Основные виды дефектов оборудования. Виброанализатор CSI 2140. - презентация

1 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Дефекты оборудования Часть 6

2 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Задачи Описать общие дефекты оборудования Определить характеристики этих дефектов

3 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Дисбаланс Дисбаланс возникает, когда центр масс смещен относительно центра вращения. Определенный дисбаланс - это состояние вращающегося компонента, у которого вес распределен неравномерно от центра тяжести. Центр вращения не совпадает с центром масс. Некоторые распространенные причины дисбаланса вращающегося оборудования: Налипание материала Износ Сломанные или отсутствующие части Неверная сборка Тепловые деформации

4 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики дисбаланса Направленный характер, как правило, горизонтально Амплитуда пика скорости вращения изменяется с изменением скорости Малая осевая вибрация у машин с центральным подвесом Форма сигнала: Простая, синусоидальная, периодическая Одно событие за оборот Малые или отсутствующие удары Спектр Повышенная амплитуда пика скорости вращения Малые или вовсе отсутствующие гармоники скорости вращения

5 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Несоосность Несоосность - это состояние, при котором два соединенных вала либо не параллельны, либо не имеют общей оси. Валы машин с ременной передачей должны быть параллельны; у оборудования с прямой передачей оси должны совпадать при достижении нормальных условий эксплуатации, таких как скорость, нагрузка и температура. Некоторые распространенные причины смещения валов: Неправильная подготовка фундамента Мягкая лапа Натяжение трубной обвязки Неправильное обучение и инструменты Чрезмерная тепловая активность

6 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Типы несоосности Угловая несоосность Оси валов встречаются, но под углом. Радиальное смещение Центральные линии валов параллельны, но не встречаются Следует отметить, что каждая соединяемая машина имеет по меньшей мере некоторую степень обоих типов смещения. Хотя, один тип смещения может преобладать над другим.

7 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики несоосности Спектр Рост пиков 1-й и / или 2-й гармоник скорости вращения в радиальном направлении. (также возможна 3-я гармоника при блокировке муфты). Высокая амплитуда вибрации в осевом направлении по сравнению с радиальным. Практическое правило: Если амплитуда 2-й гармоники частоты вращения составляет 50% или выше от 1-й гармоники, то можно рассматривать несоосность в качестве возможной причины. Кроме того, если амплитуда 1-й гармоники скорости вращения в осевом направлении составляет 50% или выше, чем в радиальном направлении, то тоже возможна несоосность. Форма сигнала Периодическая, синусоидальная форма сигнала с одним или двумя периодами за оборот вала.

8 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Замечание относительно несоосности Чистая несоосность вала или муфты является одним из основных источников вибрации. Она может быть исправлена при надлежащей квалификации и ресурсах. Тем не менее, иногда ее очень трудно диагностировать. Так как несоосность может проявиться на 1-й и 2-й гармониках или их комбинации, ее часто принимают за дисбаланс или изогнутость вала. Фазовые измерения являются важнейшей частью анализа при подозрении на несоосность. Во многих случаях фаза является единственным убедительным подтверждающим доказательством несоосности. Однако, диаметр вала, скорость машины, жесткость оборудования, критическая скорость, тип и диаметр муфты, рабочая температура и т. д. могут иметь негативное влияние на амплитуду и фазу вибрации. Часто единственный способ подтвердить несоосность - это остановка машины и выполнение центровки.

9 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Несоосность подшипника Перекос подшипников во вращающемся оборудовании вызывает изгиб вала между подшипниками. Это состояние приводит к высокой осевой нагрузке на подшипник и высокой осевой вибрации на 1-й и 2-й гармониках частоты вращения. Оно может быть выявлено с помощью фазового анализа на лицевой плоскости подшипника. Если имеется перекос подшипника, то должен быть сдвиг примерно 90° между измерениями в точках, расположенных под углом 90° друг к другу.

10 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Ослабления Ослабление может быть определено как условие или состояние вращающегося элемента, где его крепеж или сам он больше не удерживаются крепко и жестко в его конструкции. Ослабления в машине часто классифицируются одной из двух категорий: Структурные ослабления, включающие: Монтаж на фундаменте Разъем корпуса Крышки подшипников Опоры подшипников Ослабления вращающихся элементов, включающие: Рабочие колеса Вентиляторы Подшипники Муфты

11 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики ослаблений Спектр Гармоники частоты вращения Иногда могут появиться дробные гармоники В основании спектральных пиков широкая «юбка» Возможен повышенный уровень шума Форма сигнала: Ударный Не периодический Не синусоидальный Другие характеристики ослаблений: Как правило, направленный характер Некоторые машины будут иметь присущие ослабления Крепеж, болты крепления и т.д. могут ослабнуть из-за чрезмерной или присущей вибрации, вызывая структурные ослабления. Кроме того, прочность цементирования и других поддерживающих механизмов со временем может быть нарушена, вызывая состояние ослабления.

12 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Подшипники качения Дефект подшипников качения (также называемых шарико-или ролико-подшипники) иногда бывает трудно определить. Дефект может быть классифицирован как несовершенство в одной или нескольких контактирующих поверхностях в подшипнике. Эти дефекты могут быть практически невидимы невооруженным глазом, а часто даже под микроскопом. Проблема может быть более сложной, чем собственно несовершенство. Часто используют неподходящий подшипник или смазочный материал, или нагружают подшипник неправильно.

13 Дефекты подшипников качения Частота перекатывания тел качения по наружному кольцу (BPFO): Сколько раз шарик (или ролик) контактирует с дефектом на наружном кольце за один полный оборот вала. Частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу (BPFI): Сколько раз шарики (или ролики) вступают в контакт с дефектом на внутреннем кольце, когда вал делает полный оборот. Частота вращения тел качения (BSF): Сколько раз дефект на одном шарике или ролике контактирует с одной дорожкой за время полного оборота вала. Частота сепаратора (FTF): Сколько оборотов сделает сепаратор (и весь набор элементов качения) вокруг всего подшипника, пока вал делает один полный оборот. Есть четыре частоты дефектов, которые могут быть рассчитаны для любого подшипника качения:

14 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики дефектов подшипников качения Спектр: Высокие частотные пики с шагом BPFO или BPFI Гармоники несинхронных пиков «Горбы» широкополосной вибрации Боковые полосы частоты вращения вокруг гармоник BPFI Форма сигнала: Острые ударные «пики» Случайные удары, сопровождаемые люфтом в подшипнике Чрезмерный размах амплитуды ускорения В зависимости от типа и расположения подшипника одно направление измерения будет эффективнее для анализа, чем два других. Для стандартных радиально нагруженных шариковых или роликовых подшипников радиальные направления, как правило, предпочтительнее для сбора данных. Конические и упорные подшипники генерируют больше продольной вибрации. Поэтому осевое направление будет лучше.

15 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Четыре стадии дефектов подшипников качения Дефекты подшипников качения, как правило, подразделяются на четыре стадии. Определение различных стадий является очень важным для вычисления степени серьезности дефекта и его остаточного ресурса. Стадия 1: Повышенная вибрация на высоких частотах. Обычно этот рост может быть заметен только лишь в мониторинге огибающей (HFD) или в полосе к Гц. Зачастую это вызвано неправильной смазкой. Замена смазки в подшипнике на этом этапе очень часто возвращает уровень вибрации в норму и значительно продлевает срок службы подшипника. Стадия 2: В спектре появляются высокочастотные гармоники частот дефектов подшипника. Могут присутствовать также боковые полосы скорости вращения в зависимости от типа дефекта. Стадия 3: Пик в спектре на расчетной частоте дефекта наряду с увеличением активности более высокочастотных и боковых гармоник. С этого момента подшипник может стать непредсказуемым. Таким образом, нужно принять безотлагательные меры по замене подшипника. Стадия 4: В спектре появляется широкополосная вибрация. Амплитуда пиков частоты дефекта и боковых полос фактически может снизиться. Это серьезное состояние, потому что подшипник может выйти из строя в любое время.

16 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Оценка развития и серьезности дефекта Элементы подшипника обычно выходят из строя в следующем порядке: дорожки, шарики или ролики, сепаратор (если только подшипник не был поврежден при установке). Дефекты и неисправности внутреннего кольца проявляются на значительно более низких амплитудах, чем дефекты внешнего кольца. Часто зарождающиеся дефекты генерируют частоты и гармоники только на одном из колец. Широкий ряд гармоник частоты дефекта может указывать на многосторонний дефект или протяженный размер дефекта. Появление частот дефектов, генерируемых другими компонентами, указывает на прогрессирующие повреждения. Сепаратор, как правило, последним выходит из строя, приводя к широкому частотному изменению в спектре или слышимым шумам перед поломкой. Частоты дефекта внутреннего кольца модулируются скоростью вращения вала, что приводит к появлению боковых пиков. Число боковых пиков увеличивается с развитием дефекта. Отсутствие отдельных пиков и/или сильная широкополосная вибрация свидетельствует о значительном изменения в геометрии подшипника. Недостаточная или неподходящая смазка может очень ускорить темпы развития дефектов и должна быть немедленно исправлена.

17 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Коренные причины отказов подшипников 43% - Неправильная смазка (избыток или нехватка) 27% - Неправильные способы монтажа (молоток, сварка и т.д.) 21% - Другие причины (например, неверное применение, заводские дефекты, чрезмерная вибрация до и после установки) 9% - Нормально ожидаемый срок службы Статистика показывает, что на дисбаланс и перекос приходится до 90% преждевременных отказов подшипников. Некоторые источники сообщают, что около 10% всех подшипников являются дефектными перед установкой.

18 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Подшипники скольжения Чрезмерный зазор, несоответствующая нагрузка на подшипник и неправильная смазка могут вызвать высокие уровни вибрации в подшипниках скольжения. В подшипнике скольжения, чрезмерный зазор позволяет небольшой возбуждающей силе, такой как легкий дисбаланс или перекос, вызывать серьезные вибрации в подшипнике. Преобладающие частоты вибрации видны на 1-й, 2-й, 3-й или более высоких гармониках частоты вращения в зависимости от конструкции подшипника и его применения. Собирают данные в радиальном и осевом направлениях. Радиальные измерения обычно дают лучшую информацию о подшипниках скольжения. Сравнивают как вертикальные, так и горизонтальные измерения. Вертикальные обычно дают лучший показатель чрезмерного зазора в подшипнике. Осевые измерения лучше для упорных подшипников.

19 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Подшипники скольжения Масляный вихрь является одним из признаков нестабиль-ности смазки, при котором происходит завихрение смазки на или вблизи масляного клина под действием вращения вала в подшипнике. При его длительном состоянии может произойти взбитие смазки, которое имеет довольно разрушительную силу. Подшипники скольжения поддерживает вал на тонком слое масла, не допуская контакта металла с металлом. Зазор между валом и подшипником обычно составляет 0,05 – 0,20 мм. Этот зазор допускает некоторый люфт в системе и поэтому в спектре часто можно видеть гармоники частоты вращения.

20 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Взбитие смазки Взбитие смазки возникает, когда в подшипнике скольжения пленка масла, подаваемого под давлением, создает силу, толкающую вал в круговое движение внутри подшипника. В спектре взбитая смазка может быть обнаружена на частоте менее половины скорости вращения вала. При нормальной эксплуатации вал взбирается вверх по стенке подшипника на масляном клине. Из-за трения скорость масляной пленки составляет примерно от 42% до 47% скорости вращения вала. И все-таки сила масляной пленки обычно остается очень малой по сравнению с нормальными силами в машине. Взбитую смазку часто можно исправить либо правильной нагрузкой подшипника, либо изменением одного из следующих: конструкции подшипника, вязкости масла, давления масла или точки впрыска масла.

21 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Редукторы Несколько проблем может возникнуть в редукторах. Прекошенные шестерни, сколы или сломанные зубья, трещины и износ шестерен являются общими для зубчатых передач. Причинами преждевременного выхода из строя редукторов являются: Неправильная смазка Неправильное применение Дефекты подшипников Попадание воды Перегрев Непрофессиональная сборка

22 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Зубцовая частота Зубозацепление может быть определено как действие двух шестерен, имеющих общую касательную во время вращения. Зубцовая частота рассчитывается как количество зубьев на шестерне, умноженное на скорость вращения шестерни. Поскольку действие зубозацепления - это нормальное действие, наличие зубцовой частоты в спектре вибрации следует считать нормальным. GMF = RPM x #ЗУБЬЕВ

23 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Расчет скорости других валов Поскольку зубцовая частота равна скорости вращения вала (RPM), умноженной на количество зубьев на шестерне, и она является одинаковой для каждой шестерни в передаче, скорость другого вала может быть рассчитана просто делением зубцовой частоты на число зубьев на другой шестерне. 25 Зубьев 17 Зубьев 1750 RPM ??? RPM GMF = 25 x 1750 GMF = 43,750 CPM RPM Выходного вала = GMF ÷ # зубьев RPM = 43,750 ÷ 17 RPM =

24 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Расчет скорости других валов Если более двух зубчатых колес в одной передаче, то их зубцовая частота одна и та же. Обратите внимание, что в этом примере зубцовая частота между первым и вторым валом такая же, как и между вторым и третьим валом. 127 зубьев 59 зубьев 83 зуба 1190 RPM GMF 1= 151,130 CPM (127 x 1190) RPM Вала 2 = RPM (151,130 ÷ 83) GMF 2= 151,130 CPM (83 x ) RPM Вала 3 = RPM (151,130 ÷ 59)

25 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Расчет скорости других валов Следующая схема является более типичной, когда имеется более одной понижающей или повышающей передачи. Здесь будет две разных зубцовых частоты. Рассчитайте зубцовые частоты и скорости вращения промежуточного и выходного валов. 25 зубьев 17 зубьев 27 зубьев 19 зубьев GMF 1 = _______________ Speed Shaft 2 = _______________ GMF 1 = _______________ Speed Shaft 3 = _______________ GMF 1 GMF 2 Входная скорость = 1780 RPM Вход

26 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики дефектов редукторов Спектр: Гармоники GMF с боковыми частотами скорости вращения Боковые гармоники вокруг GMF отстоят на частоту вращения вала с дефектной шестерней Амплитуда боковых гармоник растет с ухудшением состояния. Практическое правило 1: Если амплитуда 2-й гармоники GMF 50% или больше, чем амплитуда основной GMF, то вероятна несоосность. Множество гармоник GMF означают разболтанность. Практическое правило 2: Если боковые амплитуды 50% или больше, чем амплитуда пика зубцовой частоты, то существует вероятность проблемы, относящейся к шестерне. Форма сигнала: Ударный процесс на зубцовой частоте – нормально для редукторов Удары один раз за оборот вала означают вероятность поломки зуба

27 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Характеристики дефектов редукторов В этом примере зубцовая частота окружена боковыми гармониками, отстоя-щими на частоту вращения этой передачи. Амплитуда и количество боковых гармоник в этом примере указывает на серьезный дефект. Этот редуктор должен быть проверен на наличие повреждений или чрезмерный износ шестерен и их правильный зазор. Анализ масла и ультразвуковой контроль - другие технологии, полезные для анализа редукторов. * Скорость в дюйм/с Пик Частота в порядках Подпись: Зубцовая частота 107 Гц

28 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Ременные передачи Наиболее характерная частота, которую рассчитывают для ременных приводов, это частота ремня. Частота ремня - это не более чем обороты самого ремня. Для того, чтобы вычислить частоту ремня, нужно знать, по крайней мере, размер одного из шкивов и длину ремня. Част. ремня = (3.142 x Ск.вращ.вала x Диаметр шкива)/(Длина ремня) Пример: Скорость мотора = 1780 RPM Диаметр шкива мотора = 18 Длина ремня = 176 Решение: Част.ремня = x 18 x 1780 / 176 Част.ремня = 100, / 176 Част.ремня = CPM

29 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Дефекты ремней Когда в ремне развивается дефект, как трещина или сточенность, часто этот дефект будет воздействовать на оба шкива системы каждый раз, когда она делает полный оборот. Таким образом, как правило, в спектре необходимо искать пик двойной рассчитанной частоты ремня. Поскольку частота ремня всегда субсинхронна, необходимо высокое разрешение в спектре, чтобы иметь возможность дифференцировать пики гармоник частоты вращения ремня. Скорость в дюйм/с Пик Частота в Гц

30 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Несоосность шкивов Несоосность шкивов может быть определена измерением вибрации на подшипниках в осевом направлении. Высокая осевая амплитуда частоты вращения любого вала в измерениях на подшипниках может указывать на несоосность шкивов.

31 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Основные конструктивные элементы электродвигателей В электродвигателе есть четыре основных элемента. Это подробное изображение иллюстрирует разные части, составлящие типичный электродвигатель. Статор (стационарный компонент) Ротор (вращающийся компонент) Две Подшипниковых крышки или Концевых щита. Они обычно поддерживают ротор и подшипники

32 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Ротор Некоторые источники чрезмернй вибрации, связанной с ротором: Обрыв стержней или трещины в замыкающих кольцах – Доминирующая вибрация – частота вращения с боковыми частотами, отстоящими на число полюсов Х частоту скольжения Эксцентриситет ротора Доминирующая вибрация – высокий пик частоты вращения с боковыми частотами, отстоящими на частоту скольжения, и 1xFL или 2xFL.

33 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Статор Некоторые источники чрезмернй вибрации, связанной со статором: Ослабление прессовки пакета стали – доминирующая вибрация 2xLF с гармониками Обрыв или замыкание в обмотке – доминирующая вибрация 2xLF Нарушение изоляции – доминирующая вибрация 2xLF Фазовая разбалансировка – доминирующая вибрация 2xLF

34 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Дефекты двигателей переменного тока Электродвигатели могут испытывать много механических проблем, которые обсуждались ранее, таких как дисбаланс, несоосность, ослабления, эксцентриситет и дефекты подшипников. Каждая механическая проблема имеет определенные вибрационные признаки. Датчики вибрации могут обнаружить большинство из этих электро-механических дефектов. Чисто электрические дефекты происходят из-за нарушений в электро-магнитном поле. Эти дефекты также имеют отличительные вибрационные характеристики. Неравномерные электро-магнитные силы, действующие на статор или ротор, вызывают вибрацию. При правильном выборе параметров измерения вибрации можно обнаружить эти вибрационные признаки. Другими полезными инструментами, параметрами и технологиями для мониторинга состояния электродвигателей являются: Ультразвук Инфракрасная термография Тестирование с отключением питания Ток Температура Магнитный поток

35 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Дефекты двигателей переменного тока Частота Уравнение Частота стержней ротора Число стержней ротора x скорость вращения Пазовая частота статора Число пазов статора x скорость вращения Частота скольжения Синхронная скорости минус частота вращения Число полюсов 2FL / синхронную скорость Синхронная скорость 2FL / число полюсов Полюса x Частоту скольжения Число полюсов x частоту скольжения Если есть подозрение на электрические проблемы, выполняют мониторинг спектра вибрации в радиальном направлении и выключение питания. Если исчезает сигнал двойной частоты сети (2xFL), высока вероятность электрического дефекта. В двигателях, где ротор работает вытянутым из магнитного центра, вибрация будет выше в осевом направлении. Некоторые важные частоты, которые нужно знать при диагностике потенциальных электрических проблем:

36 Электрическая терминология При описании электрических дефектов, необходимо понимать используемую терминологию. Некоторые из наиболее распространенных терминов, перечислены ниже: Частота сети (FL) - частота линии электропитания Частота магнитного поля - частота вращения электромагнитного поля Ротор - вращающийся элемент двигателя Полюс(а) – расположение магнитов внутри электродвигателя, создаваемых путем укладки и соединения обмоток Стержень ротора – ферритовый стержень в роторе асинхронного двигателя, в котором индуцируется ток, заставляющий ротор вращаться Частота стержней ротора - рассчитывается как число стержней ротора, умноженное на скорость вращения ротора Частота ротора - частота вращения вращающегося элемента в двигателе SCR - силиконовый тиристор Статор - стационарный элемент двигателя Паз статора - полости, в которые укладываются обмотки асинхронного двигателя Частота скольжения - разница между частотой вращения электромагнитного поля двигателя и частотой вращения ротора Пазовая частота - рассчитывается как число пазов статора, умноженное на скорость вращения ротора

37 Резонанс Каждая механическая структура имеет по крайней мере одну характеристическую частоту (а иногда и не одну), называемую резонансной или собственной частотой. При возбуждении внешней силой механическая структура имеет тенденцию вибрировать на своей собственной частоте. На собственной частоте происходит меньшее затухание, чем на других частотах. Таким образом, вибрация на этой частоте усиливается. На собственной частоте машины наблюдаются более высокие уровни вибрации, чем на других частотах. Удар в колокол или камертон заставляет его звучать на его собственной частоте. Аналогично, машина может звучать на своей собственной частоте, когда силы от несоосности, дисбаланса, дефектов подшипников и т.д. близки к этой частоте. Поэтому ударный тест для определения собственных частот машины иногда называют тестом звучания.

38 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Резонанс Жесткость, масса и демпфирование в совокупности определяют резонансную частоту машины. Изменение любого из этих трех факторов изменяет резонансную частоту машины. В свою очередь, это изменение может помочь решить проблемы резонанса в машине. Колокола, камертоны, и струны музыкальных инструментов предназначены для звучания или резонирования на определенной частоте. Возьмем пример камертона. Камертон звучит на частоте 440 Гц. На осциллографе эта частота отображается в виде синусоидальной волны. В частотной области спектр этого сигнала имеет только один компонент. Однако, сигнал полностью затухнет, если камертон не ударить снова. Режим монитора будет показывать убывающий сигнал с затуханием энергии.

39 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Резонанс Валы также имеют резонансные частоты. В отличие от музыкальных инструментов, их не разрабатывают с целью получения одной резонансной частоты. Следовательно, большинство валов имеет несколько резонансных частот. Это редко вызывает осложнения в машине, работающей только на одной скорости. Чтобы избежать возбуждения собственных частот, рабочая частота вала (скорость вращения) не должна быть в пределах 20-и процентов от резонансной частоты. Когда возбуждается критическая частота вала, то вал действительно изгибается. Критические частоты - это частоты вращения ротора, которые возбуждают в нем собственные частоты.

40 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Резонанс Во многих случаях вращение вала возбуждает другие части машины. Если тяжелая точка вращается к низу вала, она стремится сжать весь блок. Жесткость системы вызывает ответную реакцию блока, напоминая пружину, когда тяжелая точка начинает обратное движение в верхнюю часть вала. Вращения вала может возбудить резонансные частоты опор или других невращающихся частей механической системы. Вращение вала происходит на частоте, которая содержится в вибрации невращающихся частей.

41 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Резонанс При запуске машины ее частота вращения увеличивается до рабочей скорости. Если рабочая скорость машины находится за резонансом, амплитуда увеличивается с ростом частоты, пока не достигнет резонанса. Затем амплитуда убывает после прохождения резонанса пока не достигнет постоянного значения или амплитуды. Типичная зависимость амплитуды от частоты приводится ниже. Амплитуда Частота

42 Резонанс Чтобы избежать возбуждения резонансных частот, держитесь подальше от этой частоты, по крайней мере на процентов. Переменная скорость машины чаще всего является кандидатом для развивития резонанса. Работа на разных скоростях увеличивает вероятность того, что одна или несколько рабочих скоростей будут совпадать с резонансной частотой, что приведет к преждевремен-ному выходу из строя этого оборудования. Скорость вращения не только та частота, которая может вызвать резонанс. Гармоники скорости вращения и частоты компонентов системы могут совпадать с собственной частотой машины и приводить к резонансным проблемам / неисправностям. Три пути изменения резонансной частоты включают в себя: Увеличение массы – понижает резонансную частоту Увеличение жесткости – повышает резонансную частоту Демпфирование - гасит вибрацию, удерживая ее от разрушительной силы, поглощая энергию

43 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults Резонанс В практике используют соотношение радиальных измерений, чтобы обратить внимание на возможность существования резонанса. Соотношение 3 к 1 или больше (Горизонтальное к Вертикальному) предполагает резонанс Для определения резонанса в системе выполняют ударный тест на остановленной машине Мониторинг пика и фазы на выбеге может помочь проверить резонансную частоту. Резонанс может возникнуть в любой точке спектра. Он может быть на субсинхронной, синхронной или несинхронной вибрации. Резонанс, в отличие от большинства других вынуждающих функций или неисправностей, не ограничен по частоте. Резонансная частота может появиться на любой частоте в спектре.

44 Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 6 Machinery Faults ООО «Балтех» Россия, Санкт-Петербург, , ул. Чугунная, 40 Тел/Факс:(812) Internet: