ความเข้าใจเรื่องซับฮาร์โมนิกส์
A ซับฮาร์มอนิก เป็นส่วนประกอบความถี่ใน การสั่นสะเทือน สเปกตรัม ที่เกิดขึ้นในเศษส่วนจำนวนเต็มของความถี่การบังคับพื้นฐาน ในการวิเคราะห์เครื่องจักรที่ความถี่พื้นฐานนั้นเกือบทั้งหมด ความเร็วในการวิ่ง (1X)ดังนั้น สัมพันธ์ย่อยจะปรากฏที่ลำดับเช่น 1/2X, 1/3X หรือ 1/4X เพราะว่าพวกมันอยู่ ด้านล่าง องค์ประกอบซิงโครนัสหลัก พวกมันจึงเรียกว่า ซับซิงโครนัส การสั่นสะเทือน และเป็นบางส่วนของจุดสูงสุดที่มีค่าวินิจฉัยมากที่สุดที่นักวิเคราะห์สามารถค้นหา — พวกมันแทบจะไม่ปรากฏขึ้นโดยไม่มีสาเหตุทางกายภาพที่ชัดเจน
1. คำจำกัดความ: ซับฮาร์โมนิกคืออะไร?
ในกรณีที่ความถี่ปกติ ฮาร์โมนิกส์ คือจำนวนเท่าที่เป็นจำนวนเต็มของความเร็วรอบเดินเครื่อง (2X, 3X, 4X) ส่วน subharmonics คือส่วนกลับของมัน: การหารด้วยจำนวนเต็มของมัน พีคที่เท่ากับครึ่งหนึ่งของความเร็วเพลาเป็นตัวอย่างคลาสสิก มักเขียนเป็น 1/2X หรือ 0.5X ดังนั้น subharmonic ที่แท้จริงจะอยู่ต่ำกว่า 1X เสมอ คือ 0.5X, 0.33X, 0.25X ในทางปฏิบัติ รูปแบบที่ให้ข้อมูลมากที่สุดไม่ใช่เส้น 1/2X เพียงอย่างเดียว แต่เป็น ตระกูล half-order ซึ่งเป็นพีคที่ 1/2X, 3/2X (1.5X) และ 5/2X (2.5X) โดยเว้นระยะกันครึ่งออร์เดอร์ พูดอย่างเคร่งครัด มีเพียงสมาชิก 1/2X เท่านั้นที่เป็น subharmonic และ sub-synchronous ส่วนสมาชิกที่สูงกว่า 1X (1.5X, 2.5X, …) เป็นฮาร์มอนิกแบบ fractional-order (half-order) ไม่ใช่องค์ประกอบ sub-synchronous การปรากฏของหวีสเปกตรัมลักษณะนี้เป็นลายเซ็นในตำราของความขัดข้องเชิงกลเฉพาะ มากกว่าจะเป็น noise แบบสุ่ม
ควรแยกแยะความแตกต่างระหว่างสาเหตุย่อยฮาร์มอนิก (subharmonic) ที่แท้จริงจากส่วนประกอบย่อยซิงโครนัส (sub-synchronous) ที่ไม่ใช่จำนวนเต็ม ยอดที่ล็อกอยู่ที่ 0.50X นั้นเป็นสาเหตุย่อยฮาร์มอนิกแท้ของความเร็วในการทำงาน ในขณะที่ยอดที่ตำแหน่ง เช่น 0.43X นั้นเป็นส่วนประกอบย่อยซิงโครนัสแต่ ไม่ เป็นเศษส่วนที่แน่นอน และการแยกแยะความแตกต่างนั้นจะช่วยลดรายชื่อผู้ต้องสงสัยอย่างมาก สาเหตุย่อยฮาร์มอนิกไม่ธรรมดาเท่าฮาร์มอนิก แต่เมื่อปรากฏขึ้นแล้ว มักจะชี้ให้เห็นสาเหตุใดสาเหตุหนึ่งด้านล่าง
2. ความหลวมในกลไก — สาเหตุที่พบบ่อยที่สุด
แหล่งที่มาหลักของสาเหตุย่อยฮาร์มอนิก 1/2X คือ ความหลวมทางกลเมื่อชิ้นส่วนหลวม — ลูกปืนหลวมในช่องของมัน, การพอดีที่ลดลง, หรือสกรูยึดหลวม — จะทำให้เกิดการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นที่รุนแรง "กระเด้ง" หรือ "เหวี่ยงเหวี่ยง" 间隙ช่วยให้ชิ้นส่วนกระแทกกับที่นั่งของมัน และเนื่องจากการกระแทกนั้นมักจะเกิดขึ้นซ้ำทุก อื่น ๆ รอบการหมุน ระบบจึงตอบสนองที่ความถี่ครึ่งหนึ่งของความถี่บังคับ
สเปกตรัมที่ได้จะแสดงพีค 1X พร้อมกับชุด half-order ที่ 1/2X, 3/2X, 5/2X เป็นต้น นั่นคือ subharmonic 1/2X ร่วมกับฮาร์มอนิกแบบ fractional-order เหนือ 1X ตระกูล half-order นี้เป็นหนึ่งในลายนิ้วมือที่เชื่อถือได้ที่สุดในการวินิจฉัยการสั่นสะเทือน: มันบ่งชี้อย่างแทบไม่กำกวมถึงความหลวมของโครงสร้างอย่างรุนแรง และการเติบโตของมันตามเวลาสะท้อนให้เห็นว่าการฟิตแย่ลงเพียงใด ยิ่งพีค half-order เด่นและมีจำนวนมากเท่าไร ข้อต่อก็ยิ่งหลวมมากขึ้นเท่านั้น
3. ความไม่เสถียรของลูกปืนหมาดของเพลา
ในเครื่องจักรที่รองรับบน ฟิล์มของเหลว หรือ ตลับลูกปืนแบบเจอร์นัลสั่นสะเทือนย่อยซิงโครนัส (sub-synchronous vibration) ถือเป็นสัญญาณเตือนที่สำคัญของความไม่เสถียรของฟิล์มน้ำมัน สิ่งเหล่านี้คือ การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการกระตุ้นตัวเอง — พลังงานจากการหมุนที่คงที่ถูกป้อนเข้าสู่สั่นสะเทือนโดยตรง ดังนั้นพวกมันสามารถเติบโตได้โดยไม่มีการบังคับจากภายนอก
- กระแสน้ำวนของน้ำมัน: โดยทั่วไปเกิดขึ้นระหว่าง 0.42X ถึง 0.48X ของความเร็วในการทำงาน ปรากฏเป็นยอดที่ชัดเจนและแข็งแกร่งตั้งแต่ด้านล่างของลำดับครึ่งหนึ่ง มันเกิดขึ้นเมื่อลิ่มน้ำมันที่รองรับเพลาเริ่มหมุนวน (whirl) ภายใน間隙ของลูกปืน ลากเพลารอบ ๆ เจอร์นัลของมัน เนื่องจากมันต่ำกว่า 0.5X เล็กน้อยแทนที่จะเป็นจำนวนที่แน่นอน ความถี่ที่แม่นยำจึงเป็นเครื่องหมายที่แยกแยะความวนเวียน (whirl) จากความหลวม
- Oil Whip (การสั่นน้ำมันแบริ่ง): รูปแบบความไม่เสถียรที่รุนแรงและทำลายมากกว่า มันเกิดขึ้นเมื่อความถี่วนเวียน (whirl frequency) ตรงกับความถี่ธรรมชาติแรกของโรเตอร์ หรือ ความเร็ววิกฤตสั่นสะเทือนจึง "ล็อก" ลงบนความถี่ธรรมชาตินั้นและอยู่ที่นั่นแม้ว่าความเร็วของเครื่องจักรจะเพิ่มขึ้น — ลักษณะเฉพาะที่ช่วยแยกแยะความกระตุ้น (whip) จากความวนเวียน (whirl) ที่ติดตามความเร็ว แอมพลิจูดสามารถกลายเป็นรุนแรงเพียงพอที่จะเสียหายต่อลูกปืนหรือเพลา
ความถี่ลูกปืนหมาดของเพลาที่จัดวางสาเหตุความไม่เสถียรเหล่านี้สามารถประมาณได้ล่วงหน้าด้วย เครื่องคำนวณความถี่ของลูกปืนหมาดของเพลาซึ่งช่วยยืนยันว่ายอดย่อยซิงโครนัสตกอยู่ในย่านความวนเวียน (whirl band) หรือไม่
4. แหล่งที่มาอื่น ๆ ของยอดย่อยซิงโครนัส
- ปัญหาในการส่งกำลังด้วยสายพาน: สายพานที่สึกหรือเสียหายสามารถสร้างส่วนประกอบย่อยซิงโครนัสที่เกี่ยวข้องกับอัตราการหมุนของสายพานเอง ซึ่งต่ำกว่าความเร็วของรอกแต่ละอัน ที่ได้รับการสงสัย ข้อบกพร่องของระบบสายพาน — และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความผิดปกติของสายพาน V-belt — สามารถยืนยันได้จากความถี่สายพานที่คำนวณได้โดยใช้ เครื่องคิดเลขความถี่ข้อบกพร่องสายพาน.
- ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการไหล: ในปั๊มและพัดลม พลังงานย่อยซิงโครนัสอาจมาจาก ความปั่นป่วนของการไหล หรือการหยุดนิ่งแบบหมุน ส่วนประกอบเหล่านี้มักจะเป็น ไม่ เศษส่วนที่ถูกต้องของ 1X ซึ่งตัวมันเองเป็นตัวบ่งชี้ที่มีประโยชน์ว่าแหล่งที่มาเป็นแบบไฮดรอลิกหรืออากาศพลศาสตร์มากกว่ากลศาสตร์ ในคอมเพรสเซอร์ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับ การเต้นแบบ surging ยังสามารถเพิ่มระดับพื้นต่ำกว่าความเร็วในการทำงาน
5. การวิเคราะห์และการยืนยัน
เนื่องจากการวินิจฉัยขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความถี่เล็กน้อย งานแรกคือการกำหนดความถี่ของจุดสูงสุดที่ถูกต้อง เส้นที่ 0.50X อย่างแม่นยำบ่งชี้ถึงความหลวม เส้นที่ 0.47X เกือบจะแน่นอนว่าเป็นการวนของน้ำมัน และชุดความถี่ 1/2X, 3/2X, 5/2X ที่สมบูรณ์ยืนยันความหลวมด้วยความเชื่อมั่นสูง ความละเอียดของสเปกตรัมสูงและการอ้างอิงความเร็วที่แม่นยำจึงเป็นสิ่งจำเป็น เนื่องจาก 0.48X และ 0.50X สามารถดูเหมือนกันได้ที่ความละเอียดหยาบ
ที่ รูปคลื่นเวลา ให้การยืนยันที่มีมูลค่า ความหลวมมักจะแสดงการชนกันที่ชัดเจนหรือตัดท้าย — จุดสูงสุดที่ปรุงแต่งหรือตัดแต่งซึ่งส่วนที่หลวมจมต่ำ — ในขณะที่การวนของน้ำมันปรากฏเป็นสัญญาณที่ราบรื่นกว่า มอดูเลตโดยไม่มีผลกระทบแบบเฉียบพลัน ในสนาม เครื่องวิเคราะห์แบบพกพาแบบสองช่องเช่น Balanset-1A ช่วยให้วิศวกรสามารถจับการบิดเบือนทั้งและรูปคลื่นเวลาที่ซิงโครไนซ์ที่ความเร็วในการทำงาน เพื่อให้สามารถประเมินความถี่ย่อยซิงโครนัสที่ถูกต้องและลักษณะรูปคลื่นของมันได้อย่างชัดเจนก่อนที่จะมีการกำหนดการช่วยฟื้น
