Schwingungsschwebung in der Schwingungsanalyse und beim Auswuchten verstehen

Bei der Schwingungsanalyse und beim Auswuchten können bestimmte Phänomene eine genaue Diagnose erschweren. Eines dieser Phänomene ist die Schwingungsschwebung, die zu schwankenden Schwingungsamplituden führen und das Auswuchten erschweren kann.

Wie im GIF gezeigt, zeigt das resultierende Signal, wenn zwei Sinuswellen mit nahen Frequenzen (wie 40 Hz und 41 Hz) interagieren, ein periodisches Ansteigen und Abfallen der Amplitude — dies ist der Schwebungseffekt. Dasselbe geschieht in mechanischen Systemen mit zwei ähnlichen Schwingungsquellen.

Stellen Sie sich zwei Motoren vor, die nebeneinander laufen, beide mit leichten Unwuchten. Manchmal addieren sich ihre Schwingungen, wenn sie in Phase sind, und erhöhen die Amplitude. Zu anderen Zeiten heben sie sich gegenseitig auf, wenn sie außer Phase sind, und reduzieren die Schwingung. Diese anhaltende Fluktuation nennen wir Schwingungsschwebung.

Die Herausforderungen der Schwingungsschwebung beim Auswuchten

Für diejenigen, die mit dem Auswuchten von Maschinen befasst sind, kann die Schwingungsschwebung den Prozess erschweren. Die sich ständig ändernde Amplitude kann Messwerte verfälschen und es schwierig machen, die Maschine mit Standardmethoden auszuwuchten. Sie werden periodische Zunahmen und Abnahmen der Schwingung bemerken, die sogar hörbar sein können. Dieses Problem tritt gewöhnlich auf, wenn zwei benachbarte Maschinen, wie Motoren, widersprüchliche Schwingungen senden.

In einfacheren Fällen kann das Ausschalten einer Maschine das Problem beseitigen und das Auswuchten der anderen ermöglichen. In komplexeren Konfigurationen — wie wenn ein Motor und eine Turbine beide unwuchtig sind und mit ähnlichen Drehzahlen laufen — ist das Abschalten einer Maschine möglicherweise keine Option.

Häufige Szenarien, bei denen Schwingungsschwebung auftritt

Benachbarte Motoren mit Ähnlicher Unwucht

Wenn zwei benachbarte Motoren mit leichten Unwuchten bei nahezu gleicher Drehzahl laufen, interagieren ihre Schwingungen und verursachen Schwebung. Diese Fluktuation erschwert die Isolierung und das Auswuchten beider Motoren.

Riemengetriebene Systeme mit Unwuchtigen Riemenscheiben

Bei riemengetriebenen Konfigurationen können unwuchtige Riemenscheiben am Motor und am angetriebenen Bauteil Schwingungsschwebung verursachen, wenn sie mit ähnlichen Drehzahlen rotieren. Diese Interferenz erschwert den Auswuchtprozess.

Mehrere Schwingungsquellen in Komplexen Systemen

In großen industriellen Anlagen können mehrere Maschinen, die bei ähnlichen Frequenzen laufen, zu Schwebung führen, besonders wenn es schwierig ist, Maschinen zur Korrektur abzuschalten.

Schwingungsschwebung mit Software lösen

Die effektivste Lösung für komplexe Situationen mit Schwingungsschwebung ist die Erhöhung der Auflösung Ihrer Schwingungsanalyse. Durch die Erhöhung der Auflösung können Sie eng beieinanderliegende Frequenzen trennen, die sonst als ein einzelner Peak erscheinen würden, und so die Schwebung auflösen.

Eine höhere Auflösung ermöglicht es der FFT (Schnellen Fourier-Transformation), zwischen den beiden interagierenden Frequenzen zu unterscheiden und einen Peak in zwei unterschiedliche Peaks umzuwandeln. Diese klarere Trennung hilft Ihnen, sich auf die richtige Schwingungsquelle zum Auswuchten zu konzentrieren.

Warum die Erhöhung der Auflösungslinien Frequenzen bei der Schwingungsschwebung trennt

Die Erhöhung der Auflösungslinien reduziert den Abstand zwischen jedem Punkt im Frequenzspektrum, sodass Sie kleine Frequenzunterschiede sehen können, die zuvor vermischt waren. Diese Trennung hilft Ihnen, die genauen Frequenzen zu lokalisieren, die die Schwebung verursachen.

Wie die Schwebungsperiode den Frequenzunterschied offenbart

Die Periode der Schwebung liefert wertvolle Informationen über den Frequenzunterschied zwischen zwei Schwingungsquellen. Wenn zwei Schwingungssignale in der Frequenz nahe beieinander liegen, kann das Zeitintervall zwischen den Peaks des Schwebungseffekts — bekannt als Periode — zur Berechnung des Frequenzunterschieds verwendet werden.

Wenn Sie beispielsweise zwei Signale haben, eines bei 40 Hz und eines bei 41 Hz, würde die Periode der Schwebung 1 Sekunde betragen. Dies liegt daran, dass der Unterschied zwischen den beiden Frequenzen 1 Hz beträgt, was bedeutet, dass sich die durch die Schwebung verursachten Amplitudenfluktuationen jede Sekunde wiederholen.

Diese Beziehung lässt sich wie folgt zusammenfassen:

T ist die Periode der Schwebung (in Sekunden)

• F₁ und F₂ sind die beiden Frequenzen (in Hz)

Indem Sie einfach die Periode der Schwebung in einer Umgebung hören, können Sie den Frequenzunterschied zwischen zwei Quellen abschätzen. Wenn Sie beispielsweise beobachten, dass die Schwebung alle 2 Sekunden auftritt, würde dies darauf hinweisen, dass der Unterschied zwischen den beiden Frequenzen 0,5 Hz beträgt. Diese Technik ermöglicht es Schwingungsanalytikern, schnelle Beurteilungen vorzunehmen, ohne die Frequenz jedes Signals direkt messen zu müssen.

Das Verständnis der Schwebungsperiode hilft dabei zu erkennen, wie genau zwei Schwingungsquellen in der Frequenz übereinstimmen, was wiederum bei der Diagnose der Grundursache des Schwingungsproblems und bei den notwendigen Korrekturen zum Auswuchten hilft.

Die Rolle des Optischen Sensors (Key Phasor)

Der Key Phasor (oder optische Sensor) ist auch während des Auswuchtprozesses wichtig. Er wird normalerweise auf der Welle der auszuwuchtenden Maschine platziert. Da er direkt montiert ist, erkennt der Sensor die tatsächliche Rotationsfrequenz der Maschine, unbeeinflusst von benachbarten Schwingungen oder Schwebungen. Dies hilft, die richtige Frequenz zum Auswuchten zu isolieren.

Sobald die beiden Frequenzen getrennt und die tatsächliche Frequenz vom Key Phasor identifiziert wurde, stabilisiert sich die Phase und die Schwebung stört nicht mehr. An diesem Punkt kann das Auswuchten reibungslos fortgesetzt werden.

Fazit

Schwingungsschwebung kann ein herausforderndes Problem bei der Schwingungsanalyse und beim Auswuchten sein, aber mit dem richtigen Ansatz kann es gelöst werden. Durch die Erhöhung der Auflösung in Ihrer Analyse können Sie die interferierenden Frequenzen trennen und ein genaues, zuverlässiges Auswuchten erreichen. Es ist nicht notwendig, Maschinen abzuschalten oder größere Anpassungen vorzunehmen — allein die Erhöhung der Auflösung kann die Auswirkungen der Schwebung eliminieren.

Denken Sie daran: Bei der Bewältigung von Schwingungsschwebung ist die Erhöhung der Auflösung der Schlüssel zu besserer Diagnose und gleichmäßigerer Maschinenleistung, selbst in den schwierigsten Fällen.