Asenkron Titreşimi Anlamak
Asenkron titreşim (aynı zamanda eş zamanlı olmayan titreşim olarak da adlandırılır) titreşim şu frekanslarda Olumsuz tam sayı katları — siparişler — şaftın dönme hızının. Aksine senkron titreşim itibaren dengesizlik veya yanlış hizalama (ki bu her zaman 1×, 2×, 3× koşu hızında gerçekleşir), asenkron titreşim, milin kendi dönüşünden ziyade bileşen geometrisinin, elektromanyetik etkilerin veya dış kaynakların belirlediği frekanslarda meydana gelir.
Makine mühendisliğinde senkron ve asenkron içerikleri birbirinden ayırt etmek en temel becerilerden biridir TEŞHİSçünkü bu ayrım, sorunun kaynağını bulma sürecini anında daraltır. Senkron bileşenler, dönen kütleye veya rotora bağlı geometrik sorunlara işaret ederken; asenkron bileşenler ise yuvarlanma elemanlarındaki kusurlara, elektriksel arızalara veya rotorun dışından kaynaklanan etkenlere işaret eder. Bu sınıflandırmayı erken aşamada doğru bir şekilde yapmak, analistin, örneğin asıl sorunu arızalı bir rulman olan bir makineyi dengeleme zahmetinden kurtarır.
1. Senkron ve Asenkron: Temel Fark
Sınır tamamen şu şekilde tanımlanır: emir — titreşim frekansının çalışma hızı frekansına oranı. Tam sayı mertebesinde bir tepe noktası senkron olup milin dönüşüne kilitlenmiştir; kesirli mertebede bir tepe noktası ise asenkron olup başka bir zamanlayıcıya tabidir.
- Senkron (tamsayı sıralamaları): 1,00×, 2,00×, 3,00× — dengesizlik, hizasızlık, bir bükülmüş şaft, belirli gevşeklik Desenler.
- Asenkron (tamsayı olmayan siparişler): 2,47×, 3,57×, 0,45× — yatak arızaları, elektrik hatları, subsenkron kararsızlıklar ve dış kaynaklar.
Yararlı bir alt kategori şudur: subharmonic - enerji aşağıda 1× (örneğin, aşırı gevşeklik veya sürtünmeden kaynaklanan 0,5×'lik bir tepe noktası). Alt harmonikler, asenkron içeriğin bir türüdür ve aşağıda daha ayrıntılı olarak ele alınacak olan alt-senkronik kararsızlıklarla birlikte görülür.
2. Asenkron Titreşimin Yaygın Kaynakları
Rulman Kusurları (en yaygın olanları)
Asenkron titreşimin açık ara en önemli kaynağı:
- Rulman arıza frekansları: BPFO, BFI, BSF ve FTF bu değerler yatak geometrisine bağlıdır ve mil hızının tam katları değildir.
- Örnek: 1800 dev/dakika hızındaki bir motor (30 Hz), 107 Hz'de bir BPFO gösterebilir — bu, mil hızının 3,57 katıdır ve açıkça bir tam sayı değildir.
- Tanısal değeri: Asenkron bir frekans, hemen rulman sorununa dair şüphe uyandırır.
- Tespit: zarf analizi bu bileşenlerin yüzeyini ortaya çıkarmak için kullanılan başlıca yöntemdir; bu, genellikle bileşenlerin normal spektrumda görünmesinden çok önce gerçekleşir.
Elektrik Frekansları
Şaft hızıyla ilgisi olmayan elektromanyetik titreşim:
- 2× şebeke frekansı: 60 Hz şebekelerde 120 Hz veya 50 Hz şebekelerde 100 Hz, motor hızından bağımsız olarak.
- Örnek: 2 kutuplu 60 Hz'lik bir motor yaklaşık 3550 dev/dk (59,2 Hz) hızında çalışır; ancak şebeke frekansının iki katı olan titreşim frekansı 120 Hz'dir — bu, asenkron motor için mil hızının 2,03 katıdır.
- Kutup geçiş frekansı: tam bir tamsayı katı olmayabilir.
- VFD harmonikleri: Sürücü anahtarlama frekansları, mil hızıyla hiçbir şekilde ilişkili değildir.
Dış Kaynaklar
- İlgili ekipman: yakındaki makinelerden zemine iletilen titreşim.
- Bina veya temel: yapısal rezonanslar sabit frekanslarda.
- Proses dalgalanmaları: borularda yayılan basınç dalgaları.
- Akustik rezonanslar: kanallarda veya kapalı alanlarda duran dalgalar.
Alt-Senkron Kararsızlıklar
- Petrol girdabı: genellikle şaft hızının 0,42–0,48 katı (tam olarak yarısı değil).
- Yağ kırbacı: rotora kenetlenir doğal frekans, mil devrine değil.
- Mühür kararsızlıkları: genellikle akışkanlar dinamiği tarafından belirlenen frekanslarda. Bunlar, rotor kararsızlığı.
Rastgele Titreşim
- Kavitasyon: rastgele kabarcık çöküşü, geniş bant.
- Türbülans: rastgele akış dalgalanmaları.
- Sürtünme: düzensiz temasın neden olduğu periyodik olmayan titreşim.
3. Spektrumlarda Tanımlama
Spektrum Özellikleri
- Sabit frekans: Hız değişimlerinden bağımsız olarak aynı Hz değerinde görünür
- Sipariş vardiyaları: Hız değişirse, asenkron frekansın sırası da değişir (çünkü sıra, frekansın mil hızına bölünmesiyle elde edilir).
- Şelale çizimi: asenkron bileşenler şu şekilde görünür dikey hatlar, senkron bileşenler gibi diyagonal çizgiler — bunları birbirinden ayırt etmenin en sezgisel yolu.
- Sipariş spektrumu: Asenkron tepe noktaları tam sayı olmayan mertebelerde (2,47×, 3,57× vb.) ortaya çıkar.
Tanı Prosedürü
- Koşma hızını belirle 1× tepe noktasından veya, daha güvenilir bir şekilde, bir takometre.
- Siparişleri hesapla her bir tepe frekansını hareket hızı frekansına bölerek.
- Tamsayı siparişleri (1,00×, 2,00×, 3,00×) senkronize çalışır.
- Tamsayı olmayan siparişler (2,47×, 3,57×) eşzamansızdır.
- Hata türleriyle eşleştir hesaplanan frekansları yatak frekansları, elektrik hatları ve benzeri unsurlarla karşılaştırarak.
Değişken hızda çalışan makinelerde bu ayrım, şu koşullarda daha net gerçekleşir sipariş analizive bu, frekans eksenini koşu hızının katlarına göre yeniden ayarlayarak senkron tepe noktalarının sabit kalmasını, asenkron olanların ise hareket etmesini sağlar.
4. Tanısal Önemi
Rulman Arızaları
- BPFO, BPFI veya BSF'de görülen asenkron pikler, hemen bir rulman sorunu.
- Teorik rulman frekanslarını hesaplayın ve bunları gözlemlenen tepe değerleriyle karşılaştırın.
- Yaklaşık ±%5 aralığındaki bir eşleşme, rulman arızasını doğrular.
- Harmonikler ve yan bantlar kusur sıklığına ilişkin veriler de bunu doğrulamaktadır.
Aşağıdakini kullanarak hesaplamayı atlayabilirsiniz: Yatak arızası sıklığı hesaplayıcıve bu, yatağın geometrisinden ve şaft hızından doğrudan BPFO, BPFI, BSF ve FTF değerlerini verir.
Elektromanyetik Sorunlar
- 100/120 Hz'lik bir 2× şebeke frekansı hattı şunu gösterir: stator veya hava boşluğu sorunlar.
- Hızdaki değişikliklerden bağımsız olarak frekans sabit kalır.
- Motor akımı analizi, sorunun elektriksel kaynaklı olduğunu doğrulamaktadır.
Dış Titreşim
- Ne makine hızına ne de rulman frekanslarına uymayan tepe noktaları.
- Yakındaki ekipmanların çalışma hızıyla aynı olabilir.
- Kaynağın araştırılması ve ardından sorunun giderilmesi veya düzeltilmesi gerekmektedir.
5. Asenkron Titreşim Analiz Teknikleri
Zarf Analizi
- Rulman kusurlarının tespitinde kullanılan başlıca yöntem.
- Asenkron içerik oluşturan tekrarlayan etkileri güçlendirir.
- Güçlü senkron düşük frekans bileşenlerini bastırır.
- Sonuçta yatak frekanslarını net bir şekilde ortaya koyar zarf spektrumu.
Yüksek Frekanslı Hızlandırma
- Asenkron rulman kusurları genellikle yüksek frekans aralığında (1 kHz'nin üzerinde) görülür.
- Kullanım ivmeölçerler yüksek bir Fmax ayarıyla.
- Bu, düşük frekanslı hız ölçümlerinin gözden kaçırdığı darbeleri ve yüksek frekanslı rezonansları tespit eder.
Cepstrum Analizi
- Cepstrum analizi asenkron sinyallerin içinde gizlenmiş periyodik kalıpları tespit etmede etkilidir.
- Harmoniklerin veya yan bantların tüm gruplarını tek seferde tespit eder.
- Özellikle karmaşık yatak ve vites İmzalar.
6. Uygulamalı Örnekler
Rulman Arızalı Motor
- Koşu hızı: 1750 dev/dak (29,17 Hz).
- Senkron bileşenler: 1× 29,17 Hz'de, 2× 58,34 Hz'de.
- Asenkron bileşen: 107 Hz'de bir tepe noktası (mil hızının 3,67 katı).
- Tanı: 107 Hz, hesaplanan BPFO → dış halka kusuruyla örtüşmektedir.
- Onay: Asenkron yapısı, sorunun rotorda değil yatakta olduğunu doğrulamaktadır.
Değişken Hızda VFD Motor
- Motor devri 1200 ile 1800 dev/dak arasında değişmektedir.
- 1× tepe noktası hızla hareket eder (senkron).
- 120 Hz'lik tepe değeri sabit kalır (asenkron, 2 katı hat frekansı).
- Tanı: 60 Hz besleme kaynağından gelen bir elektromanyetik bileşen.
Sahada bu ayrıştırma işlemi, taşınabilir bir analiz cihazının günlük işlevidir. Çünkü bu tür bir cihaz Denge-1a Titreşim spektrumunu okurken aynı anda optik takometresinden çalışma hızını da okuduğu için, belirli bir tepe noktasının senkron mu yoksa asenkron mu olduğunu anında tespit edebilir — böylece mühendise, çözümün rotoru dengelemek mi yoksa bir yatağı değiştirmek mi olduğunu hemen bildirir. Tamsayı olmayan mertebeleri, hız değişikliklerine rağmen sabit kalması veya şelale grafiğindeki dikey izi sayesinde asenkron içeriği tanıyabilmesi, yatak kusurlarının, elektriksel sorunların ve dış etkenlerin doğru bir şekilde tespit edilmesini sağlar ve doğru düzeltici önlemin alınmasına yol gösterir.
