Onverwachte trillingen en geluid betekenen niet altijd dat een motor of variabele frequentieaandrijving defect is. In sommige industriële machines kan de apparatuur bij de meeste snelheden soepel draaien, maar binnen een bepaald snelheidsbereik beginnen te schudden, zoemen of sterk trillen. Zodra de motor dat bereik passeert, kunnen de trillingen weer afnemen.

Dit gedrag is vaak gerelateerd aan mechanische resonantie. Begrijpen waarom resonantie optreedt en hoe VFD skip frequency control werkt, kan ingenieurs helpen trillingen te verminderen, mechanische componenten te beschermen en de betrouwbaarheid van apparatuur te verbeteren.

Wat is mechanische resonantie?

Elke mechanische structuur heeft één of meer natuurlijke frequenties. Deze zijn afhankelijk van factoren zoals massa, stijfheid, vorm, montage methode, schachtlengte, koppeling ontwerp en ondersteunende structuur.

Wanneer een externe kracht een machine herhaaldelijk op of nabij een van zijn natuurlijke frequenties exciteert, kunnen de trillingen veel sterker worden. Dit effect wordt mechanische resonantie genoemd.

In een motor-aangedreven systeem kan de excitatie afkomstig zijn van roterende onbalans, schachtverkeerde uitlijning, koppelingen, ventilatoren, riemen, tandwielen, pompen, lagers of de aangedreven machine zelf. Een kleine trilling die bij één snelheid acceptabel is, kan ernstig worden wanneer de excitatie frequentie de natuurlijke frequentie van het mechanische systeem nadert.

Bijvoorbeeld, een ventilator kan soepel draaien op 30 Hz en 45 Hz, maar aanzienlijke trillingen vertonen rond 38 Hz. De motor is mogelijk niet overbelast en de VFD meldt mogelijk geen fout. Het probleem verschijnt omdat dat werkingspunt een resonantiefrequentie exciteert in de ventilator, het frame, het kanaal of de montage structuur.

Hoe beïnvloedt motorsnelheid resonantie?

Een variabele frequentieaandrijving regelt de motorsnelheid door de uitgangsfrequentie te veranderen. Naarmate de frequentie toeneemt, passeren de motor en de aangesloten machine een breed scala aan rotatiesnelheden.

Deze flexibiliteit verbetert de procescontrole, maar betekent ook dat de apparatuur een snelheidsbereik kan binnengaan dat zelden werd bereikt tijdens bedrijf met vaste snelheid. Als die snelheid overeenkomt met een mechanisch resonantiepunt, kunnen trillingen en geluid toenemen.

De relatie is niet altijd één-op-één. Tandwieloverbrengingsfrequentie, bladovergangsfrequentie, riemtrillingen, motorharmonischen en andere krachten kunnen de machine ook exciteren. Daarom moet de door de VFD weergegeven frequentie worden behandeld als een werkingsreferentie in plaats van de enige mogelijke oorzaak van trillingen.

Wat is skip frequency control?

Skip frequency control, ook wel jump frequency of dangerous frequency avoidance genoemd, stelt de VFD in staat om continu bedrijf binnen geselecteerde frequentiebanden te vermijden.

Nadat een resonantiebereik is geïdentificeerd, kan de technicus een lagere en hogere limiet daaromheen instellen. Wanneer het frequentiecommando door dit bereik gaat, gaat de VFD naar de volgende toegestane werkfrequentie in plaats van op het resonantiepunt te blijven.

Bijvoorbeeld, als er sterke trillingen optreden tussen 37 Hz en 39 Hz, kan het skip frequency bereik rond dat gebied worden geconfigureerd. Als de operator een commando geeft binnen de verboden band, zal de aandrijving werken op een toegestane frequentie daarbuiten, afhankelijk van de besturingslogica en de frequentierichting.

De motor kan nog steeds kortstondig door het skip bereik gaan tijdens acceleratie of deceleratie. Het doel is om te voorkomen dat de machine continu werkt op de frequentie die buitensporige trillingen veroorzaakt.

Hoe moet een skip frequency bereik worden ingesteld?

Skip frequency instellingen moeten gebaseerd zijn op daadwerkelijke tests in plaats van giswerk. Tijdens de inbedrijfstelling kan de motorsnelheid geleidelijk worden verhoogd terwijl technici trillingen, geluid, stroom, lagertoestand en machinegedrag monitoren.

Zodra het problematische frequentiebereik is geïdentificeerd, kan een smalle skip band daaromheen worden ingesteld. De machine moet vervolgens opnieuw worden getest onder reële belasting, omdat veranderingen in materiaal, druk, spanning, installatieomstandigheden of mechanische belasting het resonantiepunt kunnen beïnvloeden.

Het skip bereik mag niet onnodig breed worden gemaakt. Een groot verboden bereik kan de procescontrole beperken of voorkomen dat de machine een belangrijke werkingssnelheid bereikt. Acceleratie- en deceleratie-instellingen moeten ook worden beoordeeld, zodat het systeem soepel door het resonantiegebied kan gaan zonder buitensporige mechanische schokken te veroorzaken.

Kan skip frequency control elk trillingsprobleem oplossen?

Skip frequency control is een nuttig operationeel hulpmiddel, maar het is geen vervanging voor mechanisch onderhoud.

Als trillingen worden veroorzaakt door beschadigde lagers, losse bouten, slechte funderingen, versleten koppelingen, rotor onbalans, schachtverkeerde uitlijning of onjuiste installatie, zal het vermijden van één snelheidsbereik het onderliggende probleem niet repareren. Deze fouten kunnen erger worden en uiteindelijk andere werkingssnelheden beïnvloeden.

De machine moet daarom worden geïnspecteerd voordat men vertrouwt op frequentie vermijding. Als de vereiste productiesnelheid direct binnen het resonantiebereik valt, kan een mechanische oplossing nodig zijn. Mogelijke maatregelen zijn het balanceren van roterende delen, het corrigeren van de uitlijning, het versterken van de structuur, het veranderen van de montage stijfheid, het toevoegen van demping of het herontwerpen van het transmissiesysteem.

Gebruik van VEIKONGVFD500 voor frequentie vermijding

VEIKONGVFD500 omvat dangerous frequency avoidance, waardoor het geschikt is voor compacte industriële machines die specifieke resonante werkingssnelheden moeten vermijden. De instelbare acceleratie- en deceleratie-functies kunnen de motor helpen om gevoeliger snelheidsbereiken soepeler te doorlopen.

DeVFD500 ondersteunt ook V/F-regeling en sensorloze vectorregeling, waardoor de besturingsmethode kan worden geselecteerd op basis van de motor en de belasting. Met standaard Modbus-communicatie, ingebouwde remunits, meerdere beschermingsfuncties en een compacte structuur, kan het worden overwogen voor textielmachines, druk- en verpakkingsapparatuur, voedselmachines, kunststofmachines, houtbewerkingsapparatuur, logistieke systemen en andere motor-aangedreven toepassingen.

Bij het toepassen van VEIKONGVFD500, moeten ingenieurs eerst identificeren of de trillingen verband houden met een specifieke werkfrequentie of een mechanisch defect. Met de juiste inspectie, parameterinstelling en belastingstests kan de skip frequency functie de machine helpen schadelijke resonantiegebieden te vermijden en stabielere werking te behouden.

Gerelateerde woorden:

VFD skip frequency control,

Mechanische resonantie in motorsystemen

Dangerous frequency avoidance