Mechanische trillingen LES 6 SPECTRALE EN CEPSTRALE ANALYSETECHNIEKEN

Mechanische trillingen LES 6 – SPECTRALE EN CEPSTRALE ANALYSETECHNIEKEN Patrick Guillaume E-mail: patrick. guillaume@vub. ac. be Tel. : 02/6293566 Faculty of Engineering Department of Mechanical Engineering ACOUSTICS & VIBRATION RESEARCH GROUP Pleinlaan 2 • B-1050 Brussel • Belgium avrg@vub. ac. be • http: //avrg. vub. ac. be 1 2/25/2021 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005

Time or Frequency Domain Analysis? Frequency Time Spectrum analysis Cepstrum analysis 2 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

time (s) Active/Passive Frequency Components frequency (Hz) 3 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

speed (RPM) Active/Passive Frequency Components frequency (Hz) 4 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Onbalans Statisch en dynamisch Kenmerken: 5 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Onbalans: karakteristieke frequentie Amplitude Fase 6 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Onbalans: voorbeeld Turbine-reductor-alternator groep 3. 2 mm/s bij 215 Hz = Rotatiefrequentie turbinerotor 7 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Uitlijningsfouten Ashoekfouten, radiale fouten, … axiale component 8 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Uitlijningsfouten: radiale fout 9 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Uitlijningsfouten: ashoekfout 10 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Uitlijningsfouten: voorbeeld Turbine-compressor 3 mm 11 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Uitlijningsfouten: voorbeeld Motor-multiplicator 81 Hz 12 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Het loskomen van onderdelen Loskomen van de lagerkap 13 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Het loskomen van onderdelen Ontstaan van 2 e, 3 e, 4 e, 5 e en zelfs 6 e harmonische Tweede orde Vierde orde 14 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwielen: karakteristieke frequentie Tandfrequentie ft = z 1. f 1 = z 2. f 2 15 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwielen: karakteristieke frequenties Tandfrequentie: invloed van de slijtage 16 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwielen: modulaties 17 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Modulaties 18 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Modulaties Niet zuiver harmonisch CONVOLUTIE 19 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwielen: modulaties 20 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwieloverbrengingen: voorbeelden Uniforme slijtage 5393 Hz 21 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwieloverbrengingen: voorbeelden Niet-uniforme slijtage modulatie = 81 Hz 22 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Tandwieloverbrengingen: voorbeelden Afbreken van een tand 81 Hz Twee tandwielen met draaifrequentie: 74 en 81 Hz Afbreken tand = onbalans 23 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Aërodynamische instabiliteit Aërodynamische krachten fschoep = n. fr 20 100 Hz 2000 Hz 24 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Aërodynamische instabiliteit Turbulentie Cavitatie – wat? Implosie van luchtbelletjes => random – wat? Omkeren van de luchtstroom Pompen (surge) 25 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Wentellagers 26 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Wentellagers (en tandwielen) 27 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Wentellagers: karakteristieke frequenties 28 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Wentellagers: voorbeeld N = 30 d = 2. 56 cm D = 35. 4 cm = 10° f = 1. 74 Hz f. K = f. B = f. U = f. I = 0 10 20 30 0. 8 Hz 12 Hz 24 Hz 28 Hz 40 50 29 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 60 70 80 90 100 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Glijlagers: instabiliteit Hydrodynamische instabiliteit oliewervels met frequentie = 1/2 draaifreq. (48 %) 30 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Glijlagers: parameters kleine last excessieve sleet verhoging viscositeit “Oil whip” frequentieonafhankelijk 31 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Glijlagers: voorbeeld Buigingskritische snelheid tussen 3000 en 3800 tr/min 32 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Rotorproblemen fdraaiveld = 50 Hz/n (n poolparen) frotor f = slipfrequentie Gebroken rotorgeleider modulatie op 2 n. fslip 33 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Rotorproblemen: voorbeeld Vierpolige inductiemotor toerental: 1462 tr/min fslip = 25 - 24. 37 = 0. 63 Modulatie: 4 x 0. 63 = 2. 52 Hz 34 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Scheuren in de as Vermoeiing scheuren stijfheid 35 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Voorbeelden uit de praktijk Motor-pomp-reductor 100 tanden 1800 tr/min 300 tanden 8 bladen fmotor = 30 Hz fpomp = 10 Hz f tand = 3000 Hz fschoep = 80 Hz + modulaties. . . 36 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Voorbeelden uit de praktijk Uitlopen van stoomturbine-overbrenging-ventilator groep Opstarten < 3 Mils, p-p Uitlopen > 8 Mils, p-p 37 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Trillings-Diagnose-Tabel 38 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Cepstrum 39 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel

Cepstrum 40 MECHANISCHE TRILLINGEN, LES 6, 2005 Acoustics & Vibration Research Group Vrije Universiteit Brussel