ทำความเข้าใจฮาร์มอนิกส์ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

คำจำกัดความ: ฮาร์มอนิกคืออะไร?

ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ฮาร์โมนิก คือความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มคูณของความถี่มูลฐาน โดยทั่วไปความถี่มูลฐานคือความถี่ขับเคลื่อนหลักของระบบ เช่น ความเร็วรอบของเพลา ความถี่มูลฐานนี้เรียกว่า ฮาร์มอนิกที่ 1 หรือ 1x. ฮาร์โมนิกที่ตามมาคือ:

• ที่ ฮาร์โมนิกที่ 2 (2x) คือความถี่ที่เท่ากับสองเท่าของค่าพื้นฐานพอดี
• ที่ ฮาร์โมนิกที่ 3 (3x) คือความถี่ที่เท่ากับสามเท่าของค่าพื้นฐานพอดี
• และอื่นๆ (4x, 5x, 6x…)

ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ทำงานที่ 1,800 รอบต่อนาที (30 เฮิรตซ์) ฮาร์โมนิกส์ของมอเตอร์จะปรากฏในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนที่ 60 เฮิรตซ์ (2x), 90 เฮิรตซ์ (3x), 120 เฮิรตซ์ (4x) เป็นต้น

เหตุใดจึงเกิดฮาร์มอนิก?

ในระบบเชิงเส้นสมบูรณ์แบบที่มีฟังก์ชันบังคับแบบไซน์บริสุทธิ์ (เช่น โรเตอร์ที่สมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ) จะสร้างความถี่พื้นฐานเพียง 1 เท่าเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เครื่องจักรในโลกแห่งความเป็นจริงไม่ได้เป็นเชิงเส้นอย่างสมบูรณ์แบบ ฮาร์มอนิกจะเกิดขึ้นเมื่อการเคลื่อนที่ของส่วนประกอบบิดเบี้ยวหรือไม่เป็นไซน์ ความบิดเบี้ยวนี้อาจเกิดจากสภาวะทางกลและไฟฟ้าที่หลากหลาย ดังนั้น การมีอยู่และแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกเฉพาะจึงเป็นตัวบ่งชี้การวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพ

สาเหตุทั่วไปและค่าการวินิจฉัยของฮาร์มอนิกส์

รูปแบบของฮาร์โมนิกในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนให้เบาะแสอันมีค่าเกี่ยวกับสาเหตุหลักของความผิดพลาดของเครื่องจักร

แอมพลิจูดสูง 1 เท่า (พื้นฐาน)

จุดสูงสุดที่โดดเด่นที่ 1x มักเกี่ยวข้องกับ ความไม่สมดุลความเยื้องศูนย์และเพลาโค้งงอยังสร้างสัญญาณ 1x ที่แรงอีกด้วย

แอมพลิจูดสูง 2 เท่า (ฮาร์มอนิกที่ 2)

ฮาร์มอนิกที่ 2 ที่แข็งแกร่ง มักจะเทียบได้กับแอมพลิจูดของจุดสูงสุด 1 เท่า เป็นตัวบ่งชี้คลาสสิกของ การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้องการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องทำให้เพลาต้องงอสองครั้งในแต่ละรอบ ทำให้เกิดองค์ประกอบความถี่ 2 เท่าอย่างแข็งแกร่ง การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องขนานกันอย่างรุนแรงอาจทำให้เกิดฮาร์มอนิก 3 เท่าและ 4 เท่าได้เช่นกัน

“ครอบครัว” ของฮาร์มอนิกส์ (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

เมื่อคุณเห็นฮาร์โมนิกความเร็วในการวิ่งจำนวนมาก มันคือลายเซ็นหลักของ ความหลวมทางกลแรงกระแทกและการเคลื่อนที่แบบไม่เชิงเส้นที่เกิดจากชิ้นส่วนที่หลวม (เช่น ตลับลูกปืนหลวมในตัวเรือน หรือสลักเกลียวหลวมบนขาเครื่องจักร) จะทำให้สัญญาณการสั่นสะเทือนผิดเพี้ยนและก่อให้เกิดรูปแบบฮาร์มอนิกที่หลากหลาย ยิ่งความหลวมรุนแรงมากเท่าใด ก็ยิ่งมีฮาร์มอนิกมากขึ้นเท่านั้น

สาเหตุอื่นๆ ของฮาร์มอนิกส์

• โรเตอร์แบบยื่นเกิน: เพลาโค้งงอบนเครื่องจักรที่มีโรเตอร์ยื่นออกมา (เช่น ปั๊มแนวตั้ง) สามารถสร้างฮาร์โมนิก 1x, 2x และ 3x ได้อย่างแรง
• เครื่องจักรลูกสูบ: การเคลื่อนที่แบบไม่ไซน์ของลูกสูบและเพลาข้อเหวี่ยงในเครื่องยนต์และคอมเพรสเซอร์จะสร้างสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่หลากหลายโดยธรรมชาติ
• ปัญหาไฟฟ้า: ปัญหาในมอเตอร์ AC สามารถสร้างฮาร์มอนิกของความถี่สาย (เช่น 120 เฮิรตซ์ในระบบ 60 เฮิรตซ์)
• การถู: การถูเบาๆ บางส่วนสามารถสร้างฮาร์โมนิกลำดับสูงได้หลายชุด บางครั้งอาจสูงถึง 10 เท่า 20 เท่า หรืออาจมากกว่านั้นด้วยซ้ำ

ข้อควรพิจารณาในการวิเคราะห์

เมื่อวิเคราะห์ฮาร์โมนิก สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณา:

• ฮาร์โมนิกใดเป็นฮาร์โมนิกโดมิแนนต์? คำตอบชี้ให้เห็นถึงข้อบกพร่องที่อาจเกิดขึ้นที่แตกต่างกัน
• มีฮาร์โมนิคอยู่กี่ตัว? จำนวนมากแสดงถึงความหลวมหรือการบิดเบือนอย่างรุนแรง
• แนวโน้มแอมพลิจูดคืออะไร? การเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดของฮาร์โมนิกส์เมื่อเวลาผ่านไปบ่งชี้ว่าสภาพแย่ลง
• เป็นแบบรัศมีหรือแนวแกน? ตัวอย่างเช่น การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องมักแสดงให้เห็นการสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูง ในขณะที่ความไม่สมดุลนั้นเกิดขึ้นในระดับรัศมีเป็นหลัก

นักวิเคราะห์การสั่นสะเทือนสามารถวินิจฉัยปัญหาของเครื่องจักรได้อย่างมั่นใจในระดับสูงโดยการตรวจสอบรูปแบบสมบูรณ์ของความถี่พื้นฐานและฮาร์มอนิก

← กลับสู่ดัชนีหลัก