Розуміння гармонік у вібраційному аналізі

Визначення: Що таке гармоніка?

У вібраційному аналізі, a гармонійний — це частота, яка є цілочисельним кратним основної частоти. Основна частота зазвичай є основною керуючою частотою системи, такою як швидкість обертання вала. Ця основна частота називається першою гармонікою або 1xНаступні гармоніки:

• У "The 2-га гармоніка (2x) – частота, що рівно вдвічі перевищує основну.
• У "The 3-тя гармоніка (3x) – частота, що рівно втричі перевищує основну.
• І так далі (4x, 5x, 6x…).

Наприклад, якщо двигун працює зі швидкістю 1800 об/хв (30 Гц), його гармоніки з'являтимуться в спектрі вібрацій на частоті 60 Гц (2x), 90 Гц (3x), 120 Гц (4x) тощо.

Чому генеруються гармоніки?

В ідеально лінійній системі з чисто синусоїдальною функцією примусу (як ідеально збалансований ротор) генеруватиметься лише основна частота 1x. Однак реальні механізми не є ідеально лінійними. Гармоніки генеруються, коли рух компонента спотворений або несинусоїдальний. Це спотворення може бути спричинене різноманітними механічними та електричними умовами. Тому наявність та амплітуда певних гармонік є потужними діагностичними індикаторами.

Поширені причини та діагностичне значення гармонік

Характер гармонік у спектрі вібрацій дає цінні підказки щодо першопричини несправності машини.

Висока амплітуда 1x (фундаментальна)

Домінантний пік при 1x найчастіше асоціюється з дисбалансЕксцентриситет та вигнуті вали також створюють сильний сигнал 1x.

Висока амплітуда 2x (2-га гармоніка)

Сильна друга гармоніка, часто порівнянна за амплітудою з піком 1x, є класичним показником перекіс валаЧерез перекіс вал згинається двічі під час кожного оберту, що створює сильну складову з частотою 2x. Значний паралельний перекіс також може створювати гармоніки 3x та 4x.

«Сімейство» гармонік (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Коли ви бачите серію з багатьох гармонік швидкості бігу, це основна ознака механічна розхитаністьУдари та нелінійний рух, створювані нещільно закріпленими компонентами (такими як нещільно закріплений підшипник у корпусі або нещільно закріплений болт на ніжці машини), спотворюють вібраційний сигнал і генерують насичений патерн гармонік. Чим сильніше нещільне кріплення, тим більше гармонік буде присутніх.

Інші причини гармонік

• Конічні ротори: Вигнутий вал машини з консольним ротором (наприклад, вертикального насоса) може генерувати сильні гармоніки 1x, 2x та 3x.
• Поршневі машини: Несинусоїдальний рух поршнів і колінчастих валів у двигунах і компресорах природним чином генерує багатий спектр гармонік.
• Проблеми з електропроводкою: Проблеми з двигунами змінного струму можуть генерувати гармоніки лінійної частоти (наприклад, 120 Гц у системі 60 Гц).
• Розтирання: Легке, часткове тертя може генерувати серію гармонік високого порядку, іноді до 10x, 20x або навіть більше.

Аналізні міркування

Під час аналізу гармонік важливо враховувати:

• Яка гармоніка є домінантною? Відповідь вказує на різні потенційні несправності.
• Скільки гармонік присутньо? Велика кількість свідчить про розхитаність або сильне викривлення.
• Яка амплітудна тенденція? Збільшення амплітуди гармонік з часом свідчить про погіршення стану.
• Вони радіальні чи осьові? Наприклад, перекіс часто демонструє високу осьову вібрацію, тоді як дисбаланс переважно радіальний.

Досліджуючи повну картину основних та гармонійних частот, фахівець з вібрації може з високим ступенем впевненості діагностувати проблеми з машиною.

← Назад до головного індексу