เครื่องมือวิศวกรรมฟรี #033
ตัวระบุแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน
เครื่องมือวินิจฉัยแบบโต้ตอบ — ป้อนความถี่การสั่นสะเทือนเป็นลำดับเทียบกับความเร็วรอบการทำงาน เพื่อระบุแหล่งกำเนิดความขัดข้องที่เป็นไปได้ของเครื่องจักรหมุน
ผลการวินิจฉัย
การอ้างอิงความถี่-ความผิดพลาดที่สมบูรณ์
การวิเคราะห์ความถี่การสั่นสะเทือน
ความผิดปกติทางกลทุกอย่างก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เฉพาะซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วรอบของเพลา การระบุความถี่เด่นในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนและแสดงความถี่นั้นในลำดับ (ตัวคูณ) ของความเร็วรอบของเพลา จะช่วยให้สามารถระบุแหล่งที่มาของความผิดปกติที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด.
การคำนวณลำดับ
โดยที่ f_vibration คือความถี่เด่นที่วัดได้ในหน่วยเฮิรตซ์ และ รอบต่อนาที คือความเร็วรอบของเพลา.
ความถี่ของความผิดพลาดทั่วไป
| ลำดับ (ฮาร์มอนิก) | ความถี่ | แหล่งกำเนิดหลัก | ตัวบ่งชี้เพิ่มเติม |
|---|---|---|---|
| 1x | ความเร็วเพลา | ความไม่สมดุล | เฟสเสถียร แปรผันตรงกับกำลังสองของความเร็ว |
| 1x | ความเร็วเพลา | เพลาโก่ง | การสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูง เฟสคงที่ |
| 2x | ความเร็วเพลา 2 เท่า | การไม่ได้แนว | ตามแนวแกนสูง เฟส 180° ข้ามคัปปลิง |
| 3x | ความเร็วเพลา 3 เท่า | การเยื้องศูนย์รุนแรง | มีฮาร์โมนิกหลายตัว |
| 0.42–0.48x | ซับซิงโครนัส | กระแสน้ำวนของน้ำมัน | แบริ่งกาบ ขึ้นอยู่กับความเร็ว |
| 0.5 เท่า | ความเร็วครึ่งเพลา | ความหลวม / การเสียดสี | ฮาร์โมนิกย่อยเศษส่วน |
| ฮาร์โมนิกหลายตัว | 1x, 2x, 3x… | ความหลวมทางกล | ฮาร์มอนิกหลายลำดับของความเร็วรอบการทำงาน |
| ไม่ซิงโครนัส | BPFO, BPFI, BSF | ความบกพร่องของตลับลูกปืน | ถูกมอดูเลตด้วยความเร็วรอบการทำงาน |
| Z x รอบต่อนาที | ความถี่ใบพัดผ่าน | ปัญหาการไหลเวียน | การเต้นเป็นจังหวะ, การเกิดโพรงอากาศ |
| Z x รอบต่อนาที | การขบกันของเฟือง | ปัญหาเกี่ยวกับเกียร์ | แถบข้างบ่งชี้ว่าเป็นเฟืองใด |
| 2x ความถี่ไฟฟ้า (100/120 Hz) | ความถี่คงที่ | ไฟฟ้า | หายไปเมื่อตัดกระแสไฟ |
คู่มือมุมเฟส
การวิเคราะห์เฟสมีความสำคัญอย่างยิ่ง เพื่อแยกแยะความขัดข้องที่ความถี่เดียวกัน ที่ 1x: เฟสคงที่ = ความไม่สมดุล, 180° ข้ามคัปปลิง = การเยื้องศูนย์, เฟสไม่คงที่ = ความหลวม ควรใช้เครื่องวัดความเร็วรอบเป็นตัวอ้างอิงเสมอ.
ตัวอย่างการปฏิบัติ
ที่ให้ไว้: ความเร็วรอบ = 1500 รอบต่อนาที, ความถี่หลัก = 75 เฮิรตซ์
ความถี่ความเร็วในการทำงาน = 1500 / 60 = 25 เฮิรตซ์
ลำดับ = 75 / 25 = 3.0 เท่า
สาเหตุหลักที่น่าสงสัย: การเยื้องศูนย์อย่างรุนแรงหรือความหลวมทางกลไก
คำแนะนำ: ตรวจสอบการจัดแนวของข้อต่อ ตรวจสอบสลักเกลียวยึด ตรวจสอบฐานราก
⚠️ หมายเหตุ: เครื่องมือนี้ให้คำแนะนำโดยอิงจากความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ของความผิดปกติที่พบได้ทั่วไป การวินิจฉัยที่แน่ชัดต้องอาศัยการเชื่อมโยงกับข้อมูลเฟส รูปคลื่นเวลา แผนภาพวงโคจร สภาพการทำงาน และประวัติการทำงานของเครื่องจักร ควรตรวจสอบเพิ่มเติมด้วยการวัดค่าอื่นๆ เสมอ.
ความบกพร่องทางกลส่วนใหญ่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่เฉพาะซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วรอบเพลา:
- 1× RPM: ความไม่สมดุล (พบบ่อยที่สุด), เพลาคด, ความหลวมคลอน
- 2× RPM: การเยื้องศูนย์ (ตัวบ่งชี้หลัก)
- 0.42–0.48×: น้ำมันหมุนวน (Oil whirl) ในแบริ่งกาบ
- ไม่ซิงโครนัส: ความบกพร่องของตลับลูกปืน
แสดงความถี่การสั่นสะเทือนเป็นตัวคูณ (อันดับ) ของความเร็วรอบเพลา จากนั้นจับคู่กับรูปแบบความบกพร่องที่ทราบ ควรวิเคราะห์ร่วมกับเฟส แนวโน้มแอมพลิจูด และสภาวะการทำงานเสมอ
การสั่นสะเทือน 1× (หรือแบบซิงโครนัส) เกิดขึ้นที่ความถี่การหมุนของเพลาพอดี สำหรับเครื่องจักร 3000 RPM ค่า 1× = 50 Hz
การสั่นสะเทือน 1× มีอยู่เสมอในระดับหนึ่งเนื่องจากความไม่สมดุลตกค้าง ซึ่งจะน่ากังวลเมื่อแอมพลิจูดเกินขีดจำกัดที่ยอมรับได้ตามมาตรฐาน ISO 10816/20816
สาเหตุหลัก: ความไม่สมดุลของมวล, เพลาคด, ความเยื้องศูนย์ (eccentricity), การสั่นพ้อง การวิเคราะห์มุมเฟสช่วยแยกแยะสาเหตุเหล่านี้ออกจากกันได้
สาเหตุของการสั่นสะเทือนแบบซับซิงโครนัส (ต่ำกว่า 1× RPM) ได้แก่:
- น้ำมันหมุนวน / Oil whirl (0.42–0.48×): ความไม่เสถียรของแบริ่งกาบ ความถี่แปรผันตามความเร็วรอบ
- น้ำมันสะบัด / Oil whip: รุนแรงกว่า — ความถี่ล็อคอยู่ที่ความถี่ธรรมชาติของโรเตอร์ ไม่แปรผันตามความเร็วรอบ
- การเสียดสี / Rub (0.5×, เศษส่วน): การสัมผัสระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์ทำให้เกิดซับฮาร์มอนิก
- ความหลวมคลอน (0.5×): ความหลวมคลอนทางกลที่จุดยึด
- การสั่นพ้องของสายพาน: ความถี่ธรรมชาติของสายพานในระบบขับเคลื่อนด้วยสายพาน
การสั่นสะเทือนแบบซับซิงโครนัสมักอันตรายกว่าแบบซิงโครนัส เพราะอาจนำไปสู่ความไม่เสถียรขั้นรุนแรงได้
แหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนความถี่สูง (สูงกว่า 10× RPM):
- ความบกพร่องของตลับลูกปืนเม็ดกลิ้ง: BPFO (รางนอก), BPFI (รางใน), BSF (เม็ดลูกปืนหมุน), FTF (รังลูกปืน)
- การขบกันของเฟือง (Gear mesh): จำนวนฟัน × RPM พร้อมแถบความถี่ข้างเคียง (sidebands)
- ความถี่ใบพัดผ่าน (Blade/vane pass): จำนวนใบพัด × RPM
- สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า: ความถี่สล็อตผ่าน, การคอมมิวเตชัน
- การเกิดโพรงอากาศ (Cavitation): ความถี่สูงแบบสุ่มแถบกว้าง
- การสั่นพ้องของโครงสร้าง: ความถี่ธรรมชาติของชิ้นส่วนต่างๆ
มุมเฟสคือความสัมพันธ์เชิงมุมระหว่างจุดสูงสุดของการสั่นสะเทือนกับเครื่องหมายอ้างอิงบนเพลา (วัดด้วยเครื่องวัดความเร็วรอบ)
การนำไปใช้วินิจฉัยที่สำคัญ:
- ความไม่สมดุล: เฟสคงที่และทำซ้ำได้ที่ 1×
- การเยื้องศูนย์: เฟสต่างกัน ~180° คร่อมยอยคัปปลิ้งที่ 1× และ/หรือ 2×
- ความหลวมคลอน: เฟสไม่เสถียรและเลื่อนไปมา
- การสั่นพ้อง: เฟสเปลี่ยนไป ~90° ที่ความถี่ธรรมชาติ มีการขยายแอมพลิจูดสูง
- เพลาคด: เฟส 1× ต่างกัน ~180° ระหว่างแบริ่งด้านในกับแบริ่งด้านนอก
หากไม่มีข้อมูลเฟส มักจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะแยกแยะระหว่างความบกพร่องที่สร้างความถี่เดียวกัน (เช่น ความไม่สมดุลเทียบกับการเยื้องศูนย์ที่ 1×)
ขั้นตอนที่อธิบายไว้ในหน้านี้ได้รับการพัฒนาและทดสอบภาคสนามโดยทีมงาน Vibromera โดยใช้ Balanset-1A ซึ่งเป็นเครื่องบาลานซ์และเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนแบบสองช่องสัญญาณชนิดพกพา สำหรับการบาลานซ์โรเตอร์หน้างาน
เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนระดับมืออาชีพ พร้อมการวิเคราะห์สเปกตรัม การติดตามลำดับ และการวินิจฉัยข้อขัดข้อง ใช้งานในกว่า 50 ประเทศ.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko เป็นวิศวกรวิเคราะห์การสั่นสะเทือน และเป็นผู้ก่อตั้งและประธานเจ้าหน้าที่บริหารของ Vibromera กว่า 15 ปีที่เขาถ่วงสมดุลเครื่องจักรหมุนในภาคสนามแทนที่จะทำบนแท่นทดสอบ ได้แก่ มุลเชอร์ พัดลมอุตสาหกรรม เครื่องบด เครื่องหมุนเหวี่ยง เพลา และสปินเดิล งานนี้เองที่ทำให้เกิดเครื่องมือ Balanset — ออกแบบมาให้เป็นเครื่องมือที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถถือไปยังเครื่องจักรและใช้งานได้ด้วยตัวคนเดียวหน้างาน ไม่ใช่อุปกรณ์สำหรับห้องปฏิบัติการ Vibromera ก่อตั้งขึ้นในปี 2017 และตั้งฐานอยู่ที่เมืองปอร์ตู ประเทศโปรตุเกส ตั้งแต่ปี 2023 การพัฒนา การประกอบ และการสนับสนุนผลิตภัณฑ์ตระกูล Balanset ทั้งหมดเกิดขึ้นที่นี่ เครื่องมือเรือธงคือ Balanset-1A เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาสำหรับการถ่วงสมดุลหนึ่งระนาบและสองระนาบ และสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน Nikolai มีส่วนร่วมด้วยตนเองในการสนับสนุนลูกค้า ในการแก้ไขงานถ่วงสมดุลที่ยาก และในการพัฒนาซอฟต์แวร์ เขาทำงานกับลูกค้าทั่วโลกในทุกภาษา
