什么是异步振动？非同步部件 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。 什么是异步振动？非同步部件 • 便携式平衡仪、振动分析仪"Balanset"，用于对破碎机、风机、粉碎机、联合收割机螺旋输送机、轴、离心机、涡轮机以及许多其他转子进行动态平衡。

什么是异步振动？非同步分量

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理解异步振动

定义：什么是异步振动？

异步振动 （也称为非同步振动） 振动 频率并非轴转速的整数倍（数量级）。 同步振动 从 不平衡 或 错位 （总是以 1 倍、2 倍、3 倍运行速度出现），异步振动发生的频率由部件几何形状、电磁效应或外部源决定，而不是由轴的旋转决定。.

了解同步振动和异步振动之间的区别对于机械诊断至关重要，因为它有助于识别振动源：同步振动成分指向旋转质量或几何问题，而异步振动成分则指示滚动元件问题、电气故障或转子本身外部的影响。.

常见的异步振动源

1. 滚动轴承缺陷（最常见）

异步振动的主要来源：

  • 轴承故障频率: BPFO、BPFI、BSF、FTF 都不是轴转速的精确倍数。
  • 例子： 1800 RPM 电机（30 Hz），BPFO 可能为 107 Hz（轴转速的 3.57 倍，不是整数）
  • 诊断价值： 异步频率立即表明轴承存在问题。
  • 包络分析： 检测异步轴承部件的主要技术

2. 电频率

与轴转速无关的电磁振动：

  • 2倍线路频率： 120 Hz（60 Hz 系统）或 100 Hz（50 Hz），与电机转速无关
  • 例子： 2 极 60 Hz 电机以 3550 RPM (59.2 Hz) 的转速运行，但在 120 Hz (2.03 倍轴转速) 下振动 2 倍。
  • 极点通过频率： 可能不是精确的整数倍
  • 变频器谐波： 开关频率与轴转速无关

3. 外部资源

  • 相邻设备： 附近机器传递的振动
  • 建筑/地基： 固定频率下的结构共振
  • 过程脉动： 管道中的压力波
  • 声学共振： 管道或封闭空间中的驻波

4. 次同步不稳定性

  • 油膜涡流: 通常为轴转速的 0.42-0.48 倍（并非正好是一半）
  • 油鞭： 锁定频率为固有频率，与轴转速无关
  • 密封不稳定性： 通常以由流体动力学决定的频率进行

5. 随机振动

  • 气蚀： 随机气泡坍塌，宽带
  • 湍流： 随机流动波动
  • 擦： 混沌接触产生非周期性振动

光谱鉴定

光谱特征

  • 固定频率： 无论速度如何变化，都以相同的赫兹值出现。
  • 订单变更： 如果转速发生变化，异步频率的顺序也会改变（×轴速比）。
  • 瀑布式地势： 异步组件显示为垂直线；同步组件显示为对角线。
  • 阶次谱： 非整数阶（2.47×、3.57× 等）的异步峰值

诊断程序

  1. 判断跑步速度： 从 1 倍峰值或转速表
  2. 计算订单： 将每个峰值频率除以运行速度频率
  3. 整数订单： 同步振动（1.00倍、2.00倍、3.00倍）
  4. 非整数订单： 异步振动（2.47倍、3.57倍等）
  5. 与故障类型匹配： 将计算得到的频率与轴承频率、电频率等进行比较。.

诊断意义

轴承缺陷

  • BPFO、BPFI、BSF处的异步频率立即表明轴承存在问题。
  • 计算方位角频率并与观测到的峰值进行比较
  • ±5%范围内的匹配结果证实轴承故障
  • 谐波和边带提供了额外的确认信息

电磁问题

  • 100/120 Hz 时频率为线路频率的 2 倍，表明定子或气隙存在问题。
  • 固定频率，不受速度变化的影响
  • 当前分析证实了其电气起源。

外部振动

  • 与机器速度或轴承无关的峰值
  • 可能与附近设备的速度相匹配。
  • 需要对来源进行调查
  • 需要隔离或源校正。

异步振动分析技术

包络分析

  • 轴承缺陷检测的主要技术
  • 增强异步重复冲击
  • 抑制同步低频分量
  • 清晰地显示了方位频率

高频加速度

  • 异步轴承缺陷通常发生在高频范围（> 1 kHz）内。
  • 使用加速度计和高 Fmax 设置
  • 检测冲击和高频共振

倒谱分析

  • 可有效用于发现异步信号中的周期性模式
  • 检测谐波或边带族
  • 适用于复杂的轴承和齿轮特性

实际案例

电机轴承故障

  • 跑步速度： 1750 转/分 (29.17 赫兹)
  • 同步组件： 1× 29.17 Hz，2× 58.34 Hz
  • 异步组件： 峰值频率为 107 Hz（轴转速的 3.67 倍）
  • 诊断： 107 Hz 匹配计算出的 BPFO → 外圈缺陷
  • 确认： 异步特性证实了是轴承问题，而非转子问题。

变频电机

  • 电机转速在 1200-1800 转/分钟之间变化。
  • 1×峰值随速度移动（同步）
  • 120 Hz 峰值保持不变（异步 2 倍线路频率）
  • 诊断：来自 60 Hz 电源的电磁元件

异步振动是一种独特的机械振动类型，具有独特的诊断意义。通过识别异步分量的非整数阶关系、转速变化时频率保持不变的特征，或瀑布图中的垂直特征，可以准确识别轴承缺陷、电气问题和外部影响，从而指导采取适当的诊断和纠正策略。.

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