gear |
| Blade/vane pass | BPF, 2×BPF | BPF = #blades × RPM | ஆரம் சார்ந்த (Radial) + அச்சு சார்ந்த (Axial) | பொருந்தாது (கட்டாயப்படுத்தப்பட்டது) | Normal; high amplitude = clearance or resonance issue |
| Stator eccentricity | 2FL (100/120 Hz) | 2× line frequency dominant | Radial | N/A | மின் விநியோகம் துண்டிக்கப்பட்டவுடன் உடனடியாக மறைந்துவிடும் |
| Rotor bar defect | துருவ-கடப்பு பக்க-பட்டைகளுடன் (sidebands) கூடிய 1× | Sidebands at slip freq × poles | Radial | Modulated | Zoom around 1× reveals evenly-spaced sidebands |
| VFD-induced | Switching freq harmonics | Non-synchronous peaks at PWM freq | Radial | N/A | அச்சு வேகத்தைச் சாராத அதிர்வெண் |
| Frequency | Designation | Common Causes | Severity |
|---|---|---|---|
| 0.42–0.48× | Oil whirl | Insufficient bearing load; excessive clearance; light shaft | நெருக்கடியானது — எண்ணெய் சுழல் அதிர்விற்கு (oil whip) வழிவகுக்கும் |
| ½× (0.50×) | Half-order | Rub, looseness (Type B/C), cracked shaft (rare), belt issues | Significant — investigate immediately |
| ⅓× (0.33×) | Third-order sub | Full annular rub; severe looseness; fluid-induced instability | Severe — dangerous condition |
| ¼× (0.25×) | Quarter-order sub | பூட்டப்பட்ட சுற்றுப்பாதையுடன் (orbit) கூடிய முழு உராய்வு (rub); மிக அதிக தளர்வு | Very severe — shutdown may be needed |
| 1.5× (3/2×) | 3/2 order | சமனின்மையுடன் (unbalance) இணைந்த எண்ணெய் சுழற்சி (oil whirl) | Monitor closely |
| 2.5×, 3.5×… | Half-order family | வலுவான உராய்வு (rub) கூறுடன் கூடிய தளர்வு | Combined fault mechanisms |
வரையறை: இசைவெண் (Harmonic) என்றால் என்ன?
அதிர்வு பகுப்பாய்வில், ஒரு harmonic என்பது ஒரு அடிப்படை அதிர்வெண்ணின் சரியான முழு எண் மடங்காக இருக்கும் ஓர் அதிர்வெண் ஆகும். சுழலும் இயந்திரங்களில், அடிப்படை அதிர்வெண் பொதுவாக அச்சு சுழற்சி வேகமாகும், இது 1வது இசைவெண் அல்லது 1×எனக் குறிப்பிடப்படுகிறது. அடுத்தடுத்த இசைவெண்கள் முழு எண் மடங்குகளாகும்: 2× (அச்சு வேகத்தின் இரட்டிப்பு), 3× (மூன்று மடங்கு), மற்றும் பல. இந்த அதிர்வெண்கள் orders இயங்கு வேகத்தின் வரிசைகள் (orders) என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன, அல்லது synchronous harmonics ஏனெனில் அவை அச்சு சுழற்சியுடன் துல்லியமாக ஒத்திசைக்கப்பட்டுள்ளன.
உதாரணமாக, ஒரு மோட்டார் 1,800 RPM (30 Hz) வேகத்தில் இயங்கினால், அதன் இசைவெண்கள் 60 Hz (2×), 90 Hz (3×), 120 Hz (4×), 150 Hz (5×) போன்ற அதிர்வெண்களில் தோன்றும். இசைவெண் வரிசை கோட்பாட்டளவில் எல்லையற்றது, ஆனால் நடைமுறையில், உயர் வரிசைகளில் வீச்சு (amplitude) குறைகிறது, மேலும் முதல் சில இசைவெண்கள் மட்டுமே கண்டறிதல் தகவலைக் கொண்டிருக்கின்றன.
Harmonics அச்சு வேகத்தின் முழு எண் மடங்குகளாகும் (2×, 3×, 4×…). Sub-harmonics பின்ன மடங்குகளாகும் (½×, ⅓×, ¼×) மேலும் எப்போதும் கடுமையான இயந்திரவியல் சிக்கல்களைக் குறிக்கின்றன. Non-synchronous peaks அச்சு வேகத்துடன் தொடர்பில்லாத அதிர்வெண்களாகும் — எடுத்துக்காட்டாக கொண்டு பழுது அதிர்வெண்கள், gear mesh frequencies, line frequency (50/60 Hz), or இயற்கை அதிர்வெண்கள் — மேலும் வேறுபட்ட கண்டறிதல் அணுகுமுறைகள் தேவைப்படுகின்றன. 3.57× RPM இல் உள்ள ஒரு உச்சம் ஒரு இசைவெண் அல்ல; அது பெரும்பாலும் ஒரு பேரிங் (bearing) கோளாறு அதிர்வெண்ணாக இருக்கலாம்.
Why Are Harmonics Generated?
ஒரு தூய சைன் வடிவ விசையால் தூண்டப்பட்ட முற்றிலும் நேரியல் அமைப்பில் (உதாரணமாக, முற்றிலும் சமன் செய்யப்பட்ட, முற்றிலும் சீரமைக்கப்பட்ட ஒரு ரோட்டார் முற்றிலும் சரியான பேரிங்குகளில்), 1× அடிப்படை அதிர்வெண் மட்டுமே தோன்றும். உண்மையான இயந்திரங்கள் ஒருபோதும் முற்றிலும் நேரியலானவை அல்ல. அதிர்வு அலைவடிவம் ஒரு தூய சைன் அலையிலிருந்து சிதைக்கப்படும்போதெல்லாம் — அமைப்பின் பதில் (response) non-linear ஆக இருக்கும்போது அல்லது தூண்டு விசையே சைன் வடிவமற்றதாக இருக்கும்போது இசைவெண்கள் தோன்றுகின்றன.
கணிதம்: ஃபூரியரின் (Fourier’s) தேற்றம்
Fourier’s theorem எந்தவொரு கால இடைவெளி அலைவடிவத்தையும் — அது எவ்வளவு சிக்கலானதாக இருந்தாலும் — அடிப்படை அதிர்வெண்ணிலும் அதன் முழு எண் மடங்குகளிலும் உள்ள சைன் அலைகளின் கூட்டுத்தொகையாகச் சிதைக்கலாம் என்று கூறுகிறது, ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வீச்சு மற்றும் கட்டத்துடன் (phase) இருக்கும். அதிர்வு பகுப்பாய்விகள் பயன்படுத்தும் FFT (Fast Fourier Transform) வழிமுறை இந்தச் சிதைப்பைக் கணித்து, சமிக்ஞையின் இசைவெண் உள்ளடக்கத்தை வெளிப்படுத்துகிறது.
ஒரு தூய சைன் அலைக்கு ஒரே ஒரு அதிர்வெண் கூறு மட்டுமே உள்ளது. ஒரு சதுர அலையானது அனைத்து ஒற்றை இசைவெண்களையும் (1×, 3×, 5×, 7×…) கொண்டுள்ளது, அவற்றின் வீச்சுகள் 1/n என்ற விகிதத்தில் குறைகின்றன. ஒரு பல்விளிம்பு (sawtooth) அலையானது அனைத்து இசைவெண்களையும் கொண்டுள்ளது, அவற்றின் வீச்சுகள் 1/n என்ற விகிதத்தில் குறைகின்றன. சிதைவின் குறிப்பிட்ட வடிவம் எந்த இசைவெண்கள் தோன்றும் என்பதைத் தீர்மானிக்கிறது — இதுவே இசைவெண் பகுப்பாய்வை கண்டறிதலில் இவ்வளவு சக்திவாய்ந்ததாக ஆக்குகிறது.
இசைவெண்களை உருவாக்கும் இயற்பியல் வழிமுறைகள்
- அலைவடிவ வெட்டுதல் (clipping) / துண்டித்தல் (truncation): அச்சு அசைவு இயற்பியல் ரீதியாகக் கட்டுப்படுத்தப்படும்போது (பேரிங் வீடு, உராய்வு தொடர்பு), விளைவான அலைவடிவம் வெட்டப்படுகிறது, இது இசைவெண்களை உருவாக்குகிறது. மிகக் கடுமையான வெட்டுதல் அதிக இசைவெண்களை உருவாக்குகிறது.
- சமச்சீரற்ற கடினத்தன்மை: அதிர்வு சுழற்சியின் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறைப் பகுதிகளுக்கு இடையே அமைப்பின் விறைப்புத்தன்மை வேறுபட்டால் (வெடிப்புள்ள தண்டு திறப்பது/மூடுவது, வேறுபட்ட இழுவை/அழுத்த விறைப்புத்தன்மையை உருவாக்கும் சீரமைப்பின்மை), இரட்டை இசைவலைகள் (2×, 4×, 6×) உருவாகின்றன.
- Impact events: கால இடைவெளி தாக்கங்கள் (தளர்வான திருகுகள், தாங்கி குறைபாட்டுத் தாக்கங்கள்) கூர்மையான, குறுகிய கால அலைவடிவங்களை உருவாக்குகின்றன, அவை இசைவலை உள்ளடக்கத்தில் மிகவும் நிறைந்தவை — ஒரு மேள குச்சி பல மேலொலிகளை உருவாக்குவது போல.
- Non-linear restoring forces: இடப்பெயர்ச்சியுடன் விறைப்புத்தன்மை மாறும்போது (மாறுபடும் சுமையின் கீழ் உள்ள தாங்கிகள், படிப்படியான-விகித ரப்பர் பொருத்துகள்), ஒரு சைன்வடிவ விசைக்கான பதில் இசைவலைகளைக் கொண்டிருக்கும்.
- அளவுருசார் தூண்டுதல்: அமைப்பின் பண்புகள் தண்டு வேகத்துடன் தொடர்புடைய அதிர்வெண்ணில் கால இடைவெளியில் மாறும்போது, அவை தூண்டுதல் அதிர்வெண்ணின் இசைவலைகளையும் துணை-இசைவலைகளையும் உருவாக்க முடியும்.
எந்த இசைவலைகள் உள்ளன, அவற்றின் ஒப்பீட்டு வீச்சுகள், எவை இல்லை என்ற முறை — நேரியல்நிலையின்மையை எந்த இயற்பியல் இயங்குமுறை உருவாக்குகிறது என்பதை ஆய்வாளருக்குச் சொல்கிறது. அனுபவம் வாய்ந்த ஆய்வாளர்கள் குறிப்பிட்ட குறைபாட்டு இயங்குமுறைகளை அடையாளம் காண — மொத்த அதிர்வு அளவை மட்டுமல்லாமல் — நிறமாலையின் முழு இசைவலை அமைப்பையும் ஆராய்கின்றனர்.
Detailed Fault Signatures — Harmonic Patterns
1× Dominant — Unbalance
குறைந்தபட்ச உயர் இசைவலைகளுடன் 1×-இல் ஒரு ஆதிக்கம் செலுத்தும் உச்சம் என்பது பின்வருவதன் உன்னதமான அடையாளம்: mass unbalance. சமச்சீரின்மை விசை இயல்பாகவே சைன்வடிவமானது (இது தண்டுடன் 1× அதிர்வெண்ணில் சுழல்கிறது), அதிர்வெண் தளத்தில் ஒரு தெளிவான ஒற்றை உச்சத்தை உருவாக்குகிறது.
Diagnostic Details
- Amplitude: வேகம²-க்கு விகிதாசாரம் (இரட்டை வேகம் → 4× வீச்சு) மற்றும் சமச்சீரின்மை நிறைக்கு விகிதாசாரம்
- Phase: நிலையான, மீண்டும் நிகழக்கூடிய, ஒற்றை-மதிப்புள்ள. சோதனை எடையைச் சேர்ப்பதன் மூலம் கணிக்கக்கூடிய வகையில் மாறுகிறது — இதுவே அனைத்து சமச்சீராக்கலின் அடித்தளமாகும் சமநிலைப்படுத்தல் நடைமுறைகள்
- Direction: முதன்மையாக ஆரஞ்சார்ந்தது; தண்டு குறிப்பிடத்தக்க தொங்கல் கொண்டிருந்தால் தவிர அச்சு 1× குறைவாக இருக்கும்
- Confirmation: சோதனை எடைகளுக்கான பதில் சமச்சீரின்மையை உறுதிப்படுத்துகிறது. 1× சோதனை எடைகளுக்குப் பதிலளிக்கவில்லை என்றால், வளைந்த தண்டு, விலகுமையம், அல்லது அதிர்வுறுதலைக் கருத்தில் கொள்ளவும்
சமச்சீராக்கலால் திருத்த முடியாத உயர் 1×-ஐ பல நிலைமைகள் உருவாக்குகின்றன: வளைந்த தண்டு, தண்டு விலகுமையம், அண்மைத் துருவிகளில் மின்சார ஓட்டவிலகல், வெப்ப விளைவுகளால் ஏற்படும் சுழலி வளைவு, இணைப்பி விலகுமையம், மற்றும் resonance பெருக்கம். சமச்சீராக்க முயற்சிப்பதற்கு முன் எப்போதும் கண்டறிதலைச் சரிபார்க்கவும்.
2× Dominant — Misalignment
வலுவான 2வது இசைவலை, பெரும்பாலும் 1× உச்சத்துடன் ஒப்பிடத்தக்க வீச்சில் அல்லது அதை விஞ்சும், பின்வருவதன் முதன்மை அறிகுறியாகும்: தண்டு ஒழுங்குசெய்யாமை. சீரமைப்பின்மை ஒவ்வொரு சுழற்சியின் போதும் தண்டை சைன்வடிவமற்ற பாதையில் செலுத்துகிறது, இது 2×-ஐயும் சில சமயங்களில் உயர் இசைவலைகளையும் உருவாக்கும் சிதைவை ஏற்படுத்துகிறது.
Angular vs. Parallel Misalignment
- Angular misalignment: தண்டு மையக்கோடுகள் இணைப்பியில் ஒரு கோணத்தில் வெட்டிக்கொள்கின்றன. உயர் 1× அச்சு அதிர்வை உருவாக்குகிறது. இணைப்பி முழுவதும் கட்டம் அச்சுத் திசையில் ~180° மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது.
- Parallel (offset) misalignment: தண்டு மையக்கோடுகள் இணையாக ஆனால் விலகலுடன் உள்ளன. உயர் 2× ஆரஅதிர்வை உருவாக்குகிறது, பெரும்பாலும் 2× ≥ 1×. கடுமையான நிலைகள் 3× மற்றும் 4×-ஐ உருவாக்குகின்றன. இணைப்பி முழுவதும் ஆரக் கட்டம் ~180° மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது.
- Combined: நடைமுறையில், இரண்டும் வழக்கமாக ஒன்றாக இருக்கின்றன, அடையாளங்களின் கலவையை உருவாக்குகின்றன.
கண்டறிதல் அறிகுறியாக 2×/1× விகிதம்
| 2×/1× Ratio | Likely Condition | Action |
|---|---|---|
| < 0.25 | சாதாரணம்; பெரும்பாலான இயந்திரங்களில் 2× குறைந்த அளவில் உள்ளது | No action required |
| 0.25 – 0.50 | லேசான சீரமைப்பின்மை சாத்தியம்; சில இணைப்பி வகைகளுக்கு சாதாரணம் | சீரமைப்பைச் சரிபார்க்கவும்; அடிப்படைக் கோட்டுடன் ஒப்பிடவும் |
| 0.50 – 1.00 | Significant misalignment probable | Perform precision laser alignment |
| > 1.00 | Severe misalignment; 2× exceeds 1× | அவசரம் — மீண்டும் சீரமைக்கவும்; இணைப்பி மற்றும் குழாய் இறுக்கத்தைச் சரிபார்க்கவும் |
Multiple Harmonics — Mechanical Looseness
பின்வருவனவற்றின் வளமான தொடர்: running speed harmonics (1×, 2×, 3×, 4×, 5×… to 10× or more) indicate இயந்திர தளர்ப்பு. தாக்கங்கள், சத்தம், மற்றும் நேரியல் அல்லாத தொடர்பு/பிரிவு சுழற்சிகள் கடுமையான அலைவடிவ சிதைவை உருவாக்குகின்றன, இது பல ஹார்மோனிக் கூறுகளாகச் சிதைகிறது.
Three Types of Looseness
- Type A — Structural: இயந்திரத்திற்கும் அடித்தளத்திற்கும் இடையேயான தளர்வான இணைப்பு (soft foot, விரிசல் அடைந்த அடிப்பகுதி, தளர்வான ஆங்கர் போல்ட்கள்). திசைசார் 1× ஐ உருவாக்குகிறது (தளர்வான திசையில் அதிகம்). முக்கிய சோதனை: 1× அலைவீச்சைக் கண்காணித்தபடி தனிப்பட்ட போல்ட்களை இறுக்குதல்/தளர்த்துதல்.
- வகை B — கூறு: Loose bearing liner in cap, loose cap on housing, excessive bearing clearance. Produces a family of harmonics, often with sub-harmonics (½×). Sub-harmonics are the key differentiator from misalignment (looseness, not misalignment, produces sub-harmonics).
- Type C — Bearing seat: ஷாஃப்டில் தளர்வான impeller, தளர்வான coupling hub, ரோட்டர் துள்ள அனுமதிக்கும் அதிகப்படியான bearing இடைவெளி. அகலப்பட்ட (broadband) இரைச்சல் தளம் உயர்வுடன் பல ஹார்மோனிக்குகளை உருவாக்குகிறது.
The presence of sub-harmonics (½×, ⅓×) is the most reliable differentiator between looseness and misalignment. Misalignment generates 2× and 3× but rarely produces sub-harmonics. Looseness (Types B and C) characteristically generates ½× because the rotor contacts one side of the bearing on one half-revolution and bounces to the other on the next — creating a pattern that repeats every two revolutions, hence ½×.
Other Harmonic-Generating Conditions
Bent Shaft
உயர் அச்சுசார் கூறுடன் 1× மற்றும் 2× அதிர்வு இரண்டையும் உருவாக்குகிறது. Misalignment-ஐப் போலன்றி, ஒரு bent shaft பேலன்சிங் மூலம் சரிசெய்ய முடியாத 1× ஐக் காட்டுகிறது (வடிவியல் விலகுமையம், நிறை விநியோகம் அல்ல) மற்றும் ஷாஃப்ட் முனைகளுக்கு இடையே ~180° அச்சுசார் கட்ட வேறுபாடு. சுழற்சியின் போது வளைவு திறக்கும்போதும் மூடும்போதும் சமச்சீரற்ற விறைப்பிலிருந்து 2× வருகிறது.
Reciprocating Machinery
இயந்திரங்கள், compressor-கள், மற்றும் பின்னும்-முன்னும் இயங்கும் (reciprocating) இயந்திரங்கள் இயல்பாகவே வளமான ஹார்மோனிக் spectra ஐ உருவாக்குகின்றன, ஏனெனில் பிஸ்டன்/crankshaft இயக்கம் அடிப்படையில் சைனஸ் அல்லாததாகும். ஹார்மோனிக் வடிவம் சிலிண்டர் எண்ணிக்கை, firing order, மற்றும் stroke வகை (2-stroke vs. 4-stroke) ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது.
Rotor Rub
ஒரு பகுதி உராய்வு (ஒவ்வொரு சுழற்சியின் ஒரு பகுதிக்கான தொடர்பு) பல உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்குகளை உருவாக்குகிறது — சில சமயங்களில் 10×, 20× அல்லது அதற்கும் அதிகம். ஒரு முழு வளைய (annular) உராய்வு (தொடர்ச்சியான 360° தொடர்பு) தலைகீழ் முன்னாட்டம் (reverse precession) வழிமுறைகள் மூலம் ஆதிக்கம் செலுத்தும் சப்-ஹார்மோனிக்குகளை (½×, ⅓×, ¼×) உருவாக்குகிறது.
Electrical Issues in Motors
AC மோட்டார்கள் ஷாஃப்ட் வேகத்தைச் சாராமல் line frequency (50 அல்லது 60 Hz)-இன் மடங்குகளில் அதிர்வை உருவாக்குகின்றன. மிகவும் பொதுவானது 2× line frequency (50 Hz அமைப்புகளில் 100 Hz, 60 Hz அமைப்புகளில் 120 Hz) ஆகும். இது ஷாஃப்ட் வேகத்தின் ஹார்மோனிக் அல்ல — இது line frequency-இன் ஹார்மோனிக் ஆகும், இதுவே மின்சார அதிர்வை இயந்திர அதிர்விலிருந்து வேறுபடுத்துவதற்கான திறவுகோல் ஆகும். power cut test இது உறுதியானது: மின்சாரம் அகற்றப்படும்போது மின்சார அதிர்வு உடனடியாகக் குறைகிறது, இயந்திர அதிர்வு coast-down-இன் போது தொடர்கிறது.
Rotor bar குறைபாடுகள் pole pass frequency-இல் இடைவெளியிட்ட 1× ஐச் சுற்றி sideband-களை உருவாக்குகின்றன (slip frequency × pole-களின் எண்ணிக்கை). இந்த sideband-கள் 1× க்கு மிக அருகில் உள்ளன (1–5 Hz க்குள்), இதற்கு உயர்-தெளிவுத்திறன் தேவைப்படுகிறது zoom FFT analysis to resolve.
Non-Synchronous Frequencies — Not True Harmonics
சில முக்கிய அதிர்வெண்கள் சில சமயங்களில் ஹார்மோனிக்குகளுடன் குழப்பப்படுகின்றன, ஆனால் உண்மையில் அவை ஷாஃப்ட் வேகத்தைச் சாராதவை:
| Frequency Type | Formula | Relationship to RPM | Notes |
|---|---|---|---|
| தாங்கியம் குறைபாடு அதிர்வெண்கள் | BPFO, BPFI, BSF, FTF | Non-integer multiples (e.g. 3.57×, 5.43×) | Always non-synchronous; depends on bearing geometry |
| Gear mesh frequency | GMF = #teeth × RPM | முழு எண் ஆனால் மிக உயர் வரிசை | Technically a harmonic but analyzed separately |
| Blade/vane pass | BPF = #blades × RPM | Integer multiple | Normal; excessive amplitude indicates problem |
| Line frequency | FL = 50 or 60 Hz | Not related to RPM | மின்சாரம்; மின் துண்டிப்பின் போது மறைகிறது |
| இயல்பான அதிர்வெண்கள் | fn = √(k/m)/2π | நிலையானது; RPM உடன் தொடர்பில்லை | வேக மாற்றங்களைப் பொருட்படுத்தாமல் நிலையான அதிர்வெண் |
| Belt frequencies | fbelt = RPM×π×D/L | Sub-synchronous (< shaft speed) | பெல்ட் அதிர்வெண் மற்றும் அதன் இசைச்சேர்க்கைகள் (ஹார்மோனிக்ஸ்) 2×, 3×, 4× BF |
பகுப்பாய்வு வழிகாட்டி — ஹார்மோனிக் வடிவங்களை எவ்வாறு விளக்குவது
படி 1: அடிப்படை (1×) அதிர்வெண்ணை அடையாளம் காணுதல்
தண்டின் சுழற்சி வேகத்திற்கு ஒத்த 1× உச்சத்தை கண்டறியவும். பின்வருவதைப் பயன்படுத்தி சரிபார்க்கவும்: tachometer அல்லது மோட்டார் பெயர்ப்பலகை. மாறுபட்ட-வேக இயந்திரங்களில், ஒவ்வொரு அளவீட்டிற்கும் 1× துல்லியமாக அடையாளம் காணப்பட வேண்டும்.
Step 2: Catalog All Peaks
ஒவ்வொரு குறிப்பிடத்தக்க உச்சத்திற்கும் தீர்மானிக்கவும்: இது 1×-இன் சரியான முழு எண் மடங்கா (உண்மையான ஹார்மோனிக்)? பின்னம் மடங்கா (துணை-ஹார்மோனிக்)? தண்டு வேகத்துடன் தொடர்பற்றதா (அல்லாத-ஒத்திசைவு)? திறன் மிக்க செயல்பாட்டிற்காக பகுப்பாய்வி ஹார்மோனிக் கர்சர் வசதிகளைப் பயன்படுத்தவும்.
படி 3: வீச்சு (ஆம்ப்ளிட்யூட்) வடிவத்தை ஆராய்தல்
- எந்த ஹார்மோனிக் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது? → குறிப்பிட்ட கோளாறை சுட்டிக்காட்டுகிறது
- எத்தனை ஹார்மோனிக்குகள் உள்ளன? → அதிகம் = அதிக கடுமையான சிதைவு
- Does 2× exceed 1×? → Likely misalignment
- துணை-ஹார்மோனிக்குகள் உள்ளனவா? → தளர்வு, உரசல் அல்லது oil whirl
- வரிசை அதிகரிக்கும்போது வீச்சு குறைகிறதா (1/n சிதைவு)? → தளர்வுக்கு வழக்கமானது
Step 4: Check Directionality
- உயர் ஆரம் (ரேடியல்), குறைந்த அச்சு (ஆக்சியல்): Unbalance or looseness
- High axial: Misalignment (especially angular) or bent shaft
- திசையார்ந்த ஆரம் (ரேடியல்): கட்டமைப்பு தளர்வு (தளர்வான திசையில் அதிகம்)
Step 5: Trend Over Time
- ஹார்மோனிக் வீச்சுகள் அதிகரிக்கின்றனவா? → கோளாறு முன்னேறி வருகிறது
- புதிய ஹார்மோனிக்குகள் தோன்றுகின்றனவா? → புதிய கோளாறு வழிமுறை உருவாகி வருகிறது
- இரைச்சல் தளம் (நாய்ஸ் ஃப்ளோர்) உயர்கிறதா? → பொதுவான தேய்மானம் அல்லது பிந்தைய-கட்ட செயலிழப்பு
படி 6: கட்ட (ஃபேஸ்) தரவுடன் தொடர்புபடுத்துதல்
- Unbalance: 1× கட்டம் நிலையானது மற்றும் மீண்டும் நிகழக்கூடியது
- Misalignment: 1× or 2× phase shows ~180° across coupling
- பெரும்பாலான சமயங்களில் செங்குத்து திசையில் அதன் நேரியல் அல்லாத இயல்பை மிகத் தெளிவாக காட்டுகிறது. கட்டம் நிலையற்றது, அளவீடுகளுக்கிடையே சீரற்ற முறையில் மாறக்கூடும்
நடைமுறையில், பின்வருவது போன்ற கையடக்க இரு-சேனல் கருவியைக் கொண்டு ஆறு படிகளையும் தளத்திலேயே மேற்கொள்ளலாம்: Balanset-1A: முடுக்கமானிகளை (ஆக்சிலரோமீட்டர்) பொருத்தவும், இயந்திரம் இயங்கும்போது நிறமாலையையும் (ஸ்பெக்ட்ரம்) 1× கட்டத்தையும் பதிவுசெய்யவும், மேலே உள்ள கண்டறிதல் அட்டவணைக்கு எதிராக ஹார்மோனிக் வடிவத்தை நேரடியாகப் படிக்கவும் — பின்னர் ரோட்டரை அகற்றாமலேயே எஞ்சிய ஏற்றத்தாழ்வை சரிசெய்யவும்.
Case Studies — Real-World Harmonic Analysis
Machine: 30 kW motor driving centrifugal pump at 2960 RPM via flexible coupling. Overall vibration: 6.2 mm/s at motor drive-end bearing.
Spectrum: 1× = 4.1 mm/s, 2× = 3.8 mm/s, 3× = 1.2 mm/s. 2×/1× விகிதம் = 0.93.
Direction: இரண்டு உந்து-முனை தாங்குகளிலும் உயர் ஆரம் (ரேடியல்) 2×. இணைப்பியில் (கப்லிங்) அச்சு (ஆக்சியல்) 1×: மோட்டார் = 2.8 mm/s, பம்ப் = 3.1 mm/s, 165° கட்ட வேறுபாட்டுடன்.
Diagnosis: இணைந்த கோண மற்றும் இணை சீரமைப்பின்மை. 2×/1× விகிதம் 1.0-ஐ நெருங்குவது, உயர் அச்சு அளவீடுகள், மற்றும் இணைப்பியில் ~180° கட்டம் ஆகியவை அனைத்தும் இதை உறுதிப்படுத்துகின்றன. இது ஏற்றத்தாழ்வு அல்ல — 1× உயர்ந்திருந்தாலும், 2× வடிவமே உண்மையான கதை.
Action: லேசர் சீரமைப்பு செய்யப்பட்டது. சீரமைப்பிற்குப் பிறகு: 1× = 0.8 mm/s, 2× = 0.3 mm/s. ஒட்டுமொத்தம் 1.1 mm/s-க்கு குறைந்தது — 82% குறைப்பு.
Machine: Centrifugal fan at 1480 RPM. Vibration: 8.5 mm/s. Previous balancing attempt reduced 1× but overall vibration remained high.
Spectrum: 1× = 2.1 mm/s (low after balancing), ½× = 1.8 mm/s, 2× = 3.2 mm/s, 3× = 2.5 mm/s, 4× = 1.8 mm/s, 5× = 1.1 mm/s, 6× = 0.7 mm/s.
Diagnosis: இயந்திர தளர்வு (வகை B). ½× துணை-ஹார்மோனிக்குடன் கூடிய ஹார்மோனிக் குடும்பமே இதன் அடையாளம். சமப்படுத்துதல் 1×-ஐ சரிசெய்தது, ஆனால் ஒட்டுமொத்த அதிர்வில் ஆதிக்கம் செலுத்தும் தளர்வால் உருவான ஹார்மோனிக்குகளை சரிசெய்ய முடியவில்லை.
Action: ஆய்வில் தாங்கி உறை பீடத் துளையில் 0.08 mm தளர்வாக இருப்பது தெரியவந்தது. உறை மறுதுளையிடப்பட்டு புதிய தாங்கி பொருத்தப்பட்டது. பழுதுபார்த்த பிறகு: அனைத்து ஹார்மோனிக்குகளும் அடிப்படை மட்டத்திற்கு குறைந்தன. ஒட்டுமொத்தம்: 1.4 mm/s.
Machine: 4-துருவ, 50 Hz தூண்டல் மோட்டார் 1485 RPM-இல் ஒரு திருகு அமுக்கியை இயக்குகிறது. 3 மாதங்களில் அதிர்வு 2.0-இல் இருந்து 5.5 mm/s-க்கு அதிகரித்தது.
Spectrum: Dominant peak at 100 Hz (= 2FL). Also: 1× at 24.75 Hz = 1.2 mm/s, sidebands around 1× at ±1.0 Hz spacing.
Key Test: மின்சாரம் துண்டிக்கப்பட்டது — 100 Hz உச்சம் ஒரு சுழற்சிக்குள் பூஜ்ஜியத்திற்கு குறைந்தது. தணிவின்போது (கோஸ்ட்-டவுன்) 1× பக்கப்பட்டைகள் (சைட்பேண்ட்ஸ்) நீடித்தன.
Diagnosis: இரண்டு சிக்கல்கள்: (1) மின்சாரம் — ஸ்டேட்டர் மையமின்மை 2FL-ஐ ஏற்படுத்துகிறது. (2) இயந்திரம் — ±1.0 Hz-இல் 1× பக்கப்பட்டைகள் (= 1.0% சறுக்கல் கொண்ட 4-துருவ மோட்டாருக்கான துருவ-கடப்பு அதிர்வெண்) உருவாகி வரும் ரோட்டர் கம்பி குறைபாட்டைக் குறிக்கின்றன.
Action: மோட்டார் ரீவைண்டிங்கிற்காக அனுப்பப்பட்டது. உறுதிப்படுத்தப்பட்டது: 2 உடைந்த ரோட்டார் பார்கள் + அடித்தளம் தளர்வதால் ஏற்பட்ட ஸ்டேட்டர் விலகுமையம் (eccentricity). ரீவைண்டிங் மற்றும் ஷிம்மிங்கிற்குப் பிறகு: அதிர்வு 1.6 mm/s.
The Balanset-1A and Balanset-4 provide real-time FFT நிறமாலை பகுப்பாய்வு ஹார்மோனிக் கர்சர் கண்காணிப்புடன், 1×, 2×, 3× வடிவங்களை கள நிலையில் கண்டறிதல் மற்றும் கோளாறு நோயறிதலை சாத்தியமாக்குகிறது. இந்த சாதனங்கள் நோயறிதலுக்கான அதிர்வு பகுப்பாய்வையும் துல்லியத்தையும் ஒருங்கிணைக்கின்றன சமநிலைப்படுத்துதல் திருத்தத்திற்காக — சிக்கலைக் கண்டறிந்து, ஒரே கருவியால் அதைச் சரிசெய்தல்.
Professional Vibration Analysis & Balancing
Vibromera’s இன் போர்ட்டபிள் சாதனங்களைக் கொண்டு ஹார்மோனிக் வடிவங்களை நோயறிந்து, ரோட்டார்களை கள நிலையில் பேலன்ஸ் செய்யுங்கள் — FFT நிறமாலை, கட்ட (phase) அளவீடு மற்றும் ISO-இணக்கமான பேலன்சிங் ஒரே கருவியில்.
