Биття при аналізі вібрації: причини та ідентифікація

Визначення: Що таке вібраційний ритм?

У контексті аналізу вібрації, a бити або побиття – це особливе явище, що характеризується періодичним зростанням і спадом амплітуди вібраційного сигналу. Ця модуляція відбувається, коли два окремі вібраційні сигнали дуже близьких, але не ідентичних частот присутні одночасно та поєднуються один з одним. Результуюча форма хвилі виглядає як єдина синусоїда, амплітуда якої повільно зростає та зменшується в ритмічному візерунку.

Фізика побиття

Биття є результатом конструктивної та деструктивної інтерференції. Коли піки двох вібраційних хвиль вирівнюються (синфазні), їхні амплітуди додаються, що призводить до вищої загальної амплітуди. Коли пік однієї хвилі вирівнюється з западиною іншої (нефазні), вони компенсують один одного, що призводить до нижчої загальної амплітуди. Цей безперервний цикл підсилення та компенсації створює характерний звук «биття» або «треління» та вібраційний малюнок.

Частота цієї амплітудної модуляції, відома як частота биття, дорівнює абсолютній різниці між двома частотами джерел.

Частота биття = |Частота 1 – Частота 2|

Наприклад, якщо дві машини генерують коливання з частотою 29,5 Гц та 30,5 Гц, результуюча частота биття становитиме |29,5 – 30,5| = 1,0 Гц. Це означає, що загальна амплітуда коливань зростатиме та зменшуватиметься раз на секунду.

Поширені причини биття в промисловому обладнанні

Наявність частоти биття є цінною діагностичною підказкою, оскільки вона вказує на існування двох близько розташованих збуджуючих частот. До поширених джерел у промислових умовах належать:

• Кілька машин на спільній конструкції: Найкласичнішим прикладом є два насоси або вентилятори з однаковою конструкцією, що працюють на одній платформі або трубопровідній системі. Якщо їхні робочі швидкості дещо відрізняються (наприклад, 1780 об/хв та 1785 об/хв), вони створюватимуть низькочастотне биття.
• Електродвигуни: Биття може виникати між частотою обертання двигуна та електричною частотою, такою як частота проходження полюсів в асинхронному двигуні.
• Багатоступінчасті насоси або компресори: Взаємодія між різними етапами, які працюють з дещо різними ефективними швидкостями.
• Коробки передач: Взаємодія між двома зубчастими зачепленнями з однаковою кількістю зубів.
• Гідравлічні або аеродинамічні пульсації: Взаємодія між двома різними джерелами турбулентності, пов'язаної з потоком.

Як визначити биття в даних про вібрацію

Аналіз форми хвилі в часі

Форма хвилі часу – це найпряміший спосіб спостереження за биттям. Сигнал демонструватиме чіткий, повторюваний візерунок амплітудної модуляції. Час між двома послідовними піками (або западинами) амплітуди – це період частоти биття.

Аналіз частотного спектру (FFT)

У частотному спектрі биття виглядатиме як дві окремі вершини, розташовані дуже близько одна до одноїСтандартне швидке перетворення Фур'є може не мати достатньої роздільної здатності, щоб розділити їх, через що вони виглядатимуть як один широкий пік. Щоб правильно діагностувати биття, аналітик повинен використовувати швидке перетворення Фур'є з високою роздільною здатністю (шляхом збільшення кількості спектральних ліній). Це чітко розрізнить дві окремі частотні складові, що викликають биття.

Чи є побиття проблемою?

Саме биття не є недоліком, а радше симптомом взаємодіючих частот. Однак воно може бути проблематичним:

• Дратівливий шум: Наростаючий та спадаючий звук може бути більш помітним та дратівливим для персоналу, ніж постійний шум.
• Проблеми з піковою амплітудою: Максимальна амплітуда під час фази конструктивної інтерференції може бути майже вдвічі більшою за амплітуду окремих сигналів. Цей піковий рівень може перевищувати межі сигналізації або спричиняти надмірне навантаження на компоненти, навіть якщо середня вібрація є прийнятною.
• Маскування інших проблем: Коливання сигналу іноді можуть ускладнювати виявлення інших основних проблем з вібрацією.

Вирішення проблемного биття зазвичай включає ідентифікацію двох вихідних частот і спробу або змінити швидкість однієї з машин, або ввести демпфування для пом'якшення піків амплітуди.

← Назад до головного індексу