共振問題點的量測與研判技術(shù)！
傳統(tǒng)閃頻儀的測試應(yīng)用判斷共振
由于FFT技術(shù)的發(fā)展此種較花時間亦較不準(zhǔn)確的傳統(tǒng)技術(shù)已較不為現(xiàn)代精密技術(shù)所使用。
振動模式分析法
江蘇振迪檢測代理的振動分析儀在機器停機(或起動)時，利用Machine Tester 來掃描(Tracing)機器在各不同轉(zhuǎn)速下所激發(fā)出來之振動訊號，據(jù)以研判機器之振動模式。
要測試一部機器是否發(fā)生共振，及其共振頻率為何，理論上要對此機器輸入一可變頻率之激勵訊號，當(dāng)此激勵訊號之頻率調(diào)至與機器之自然振動頻率相合時，將引發(fā)此機器的共振現(xiàn)象，故由機器的Response變大可知此時所調(diào)之激勵訊號頻率即為機器之共振頻率。
激勵訊號之產(chǎn)生可用一個振動激勵器(shaker)裝在機器上達(dá)成目的，但因激勵器價昂，且對大型機器須使用更大能量者，故除設(shè)計上使用外，一般維護上之使用并不經(jīng)濟。
激勵訊號有一簡便的產(chǎn)生法，即當(dāng)機器停機下來時，在各個轉(zhuǎn)速背會有由機器轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的振動訊號，利用這些振動訊號即可用來激發(fā)機器的共振，若將停機之相角及振幅對轉(zhuǎn)速的變化在圖上劃出來，在此圖上可由相角變化180。及振幅出現(xiàn)峰值(peak)研判在此一轉(zhuǎn)速機器是否發(fā)生共振。
若已由Bode Diagram上得知此機器在某一轉(zhuǎn)速(f)時，將發(fā)生振，但因在此轉(zhuǎn)速下，機器轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的激勵訊號可能有好幾個，無法確定共振是由何者所引發(fā)的，此時即須利用一個濾波器來掃描共振時產(chǎn)生的peak的頻率成份，以確定引發(fā)共振之激勵訊號的頻率。
使用Machine Tester做振動模式分析時，可將濾波器的濾波頻率設(shè)定成轉(zhuǎn)速的倍數(shù)，因此可在Bode Diagram上分別劃出各(轉(zhuǎn)速倍數(shù))頻率的振幅大小，據(jù)以研判其共振所在位置，此種分析法又稱Order Analysis，下圖ｅ、ｆ為一臺空壓機馬達(dá)之Bode Diagram說明如后。
ｅ 相角－轉(zhuǎn)速圖
ｆ 振幅－轉(zhuǎn)速圖
上圖曲線Ｏ代表Machine Tester 設(shè)定于Overall 時所畫之Bode Diagram，１、２、３、４則表設(shè)定于Order Ratio 1/1、2/1、3/1、4/1時所畫之Bode Diagram。
圖中在33CPS及34CPS處Overall有peak出現(xiàn)，相角有明顯的變化（因機器Damping影響，相角相差90。未能達(dá)180。）顯示在此頻率有共振發(fā)生，再檢查 Order Ratio 2/1亦有此頻率之peak，故研判此33CPS及34CPS時之共振振動係由2倍轉(zhuǎn)速之訊號所激發(fā)，故知此機器有66Hz及68Hz之共振頻率。
敲擊激勵法
在機器靜止時，以鎚子敲擊機器之機體，利用敲擊時產(chǎn)生的沖訊號激發(fā)機器之自然振動，再利用振動分析儀，分析出其自然振動頻譜。
如以下圖示意，利用敲擊激勵法測得機器之共振頻譜后，再與機器運轉(zhuǎn)時之振動頻譜比較，若后者之主振peak與前者相近(如圖中機器運轉(zhuǎn)時一倍轉(zhuǎn)速之振動fo與自然振動第二個peak f2相近)，則此機器可能有共振的問題存在。
若要確定機器是否發(fā)生共振，及共振對機器振動狀況的影響程度，則須再將敲擊訊號頻譜與運轉(zhuǎn)時之振動頻譜在ＦＦＴ上加以運算，以求出其相干函數(shù)之頻譜。
相干函數(shù)頻譜ｒ2(ｆ)之大小表示兩頻譜在頻率為ｆ的訊號之相關(guān)性，
ｒ2(ｆ)=１時表兩訊號完全相關(guān)，ｒ2(ｆ)＝０時表兩訊號完全完全不相關(guān)。
如上圖ｉ所示頻譜之”波谷”ｒ2(ｆ0)＝0.2表示在ｆ0頻率下，敲擊訊號與機器運轉(zhuǎn)振動訊號有0.2的相關(guān)性，亦即機器運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的ｆ0頻率的振動有２０％由于機器的運轉(zhuǎn)造成而有８０％的振動動係由于機器本身的自然振動產(chǎn)生（共振引起）。
討 論
(1)旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)速以下的共振頻率可由停機之Overall Mode研判出來，但在轉(zhuǎn)速附近或轉(zhuǎn)速以上的共振頻率，則須要用到一個以上的Overall Mode才能研判出來。
(2)使用Order Analysis先決條件是機器運轉(zhuǎn)時會發(fā)生轉(zhuǎn)速倍數(shù)頻率的振動，來做為機器共振的激發(fā)訊號，一般旋轉(zhuǎn)機械運轉(zhuǎn)時最常發(fā)生一倍、二倍、
三倍的振動（不平衡、鬆動、對心等），故Order Ratio常使用1/1、2/1、3/1即已足夠。
(3) Order Ratio使用的愈高(Nm/Nd愈大)，則所能掃描的共振頻率范圍愈大，如Order Ratio取3/1，則停機時所劃出的Mode即從三倍轉(zhuǎn)速的頻率開 始掃描下來，亦即能看出三倍轉(zhuǎn)速頻率以下的各個共振頻率。
(4)直接用Machine Tester劃各振動Mode時，每停機一次僅能劃得一個Mode的曲線，為免機器連續(xù)多次起動停止易造成機器的傷害，可使用Date Recorder錄下停機的振動及轉(zhuǎn)速訊號，再用Machine Tester分別劃出各振動Mode圖形。
(5)使用敲擊激勵法研判機器之共振問題，不但較振動模式分析法為迅速、簡單，且不僅限于旋轉(zhuǎn)機械，對結(jié)構(gòu)物、管線等靜態(tài)機械亦能適用，為解決機械共振問題更強而有力的工具。
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