Hiểu về sóng hài trong phân tích rung động

Định nghĩa: Harmonic là gì?

Trong phân tích rung động, một hài hòa là tần số là bội số nguyên của tần số cơ bản. Tần số cơ bản thường là tần số điều khiển chính của một hệ thống, chẳng hạn như tốc độ quay của trục. Tần số cơ bản này được gọi là sóng hài bậc 1 hoặc 1x. Các sóng hài tiếp theo là:

• The hài bậc 2 (2x) là tần số chính xác gấp hai lần tần số cơ bản.
• The hài bậc 3 (3x) là tần số chính xác gấp ba lần tần số cơ bản.
• Và cứ thế (4x, 5x, 6x…).

Ví dụ, nếu một động cơ chạy ở tốc độ 1.800 vòng/phút (30 Hz), sóng hài của nó sẽ xuất hiện trong phổ rung động ở tần số 60 Hz (2x), 90 Hz (3x), 120 Hz (4x), v.v.

Tại sao sóng hài lại được tạo ra?

Trong một hệ thống tuyến tính hoàn hảo với hàm cưỡng bức sin thuần túy (như rotor cân bằng hoàn hảo), chỉ có tần số cơ bản 1x được tạo ra. Tuy nhiên, máy móc trong thế giới thực không hoàn toàn tuyến tính. Sóng hài được tạo ra khi chuyển động của một bộ phận bị méo hoặc không phải dạng sin. Sự méo mó này có thể do nhiều điều kiện cơ học và điện gây ra. Do đó, sự hiện diện và biên độ của các sóng hài cụ thể là những chỉ báo chẩn đoán mạnh mẽ.

Nguyên nhân phổ biến và giá trị chẩn đoán của sóng hài

Mẫu sóng hài trong quang phổ rung động cung cấp manh mối có giá trị về nguyên nhân gốc rễ của lỗi máy móc.

Biên độ cao 1x (Cơ bản)

Một đỉnh thống trị ở 1x thường được liên kết với mất cân bằng. Độ lệch tâm và trục cong cũng tạo ra tín hiệu 1x mạnh.

Biên độ cao 2x (Hài hòa thứ 2)

Sóng hài bậc 2 mạnh, thường có biên độ tương đương với đỉnh 1x, là một chỉ báo cổ điển của trục không thẳng hàngSự lệch trục khiến trục bị uốn cong hai lần trong mỗi vòng quay, tạo ra thành phần tần số 2x mạnh. Sự lệch trục song song nghiêm trọng cũng có thể tạo ra sóng hài 3x và 4x.

Một “Gia đình” các sóng hài (1x, 2x, 3x, 4x, 5x…)

Khi bạn nhìn thấy một loạt nhiều sóng hài tốc độ chạy, đó là dấu hiệu chính của sự lỏng lẻo về mặt cơ học. Các tác động và chuyển động phi tuyến tính do các thành phần lỏng lẻo (chẳng hạn như ổ trục lỏng lẻo trong vỏ máy hoặc bu lông lỏng lẻo trên chân máy) làm méo tín hiệu rung và tạo ra một chuỗi sóng hài phong phú. Độ lỏng càng nghiêm trọng, sóng hài sẽ càng xuất hiện nhiều.

Các nguyên nhân khác của sóng hài

• Rotor nhô ra: Một trục cong trên máy có rôto nhô ra (như máy bơm thẳng đứng) có thể tạo ra sóng hài mạnh 1x, 2x và 3x.
• Máy pittông: Chuyển động không hình sin của piston và trục khuỷu trong động cơ và máy nén tự nhiên tạo ra một phổ sóng hài phong phú.
• Các vấn đề về điện: Các vấn đề ở động cơ AC có thể tạo ra sóng hài ở tần số đường dây (ví dụ: 120 Hz trong hệ thống 60 Hz).
• Chà xát: Một lực cọ xát nhẹ, cục bộ có thể tạo ra một loạt sóng hài bậc cao, đôi khi lên tới 10x, 20x hoặc thậm chí cao hơn.

Những cân nhắc khi phân tích

Khi phân tích sóng hài, điều quan trọng cần xem xét là:

• Âm bội nào là âm chủ đạo? Câu trả lời chỉ ra nhiều lỗi tiềm ẩn khác nhau.
• Có bao nhiêu sóng hài hiện diện? Số lượng lớn cho thấy sự lỏng lẻo hoặc biến dạng nghiêm trọng.
• Xu hướng biên độ là gì? Sự gia tăng biên độ sóng hài theo thời gian cho thấy tình trạng đang xấu đi.
• Chúng hướng tâm hay hướng trục? Ví dụ, sự mất cân bằng thường biểu hiện độ rung dọc trục cao, trong khi sự mất cân bằng chủ yếu biểu hiện độ rung hướng tâm.

Bằng cách kiểm tra toàn bộ mô hình tần số cơ bản và tần số hài hòa, nhà phân tích rung động có thể chẩn đoán các vấn đề của máy móc với độ tin cậy cao.

← Quay lại Mục lục chính