คำจำกัดความ: ฮาร์มอนิกคืออะไร?

ในการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ฮาร์โมนิก ความถี่ฮาร์มอนิก คือความถี่ที่เป็นผลคูณจำนวนเต็มที่แน่นอนของความถี่พื้นฐาน ในเครื่องจักรหมุน ความถี่พื้นฐานโดยทั่วไปคือความเร็วรอบของเพลา ซึ่งเรียกว่าฮาร์มอนิกที่ 1 หรือ 1×. ฮาร์โมนิกส์ถัดไปจะเป็นจำนวนเต็มทวีคูณ เช่น 2× (สองเท่าของความเร็วรอบเพลา), 3× (สามเท่า) และอื่นๆ ความถี่เหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า ลำดับ ของความเร็วรอบการทำงาน หรือ ฮาร์โมนิกส์แบบซิงโครนัส เนื่องจากมีการซิงโครไนซ์อย่างแม่นยำกับการหมุนของเพลา.

ตัวอย่างเช่น หากมอเตอร์ทำงานที่ 1,800 รอบต่อนาที (30 เฮิรตซ์) ฮาร์โมนิกของมันจะปรากฏที่ 60 เฮิรตซ์ (2 เท่า), 90 เฮิรตซ์ (3 เท่า), 120 เฮิรตซ์ (4 เท่า), 150 เฮิรตซ์ (5 เท่า) และอื่นๆ ต่อไป ในทางทฤษฎีแล้วอนุกรมฮาร์โมนิกนั้นไม่มีที่สิ้นสุด แต่ในทางปฏิบัติ แอมพลิจูดจะลดลงในลำดับที่สูงขึ้น และมีเพียงฮาร์โมนิกแรกๆ ไม่กี่ตัวเท่านั้นที่มีข้อมูลสำหรับการวินิจฉัย.

นิยามความถี่ฮาร์มอนิก
fn = n × f1 = n × (RPM / 60)
โดยที่ n = 1, 2, 3, 4… (ลำดับฮาร์มอนิก) และ f₁ = ความถี่การหมุนของเพลาในหน่วยเฮิร์ตซ์

ฮาร์โมนิกส์ เทียบกับ ซับฮาร์โมนิกส์ เทียบกับ ยอดคลื่นที่ไม่ซิงโครนัส

ฮาร์โมนิกส์ เป็นจำนวนเต็มเท่าของความเร็วรอบเพลา (2 เท่า, 3 เท่า, 4 เท่า…). ซับฮาร์โมนิก เป็นค่าทวีคูณเศษส่วน (½×, ⅓×, ¼×) และบ่งชี้ถึงปัญหาทางกลไกที่ร้ายแรงเสมอ. ยอดพีกที่ไม่ซิงโครนัส คือความถี่ที่ไม่เกี่ยวข้องกับความเร็วรอบของเพลา เช่น ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน, ความถี่การกระทบฟันเฟือง ความถี่ไฟฟ้า (50/60 เฮิรตซ์) หรือ ความถี่ธรรมชาติ — และต้องใช้วิธีการวินิจฉัยที่แตกต่างกัน จุดสูงสุดที่ 3.57 เท่าของรอบต่อนาที ไม่ใช่ความถี่ฮาร์โมนิก แต่มีแนวโน้มที่จะเป็นความถี่ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน.

เหตุใดจึงเกิดฮาร์โมนิกส์?

ในระบบเชิงเส้นสมบูรณ์แบบที่ถูกกระตุ้นด้วยแรงไซน์บริสุทธิ์ (เช่น โรเตอร์ที่ถ่วงสมดุลอย่างสมบูรณ์แบบ จัดแนวอย่างสมบูรณ์แบบ และอยู่ในแบริ่งที่สมบูรณ์แบบ) จะปรากฏเฉพาะองค์ประกอบพื้นฐาน 1× เท่านั้น เครื่องจักรจริงไม่เคยเป็นเชิงเส้นสมบูรณ์แบบ ฮาร์โมนิกจะปรากฏขึ้นทุกครั้งที่รูปคลื่นการสั่นสะเทือนบิดเบี้ยวจากคลื่นไซน์บริสุทธิ์ กล่าวคือเมื่อการตอบสนองของระบบ ไม่เชิงเส้น หรือฟังก์ชันบังคับนั้นไม่ใช่ฟังก์ชันไซน์.

คณิตศาสตร์: ทฤษฎีบทฟูเรียร์

ทฤษฎีบทฟูเรียร์ ทฤษฎีนี้กล่าวว่า รูปคลื่นคาบใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะซับซ้อนแค่ไหน ก็สามารถแยกออกเป็นผลรวมของคลื่นไซน์ที่ความถี่พื้นฐานและความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มเท่าของความถี่พื้นฐาน โดยแต่ละคลื่นจะมีแอมพลิจูดและเฟสที่เฉพาะเจาะจง อัลกอริทึม FFT (Fast Fourier Transform) ที่ใช้ในเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนจะทำการแยกส่วนนี้ด้วยวิธีการคำนวณ ซึ่งจะเผยให้เห็นเนื้อหาฮาร์มอนิกของสัญญาณ.

คลื่นไซน์บริสุทธิ์มีองค์ประกอบความถี่เพียงตัวเดียว คลื่นสี่เหลี่ยมประกอบด้วยฮาร์โมนิกคี่ทั้งหมด (1×, 3×, 5×, 7×…) โดยมีแอมพลิจูดลดลงตาม 1/n คลื่นฟันเลื่อยประกอบด้วยฮาร์โมนิกทั้งหมดโดยมีแอมพลิจูดลดลงตาม 1/n รูปทรงเฉพาะของการบิดเบือนจะเป็นตัวกำหนดว่าฮาร์โมนิกใดจะปรากฏขึ้น ซึ่งนี่คือสิ่งที่ทำให้การวิเคราะห์ฮาร์โมนิกมีประสิทธิภาพในการวินิจฉัยอย่างมาก.

กลไกทางกายภาพที่สร้างฮาร์โมนิกส์

  • การตัด/ลดทอนรูปคลื่น: เมื่อการเคลื่อนที่ของเพลาถูกจำกัดทางกายภาพ (เช่น ตัวเรือนแบริ่ง การเสียดสี) รูปคลื่นที่เกิดขึ้นจะถูกตัดทอน ทำให้เกิดฮาร์โมนิกส์ การตัดทอนที่รุนแรงขึ้นจะทำให้เกิดฮาร์โมนิกส์มากขึ้น.
  • ความแข็งแบบไม่สมมาตร: หากความแข็งของระบบแตกต่างกันระหว่างครึ่งบวกและครึ่งลบของรอบการสั่นสะเทือน (เพลาแตกร้าวที่เปิด/ปิด, การจัดแนวไม่ตรงที่ทำให้ความแข็งด้านดึง/อัดต่างกัน) จะเกิดฮาร์โมนิกคู่ (2×, 4×, 6×) ขึ้น.
  • เหตุการณ์กระแทก: แรงกระแทกเป็นระยะๆ (เช่น น็อตหลวม แรงกระแทกจากตลับลูกปืนชำรุด) จะสร้างรูปคลื่นที่มีความคมชัดและระยะเวลาสั้น ซึ่งมีองค์ประกอบของฮาร์มอนิกสูงมาก คล้ายกับเสียงโอเวอร์โทนที่เกิดจากไม้ตีกลอง.
  • แรงคืนตัวที่ไม่เป็นเชิงเส้น: เมื่อความแข็งแปรผันตามการเคลื่อนที่ (เช่น แบริ่งภายใต้ภาระที่เปลี่ยนแปลง ตัวยึดยางแบบอัตราก้าวหน้า) การตอบสนองต่อแรงไซน์จะมีฮาร์โมนิกส์รวมอยู่ด้วย.
  • การกระตุ้นแบบพาราเมตริก: เมื่อคุณสมบัติของระบบเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ด้วยความถี่ที่สัมพันธ์กับความเร็วรอบของเพลา การเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นสามารถสร้างฮาร์โมนิกและซับฮาร์โมนิกของความถี่กระตุ้นได้.
หลักการวินิจฉัยที่สำคัญ

รูปแบบของฮาร์โมนิกที่ปรากฏ แอมพลิจูดสัมพัทธ์ และฮาร์โมนิกที่หายไป จะช่วยให้นักวิเคราะห์ทราบว่ากลไกทางกายภาพใดที่ก่อให้เกิดความไม่เป็นเชิงเส้น นักวิเคราะห์ที่มีประสบการณ์จะตรวจสอบโครงสร้างฮาร์โมนิกทั้งหมดของสเปกตรัม ไม่ใช่แค่ระดับการสั่นสะเทือนโดยรวม เพื่อระบุกลไกความผิดปกติที่เฉพาะเจาะจง.

ลักษณะเฉพาะของความผิดปกติโดยละเอียด — รูปแบบฮาร์มอนิก

1× โดดเด่น — ความไม่สมดุล

ยอดพีคที่เด่นชัดที่ 1× โดยมีฮาร์โมนิกส์อันดับสูงที่มีขนาดน้อยที่สุด เป็นเอกลักษณ์คลาสสิกของ ความไม่สมดุลของมวล. แรงที่ไม่สมดุลนั้นมีลักษณะเป็นรูปคลื่นไซน์โดยธรรมชาติ (มันหมุนไปพร้อมกับเพลาด้วยความถี่ 1 เท่า) ทำให้เกิดยอดคลื่นเดี่ยวที่ชัดเจนในโดเมนความถี่.

รายละเอียดการวินิจฉัย

  • แอมพลิจูด: แปรผันตรงกับความเร็ว² (ความเร็วสองเท่า → แอมพลิจูดสี่เท่า) และแปรผันตรงกับมวลที่ไม่สมดุล
  • เฟส: เสถียร ทำซ้ำได้ และมีค่าเดียว เปลี่ยนแปลงอย่างคาดการณ์ได้เมื่อเพิ่มน้ำหนักทดลอง นี่คือพื้นฐานของขั้นตอนการถ่วงสมดุลทั้งหมด ขั้นตอนการถ่วงสมดุล
  • ทิศทาง: โดยหลักแล้วจะเป็นแนวรัศมี ส่วนประกอบแนวแกน 1× จะต่ำ เว้นแต่ว่าโรเตอร์จะมีส่วนยื่นออกมามาก
  • การยืนยัน: การตอบสนองต่อตุ้มน้ำหนักทดสอบยืนยันว่าเกิดความไม่สมดุล หาก 1× ไม่ตอบสนองต่อตุ้มน้ำหนักทดสอบ ให้พิจารณาถึงเพลาที่งอ ความเยื้องศูนย์ หรือการสั่นสะเทือน
การสั่นสะเทือนแบบ 1× ไม่ได้หมายความว่าไม่สมดุลเสมอไป

มีหลายสภาวะที่ทำให้เกิดค่า 1× สูง ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการปรับสมดุล ได้แก่ เพลาโค้งงอ ความเยื้องศูนย์ของเพลา การวิ่งเบี่ยงทางไฟฟ้าของโพรบวัดระยะใกล้ การโก่งงอของโรเตอร์จากผลกระทบของความร้อน ความเยื้องศูนย์ของข้อต่อ และ เรโซแนนซ์ การขยายสัญญาณ ควรตรวจสอบการวินิจฉัยให้แน่ชัดก่อนพยายามปรับสมดุลเสมอ.

2× เด่น — การจัดแนวไม่ตรง

ฮาร์โมนิกที่สองที่แรง ซึ่งมักมีแอมพลิจูดเทียบเท่าหรือสูงกว่าค่าสูงสุด 1 เท่า เป็นตัวบ่งชี้หลักของ การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง. การเยื้องศูนย์ทำให้เพลาเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ไม่เป็นรูปคลื่นไซน์ในแต่ละรอบ ส่งผลให้เกิดการบิดเบี้ยวที่สร้างฮาร์โมนิกส์ 2 เท่า และบางครั้งอาจสูงกว่านั้น.

การเยื้องศูนย์เชิงมุมเทียบกับการเยื้องศูนย์แบบขนาน

  • การเยื้องศูนย์เชิงมุม: เส้นศูนย์กลางของเพลาตัดกันเป็นมุมที่จุดเชื่อมต่อ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวแกนสูงถึง 1 เท่า เฟสที่จุดเชื่อมต่อแสดงให้เห็นการเลื่อนไปประมาณ 180° ในทิศทางตามแนวแกน.
  • การเยื้องแนวขนาน (ออฟเซ็ต): แนวศูนย์กลางของเพลาขนานกันแต่เยื้องกัน ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนตามแนวรัศมี 2× สูง โดยมักมี 2× ≥ 1× กรณีรุนแรงอาจเกิด 3× และ 4× เฟสตามแนวรัศมีข้ามข้อต่อแสดงการเลื่อนประมาณ 180°.
  • รวมกัน: ในทางปฏิบัติ ทั้งสองอย่างมักปรากฏร่วมกัน ทำให้เกิดการผสมผสานของลักษณะเฉพาะต่างๆ.

อัตราส่วน 2×/1× เป็นตัวบ่งชี้ในการวินิจฉัย

อัตราส่วน 2×/1× สภาวะที่น่าจะเป็นไปได้ การกระทำ
< 0.25 ปกติ; พบในระดับต่ำ 2 เท่าในเครื่องจักรส่วนใหญ่ ไม่ต้องดำเนินการใดๆ
0.25 – 0.50 อาจมีการเยื้องศูนย์เล็กน้อย ซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับข้อต่อบางประเภท ตรวจสอบการจัดแนว; เปรียบเทียบกับเส้นฐาน
0.50 – 1.00 การไม่ตรงศูนย์อย่างมีนัยสำคัญ เป็นไปได้สูง ทำการจัดแนวด้วยเลเซอร์อย่างแม่นยำ
> 1.00 การไม่ตรงศูนย์อย่างรุนแรง; 2 เท่า มากกว่า 1 เท่า ด่วน — ปรับแนวใหม่ ตรวจสอบข้อต่อและความตึงของท่อ

ฮาร์โมนิกหลายตัว — ความหลวมทางกลไก

ชุดอุดมสมบูรณ์ของ ความเร็วเดินเครื่อง ฮาร์มอนิก (1×, 2×, 3×, 4×, 5×… ถึง 10× หรือมากกว่า) บ่งชี้ว่า ความหลวมทางกล. แรงกระแทก เสียงสั่น และวัฏจักรการสัมผัส/แยกตัวที่ไม่เป็นเชิงเส้น ก่อให้เกิดการบิดเบือนของรูปคลื่นอย่างรุนแรง ซึ่งแตกตัวออกเป็นส่วนประกอบฮาร์มอนิกจำนวนมาก.

ความหลวมมี 3 ประเภท

  • ประเภท A — โครงสร้าง: การเชื่อมต่อระหว่างเครื่องจักรกับฐานรากไม่แน่น (ฐานอ่อน, ฐานแตกร้าว, สลักยึดหลวม) ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบ 1× ในทิศทางเดียว (ยิ่งหลวม การสั่นสะเทือนจะยิ่งสูงขึ้น) การทดสอบที่สำคัญ: ขัน/คลายสลักแต่ละตัวพร้อมกับสังเกตค่าการสั่นสะเทือนแบบ 1× ไปพร้อมกัน.
  • ประเภท B — ส่วนประกอบ: ปลอกตลับลูกปืนหลวมในฝาครอบ ฝาครอบหลวมบนเสื้อ และระยะเคลียร์ของตลับลูกปืนมากเกินไป ทำให้เกิดชุดของฮาร์มอนิก มักมีซับฮาร์มอนิก (½×) ร่วมด้วย ซับฮาร์มอนิกเป็นจุดแยกสำคัญจากการไม่ตรงแนว (ความหลวม ไม่ใช่การไม่ตรงแนว ที่ทำให้เกิดซับฮาร์มอนิก)
  • ประเภท C — ที่นั่งลูกปืน: ใบพัดหลวมบนเพลา ฮับข้อต่อหลวม หรือระยะห่างแบริ่งมากเกินไปจนทำให้โรเตอร์กระเด้ง ก่อให้เกิดฮาร์โมนิกจำนวนมากพร้อมการยกระดับของพื้นสัญญาณรบกวนแบบบรอดแบนด์.
ซับฮาร์โมนิกส์: ร่องรอยแห่งความหลวม

การปรากฏของคลื่นความถี่ต่ำ (½×, ⅓×) เป็นตัวบ่งชี้ที่น่าเชื่อถือที่สุดในการแยกแยะระหว่างความหลวมและการเยื้องศูนย์ การเยื้องศูนย์จะสร้างคลื่นความถี่ 2× และ 3× แต่แทบจะไม่สร้างคลื่นความถี่ต่ำ ความหลวม (ประเภท B และ C) มักจะสร้างคลื่นความถี่ ½× เนื่องจากโรเตอร์สัมผัสกับด้านหนึ่งของแบริ่งในครึ่งรอบการหมุนหนึ่งรอบและกระเด้งไปยังอีกด้านหนึ่งในรอบถัดไป ทำให้เกิดรูปแบบที่ซ้ำกันทุกๆ สองรอบการหมุน ดังนั้นจึงเป็น ½×.

สภาวะอื่นๆ ที่ก่อให้เกิดฮาร์โมนิก

เพลาโค้งงอ

ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนทั้ง 1× และ 2× โดยมีองค์ประกอบตามแนวแกน (axial) สูง ซึ่งแตกต่างจากการไม่ได้แนวศูนย์ (misalignment) โดยที่ เพลาโค้ง แสดง 1× ที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการปรับสมดุล (เกิดจากความเยื้องศูนย์ทางเรขาคณิต ไม่ใช่การกระจายมวล) และมีความต่างเฟสตามแนวแกน (axial phase) ประมาณ 180° ระหว่างปลายทั้งสองข้างของเพลา ค่า 2× เกิดจากความแข็งเกร็งที่ไม่สมมาตรขณะที่ส่วนโค้งงอเปิดและปิดในระหว่างการหมุน

เครื่องจักรแบบลูกสูบ

เครื่องยนต์ คอมเพรสเซอร์ และเครื่องจักรแบบลูกสูบสร้างสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่ซับซ้อนโดยธรรมชาติ เนื่องจากการเคลื่อนที่ของลูกสูบ/เพลาข้อเหวี่ยงโดยพื้นฐานแล้วไม่ใช่รูปคลื่นไซน์ รูปแบบฮาร์มอนิกขึ้นอยู่กับจำนวนกระบอกสูบ ลำดับการจุดระเบิด และประเภทจังหวะ (2 จังหวะเทียบกับ 4 จังหวะ).

การถูโรเตอร์

การเสียดสีเพียงบางส่วน (การสัมผัสเพียงบางส่วนของการหมุนแต่ละรอบ) ก่อให้เกิดฮาร์โมนิกส์ลำดับสูงจำนวนมาก บางครั้งอาจสูงถึง 10 เท่า 20 เท่า หรือมากกว่านั้น การเสียดสีแบบเต็มวงแหวน (การสัมผัสต่อเนื่อง 360°) ก่อให้เกิดซับฮาร์โมนิกส์ที่เด่นชัด (½ เท่า ⅓ เท่า ¼ เท่า) ผ่านกลไกการหมุนย้อนกลับ.

ปัญหาทางไฟฟ้าในมอเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) สร้างการสั่นสะเทือนที่ความถี่เป็นทวีคูณของความถี่สายไฟ (50 หรือ 60 เฮิรตซ์) โดยไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วรอบของเพลา ความถี่ที่พบได้บ่อยที่สุดคือ 2 เท่าของความถี่สายไฟ (100 เฮิรตซ์ในระบบ 50 เฮิรตซ์ และ 120 เฮิรตซ์ในระบบ 60 เฮิรตซ์) นี่ไม่ใช่ฮาร์มอนิกของความเร็วรอบของเพลา แต่เป็นฮาร์มอนิกของความถี่สายไฟ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการแยกแยะการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าออกจากการสั่นสะเทือนทางกล การทดสอบการตัดไฟ สรุปได้ว่า การสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าจะลดลงทันทีเมื่อตัดกระแสไฟ ในขณะที่การสั่นสะเทือนทางกลจะยังคงอยู่ขณะที่เครื่องจักรค่อยๆ หยุดหมุน (coast-down).

ความผิดพร่องของแท่งโรเตอร์สร้างแถบข้าง (sidebands) รอบ 1× ห่างกันที่ความถี่การผ่านขั้ว (ความถี่สลิป × จำนวนขั้ว) แถบข้างเหล่านี้อยู่ใกล้กับ 1× มาก (ภายใน 1–5 Hz) จึงต้องใช้การวิเคราะห์ความละเอียดสูง Zoom FFT การวิเคราะห์เพื่อแก้ปัญหา

ความถี่ที่ไม่ตรงกัน — ไม่ใช่ฮาร์โมนิกที่แท้จริง

ความถี่สำคัญหลายความถี่มักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นฮาร์โมนิก แต่ในความเป็นจริงแล้วความถี่เหล่านี้ไม่ขึ้นอยู่กับความเร็วรอบของเพลา:

ประเภทความถี่ สูตร ความสัมพันธ์กับ RPM หมายเหตุ
ความถี่ความผิดพลาดของตลับลูกปืน BPFO, BPFI, BSF, FTF ตัวคูณที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม (เช่น 3.57×, 5.43×) ทำงานแบบไม่พร้อมกันเสมอ ขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของแบริ่ง
ความถี่ฟันเฟือง GMF = #ฟัน × RPM จำนวนเต็มแต่มีลำดับสูงมาก ในทางเทคนิคแล้วเป็นฮาร์มอนิก แต่วิเคราะห์แยกต่างหาก
การผ่านของใบมีด/ใบพัด BPF = #ใบพัด × RPM ตัวคูณจำนวนเต็ม ปกติ; แอมพลิจูดที่มากเกินไปแสดงว่ามีปัญหา
ความถี่สาย FL = 50 หรือ 60 เฮิรตซ์ ไม่เกี่ยวข้องกับ RPM ระบบไฟฟ้า; หายไปเมื่อไฟดับ
ความถี่ธรรมชาติ fn = √(k/m)/2π คงที่; ไม่เกี่ยวข้องกับ RPM ความถี่คงที่โดยไม่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
ความถี่ของสายพาน fสายพาน = รอบต่อนาที × π × D / L ซับซิงโครนัส (< ความเร็วรอบเพลา) ความถี่ของสายพานและฮาร์โมนิกของมัน 2×, 3×, 4× BF

คู่มือวิเคราะห์ — วิธีการตีความรูปแบบฮาร์โมนิก

ขั้นตอนที่ 1: ระบุพื้นฐาน (1×)

ค้นหาพีค 1× ที่สอดคล้องกับความเร็วรอบการหมุนของเพลา ตรวจสอบโดยใช้ เครื่องวัดความเร็วรอบ หรือเพลตชื่อมอเตอร์ ในเครื่องจักรที่มีความเร็วแปรผัน 1× ต้องระบุให้ถูกต้องสำหรับการวัดแต่ละครั้ง

ขั้นตอนที่ 2: จัดทำรายการค่าพีคทั้งหมด

สำหรับแต่ละยอดคลื่นที่มีนัยสำคัญ ให้พิจารณาว่า: เป็นจำนวนเต็มที่เป็นผลคูณที่แน่นอนของ 1× (ฮาร์มอนิกแท้)? เป็นผลคูณที่เป็นเศษส่วน (ซับฮาร์มอนิก)? ไม่เกี่ยวข้องกับความเร็วรอบของเพลา (ไม่ซิงโครนัส)? ใช้คุณสมบัติเคอร์เซอร์ฮาร์มอนิกของเครื่องวิเคราะห์เพื่อประสิทธิภาพที่ดีขึ้น.

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบรูปแบบแอมพลิจูด

  • ฮาร์โมนิกใดเด่นกว่า? → ชี้ไปที่ความผิดปกติเฉพาะจุด
  • มีฮาร์โมนิกอยู่กี่ตัว? → ยิ่งมาก ยิ่งทำให้เกิดการบิดเบือนรุนแรงมากขึ้น
  • 2× มากกว่า 1× หรือไม่? → น่าจะเป็นการเยื้องศูนย์
  • มีสัญญาณฮาร์มอนิกย่อยหรือไม่ → ความหลวม การขูด หรือ กระแสน้ำวนน้ำมัน
  • แอมพลิจูดลดลงตามลำดับ (การลดลงแบบ 1/n) หรือไม่? → ลักษณะทั่วไปของความหลวม

ขั้นตอนที่ 4: ตรวจสอบทิศทาง

  • รัศมีสูง แกนต่ำ: ความไม่สมดุลหรือความหลวม
  • แกนสูง: การเยื้องศูนย์ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเยื้องมุม) หรือเพลาบิดงอ
  • รัศมีทิศทาง: ความหลวมของโครงสร้าง (สูงกว่าในทิศทางที่หลวม)

ขั้นตอนที่ 5: แนวโน้มเมื่อเวลาผ่านไป

  • แอมพลิจูดของฮาร์มอนิกเพิ่มขึ้นหรือไม่? → ความผิดปกติกำลังลุกลาม
  • มีฮาร์โมนิกใหม่ปรากฏขึ้นหรือไม่? → กลไกความผิดปกติใหม่กำลังพัฒนา
  • ระดับเสียงรบกวนเพิ่มสูงขึ้นหรือไม่? → การสึกหรอทั่วไปหรือความเสียหายในระยะสุดท้าย

ขั้นตอนที่ 6: เปรียบเทียบกับข้อมูลเฟส

  • ความไม่สมดุล: เฟส 1× มีเสถียรภาพและสามารถทำซ้ำได้
  • การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง: เฟส 1× หรือ 2× แสดงมุมประมาณ 180° ข้ามข้อต่อ
  • ความหลวม: เฟสไม่เสถียร อาจเปลี่ยนแปลงแบบสุ่มระหว่างการวัด

ในทางปฏิบัติ ทั้งหกขั้นตอนสามารถดำเนินการบนไซต์ได้ด้วยเครื่องมือแบบพกพาสองช่องสัญญาณ เช่น Balanset-1A: ติดตั้งเครื่องวัดความเร่ง บันทึกสเปกตรัม และเฟส 1× ขณะที่เครื่องจักรทำงาน และอ่านรูปแบบฮาร์มอนิกโดยตรงจากตารางการวินิจฉัยข้างบน — จากนั้นแก้ไขความไม่สมดุลที่เหลืออยู่โดยไม่ต้องถอดโรเตอร์

กรณีศึกษา — การวิเคราะห์ฮาร์มอนิกจากสถานการณ์จริง

กรณีที่ 1: มอเตอร์ปั๊ม — เกิดจากความไม่สมดุลหรือการจัดแนวที่ไม่ถูกต้องหรือไม่?

เครื่องจักร: มอเตอร์ขนาด 30 กิโลวัตต์ ขับเคลื่อนปั๊มแรงเหวี่ยงที่ความเร็ว 2960 รอบต่อนาที ผ่านข้อต่อแบบยืดหยุ่น การสั่นสะเทือนโดยรวม: 6.2 มม./วินาที ที่ตลับลูกปืนด้านขับของมอเตอร์.

สเปกตรัม: 1× = 4.1 มม./วินาที, 2× = 3.8 มม./วินาที, 3× = 1.2 มม./วินาที อัตราส่วน 2×/1× = 0.93.

ทิศทาง: การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีสูง 2 เท่าที่แบริ่งปลายขับทั้งสองข้าง การสั่นสะเทือนตามแนวแกน 1 เท่าที่ข้อต่อ: มอเตอร์ = 2.8 mm/s, ปั๊ม = 3.1 mm/s โดยมีเฟสต่างกัน 165°.

การวินิจฉัย: การเยื้องศูนย์ทั้งเชิงมุมและแบบขนาน อัตราส่วน 2×/1× ที่เข้าใกล้ 1.0 ค่าการวัดตามแนวแกนที่สูง และเฟสประมาณ 180° คร่อมคัปปลิ้ง ล้วนยืนยันข้อสรุปนี้ ไม่ใช่ความไม่สมดุล — แม้ว่า 1× จะสูง แต่รูปแบบ 2× คือประเด็นสำคัญจริง ๆ.

การกระทำ: ทำการปรับแนวเลเซอร์แล้ว หลังการปรับแนว: 1× = 0.8 มม./วินาที, 2× = 0.3 มม./วินาที ระดับการสั่นสะเทือนโดยรวมลดลงเหลือ 1.1 มม./วินาที ซึ่งลดลง 82%.

กรณีที่ 2: พัดลม — เหตุใดการปรับสมดุลถึงไม่ได้ผล

เครื่องจักร: พัดลมแบบแรงเหวี่ยงหมุนด้วยความเร็ว 1480 รอบต่อนาที การสั่นสะเทือน: 8.5 มม./วินาที การปรับสมดุลครั้งก่อนช่วยลดสัญญาณ 1× ลงได้ แต่โดยรวมแล้วการสั่นสะเทือนยังคงสูงอยู่.

สเปกตรัม: 1× = 2.1 มม./วินาที (ต่ำหลังการถ่วงสมดุล), ½× = 1.8 มม./วินาที, 2× = 3.2 มม./วินาที, 3× = 2.5 มม./วินาที, 4× = 1.8 มม./วินาที, 5× = 1.1 มม./วินาที, 6× = 0.7 มม./วินาที.

การวินิจฉัย: ความหลวมทางกล (ประเภท B) ลักษณะเฉพาะคือตระกูลฮาร์มอนิกที่มีซับฮาร์มอนิก ½ เท่า การปรับสมดุลแก้ไขได้ 1 เท่า แต่ไม่สามารถแก้ไขฮาร์มอนิกที่เกิดจากความหลวมซึ่งเป็นตัวกำหนดการสั่นสะเทือนโดยรวมได้.

การกระทำ: จากการตรวจสอบพบว่าตัวเรือนตลับลูกปืนหลวม 0.08 มม. ในรูฐาน จึงทำการคว้านตัวเรือนใหม่และติดตั้งตลับลูกปืนใหม่ หลังการซ่อมแซม: ค่าฮาร์มอนิกทั้งหมดลดลงสู่ระดับปกติ โดยรวม: 1.4 มม./วินาที.

กรณีที่ 3: มอเตอร์คอมเพรสเซอร์ — แบบไฟฟ้าหรือแบบกลไก?

เครื่องจักร: มอเตอร์เหนี่ยวนำ 4 ขั้ว 50 เฮิรตซ์ ความเร็วรอบ 1485 รอบต่อนาที ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์แบบสกรู การสั่นสะเทือนเพิ่มขึ้นจาก 2.0 เป็น 5.5 มม./วินาที ในช่วง 3 เดือน.

สเปกตรัม: จุดสูงสุดที่เด่นชัดอยู่ที่ 100 Hz (= 2FL) นอกจากนี้: 1× ที่ 24.75 Hz = 1.2 mm/s แถบข้างรอบ 1× ที่ระยะห่าง ±1.0 Hz.

การทดสอบที่สำคัญ: ไฟฟ้าถูกตัด — พีค 100 Hz ลดลงเป็นศูนย์ภายในหนึ่งรอบการหมุน ส่วนแถบข้าง 1× ยังคงอยู่ระหว่างการค่อย ๆ หยุดหมุน.

การวินิจฉัย: ปัญหาสองประการ: (1) ด้านไฟฟ้า — ความเยื้องศูนย์ของสเตเตอร์ทำให้เกิด 2FL. (2) ด้านกลไก — แถบข้าง 1× ที่ ±1.0 Hz (= ความถี่การผ่านขั้วสำหรับมอเตอร์ 4 ขั้วที่มีสลิป 1.0%) บ่งชี้ว่ากำลังเกิดข้อบกพร่องที่แท่งโรเตอร์.

การกระทำ: ส่งมอเตอร์ไปซ่อมและพันขดลวดใหม่ ตรวจสอบแล้วพบว่า: แท่งโรเตอร์หัก 2 แท่ง + สเตเตอร์เยื้องศูนย์เนื่องจากฐานหย่อน หลังจากพันขดลวดใหม่และปรับแต่งแล้ว: การสั่นสะเทือน 1.6 มม./วินาที.

อุปกรณ์ Vibromera สำหรับการวิเคราะห์ฮาร์มอนิก

ที่ Balanset-1A และ บาลันเซ็ต-4 ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์ การวิเคราะห์สเปกตรัม FFT ด้วยการติดตามเคอร์เซอร์ฮาร์มอนิก ทำให้สามารถระบุรูปแบบ 1×, 2×, 3× และวินิจฉัยข้อขัดข้องได้ในภาคสนาม อุปกรณ์เหล่านี้ผสานการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนเพื่อการวินิจฉัยและความแม่นยำ การถ่วงสมดุล สำหรับการแก้ไข — ระบุปัญหาและแก้ไขได้ด้วยเครื่องมือเพียงเครื่องเดียว.

← กลับไปยังดัชนีคำศัพท์