analýza Vibrací vám pomůže sledovat a detekovat problémy pomocí vibrací údajů. Přečtěte si o metodice analýzy vibrací, nástrojích a technikách, metodách měření analýzy vibrací a dalších.

co je vibrační analýza?

analýza vibrací je definována jako proces měření úrovní vibrací a frekvencí strojů a poté pomocí těchto informací analyzovat, jak zdravé jsou stroje a jejich součásti. Zatímco vnitřní fungování a vzorce používané k výpočtu různých forem vibrací se mohou komplikovat, vše začíná pomocí akcelerometru k měření vibrací. Kdykoli běží kus stroje, vytváří vibrace. Akcelerometr připojený k zařízení generuje napěťový signál, který odpovídá množství vibrací a frekvence vibrací stroje vyrábí, obvykle kolikrát za sekundu nebo minutu vibrace vyskytuje.

Všechny údaje získané z akcelerometru jde přímo do sběrače dat (software), který zaznamenává signál buď jako amplituda vs. čas (tzv. time waveform), amplituda vs frekvence (známý jako rychlá Fourierova transformace), nebo obojí. Všechna tato data jsou analyzována pomocí počítačového programu algoritmy, což je analyzován inženýry nebo vyškolení analytici vibrací k určení zdravotních zařízení a identifikovat případné hrozící problémy, jako je uvolnění, nevyváženost, nesouosost, mazání, problémy a další. Analýza vibrací může detekovat problémy, jako jsou:

• Nerovnováha
• Ložiska selhání
• Mechanické uvolnění
• Vychýlení
• Rezonanční a vlastní frekvence
• Elektrické motorické poruchy
• Ohnuté hřídele
• Převodovka selhání
• Prázdný prostor nebo bublinek (kavitace) v pumpy
• Kritické rychlosti

Rozdělovače a seřízení a údržbu poskytovatelem školení VibrAlign používá příklad brát průmyslový ventilátor, vyjmutí ventilátoru ostří a začíná to. Jak se dalo očekávat, ventilátor vibruje kvůli nevyváženému kolečku ventilátoru. Tato nevyvážená síla nastane jednou za otáčku ventilátoru. Dalším příkladem může být poškozená ložiska dráhy způsobuje ložisko válečkové generovat vibrace při každém kontaktu s protistřepinovou (podobně jako výmol na silnici). Pokud tři ložiskové válečky zasáhnou spall na otáčku, měli byste vidět vibrační signál trojnásobku rychlosti chodu ventilátoru.

Analýza Vibrací Metodika

Zatímco akcelerometry jsou stále nejběžnější nástroj používaný sbírat vibrace dat, moderní technologie a vylepšené senzorové technologie umožnily bezkontaktní, vysokorychlostní laserové senzory, které mohou odhalit problémy, akcelerometry nemůže. To umožňuje přesnější a více lokalizované analýzy a otevírá analýza vibrací více metodiky. Analýza vibrací je obecně rozdělena do čtyř principů a každý princip vám poskytuje konkrétní informace o pracovních podmínkách a vlastnostech vibračních částí.

1. Časové doméně: Když se vibrace, signál se zvedl ze snímače (zařízení, které konvertuje fyzikální veličiny na elektrický signál) a zobrazí se na obrazovce osciloskopu, je tzv. waveform. Tento signál je v časové oblasti. Časová doména je amplituda vynesena proti času. Zatímco většina problémů s vibracemi stroje je detekována pomocí analýzy spektra, některé typy jsou snadněji vidět ve tvaru vlny.
2. frekvenční doména: když je dříve popsaný průběh podroben spektrální analýze, konečným výsledkem je obraz frekvence vs. amplituda, známá jako spektrum. Spektrum je ve frekvenční oblasti, jako vibrace je v časové oblasti. Většina hloubkové analýzy vibrací strojů se provádí ve frekvenční oblasti nebo pomocí analýzy spektra.
3. společná doména: protože vibrační signály se mění s časem, může být užitečné vypočítat více než jedno spektrum najednou. K tomu lze použít společnou techniku nazvanou Gabor-Wigner-Wavelet. Tato technika se používá k výpočtu variací rychlé Fourierovy transformace (popsané níže), včetně krátkodobé Fourierovy transformace (STFT).
4. Modální analýza: Modální analýza bere naměřené funkce frekvenční odezvy kusu stroje a vloží je do počítačového modelu. Počítačový model lze zobrazit s animacemi všech různých vibračních režimů. Model lze upravit buď přidáním nebo odebráním věcí, jako je hmotnost nebo tuhost, abyste viděli účinky.

mimo tyto čtyři základní principy leží četné formy analýzy, výpočtů a algoritmů používaných k určení různých aspektů analýzy vibrací. Mezi ně patří:

• časový průběh: časový průběh je zrychlení vs. čas zobrazený jako tabulky a grafy. Časové průběhy ukazují krátký časový vzorek surových vibrací, odhalující stopy stavu strojů, které nejsou vždy jasné ve frekvenčním spektru. Metoda využití vibračních signálů časového průběhu jako nástroje pro analýzu vibrací je pomocí FFT.



• rychlá Fourierova transformace (FFT): FFT je definován jako algoritmus používaný k výpočtu spektra z časového průběhu. Jinými slovy, je to výpočet určený k rozdělení signálu na všechny jeho frekvence. Pokud si vzpomínáte časové domény a frekvenční domény uvedeno výše, FFT převede signál z časové domény do frekvenční domény. Rychlá Fourierova transformace se nejčastěji používá k detekci poruch stroje, jako je vychýlení nebo nevyváženost.
• měření fáze: když mluvíme o analýze vibrací, fáze je relativní Časový rozdíl mezi dvěma signály měřenými v jednotkách úhlu na rozdíl od času. Funguje to pouze v případě, že dva porovnávané signály mají stejnou frekvenci. Fázové měření se používá v tandemu s FFT k dešifrování poruch stroje, jako jsou volné části, vychýlení a nevyváženost.
• analýza objednávek: analýza objednávek je variací analýzy FFT a většinou se používá ke kvantifikaci vibrací strojů s různými otáčkami za minutu (RPM). Jinými slovy, analýza pořadí je frekvenční analýza, kde je frekvenční osa spektra zobrazena spíše v řádech otáček za minutu než v hertzech. Termín“ objednávky “ označuje frekvenci, která je násobkem referenční rychlosti otáčení. Pokud se například vibrační signál rovná dvojnásobku frekvence otáčení motoru, je pořadí dvě.
• výkonové spektrální hustoty (PSD): výkonové spektrální hustoty se vypočte vynásobením amplitudy z FFT tím, že jeho různé formy normalizovat to s frekvencí bin šířka (bin šířka týká skupinových x-osa hodnot). Myslete na PSD jako na „náhodné“ vibrace nebo pohyb na mnoha různých frekvencích. PSD přesně porovnává náhodné vibrační signály, které mají různé délky signálu.



• analýza obálky: Obálková analýza je forma vibrační analýzy, která dokáže detekovat nárazy s velmi nízkou energií často skryté jinými vibračními signály. Je to populární diagnostický nástroj pro poškozené zuby ozubených kol a válečková ložiska.
• Orbit: oběžná dráha je definována jako děj objímky nesoucí středovou osu. Měří se umístěním dvou sond do ložiskového pouzdra o 90 stupňů od sebe. Data z těchto sond mohou být zobrazena digitálně a použita k detekci vibrací hřídele způsobených vířením oleje-vířením oleje uvnitř, což způsobuje pohyb žurnálu.
• rezonanční analýza: Rezonanční analýza identifikuje všechny přirozené vibrace a frekvence ve strojích. Přítomnost rezonance znamená vysoké vibrace, které by mohly dosáhnout škodlivých úrovní.

Kategorie Měření Vibrací

• Celková úroveň vibrací: můžete Si myslíte, že kontrola celkové úrovně vibrací, jako „hrubé check“ na stroji. Pocitem stroje rukou můžete určit obecný pocit, zda běží zhruba v širokém frekvenčním pásmu. Tato počáteční kontrola je nejlepší u rotačních strojů, zejména vysokorychlostních strojů. Obvykle se nevztahuje na vratné stroje.
• spektrální analýza vibrací: spektrální analýza je proces transformace signálu z časové oblasti do frekvenční oblasti. Často se to provádí pomocí FFT. Signál je analyzován, aby se určily jakékoli podstatné frekvence přicházející ze součástí stroje. Tam, kde je vrchol ve frekvenčním signálu, to je pravděpodobný zdroj vibrací. Běžné aplikace pro spektrální analýzu zahrnují rychlost otáčení hřídele nebo to, jak často dochází k záběru zubů na dvojici ozubených kol.
• diskrétní monitorování frekvence: Pokud potřebujete monitorovat konkrétní součást uvnitř stroje, diskrétní monitorování frekvence měří úroveň vibrací generovanou na určité frekvenci,kterou by tato součást očekávala. Například, pokud se chcete podívat do určitého hřídele ve stroji, obrátili byste monitorování na rychlost otáčení tohoto stroje. Diskrétní frekvence se vypočítá pomocí algoritmu FFT.
• Shock pulse monitoring: Shock pulse monitoring je prediktivní technika údržby, která monitoruje ložiska valivých prvků pomocí ručního nástroje. Ruční přístroj vydává přirozenou frekvenci, která je vzrušena otřesy nebo vibracemi generovanými valivými ložisky. Jinými slovy, když se dva kusy kovu navzájem dotýkají, zatímco jsou v pohybu, vznikají rázové vlny z nárazu, který prochází kovem. Tato rázová vlna se používá při monitorování rázových Pulzů.
• kurtosis measurement: Kurtosis vám dává míru“ spikedness “ náhodného signálu. Signály s vyšší hodnotou kurtosis mají více vrcholů, které jsou větší než trojnásobek kořenové střední čtvercové hodnoty (RMS) signálu. Při analýze vibrací se kurtóza používá k monitorování vývoje únavy ve valivých ložiscích jednoduchým nástrojem.
• průměrování signálu: protože se signály mění s časem, je průměrování signálu důležité v analýze spektra, protože určuje úroveň signálu na každé frekvenci. Je to zvláště důležité pro nízkofrekvenční měření, protože k získání staticky přesného odhadu spektra potřebují delší průměrnou dobu. Průměrování signálu se často používá při sledování rychlostního stupně ve vztahu k jeho rychlosti otáčení. V tomto příkladu vám průměrování signálu ukáže cyklické působení každého zubu v převodovce. Pokud má zub velkou trhlinu, byl by detekován kvůli jeho zvýšené flexibilitě.
• analýza Cepstrum: Původně vynalezen charakterizovat seismické ozvěny produkován zemětřesení a výbuchy bomb, cepstrum se používá k podívat na opakované vzory ve spektru. Opakované vzory ve spektru jsou vnímány jako jednu nebo dvě součásti v cepstrum s více sad postranním pásmům, což může být matoucí. Cepstrum odděluje tyto postranní pásma jako způsob, jakým spektrum odděluje opakující se Časové vzory ve tvaru vlny. Analýza Cepstrum je často využívána podívat se na interakce mezi frekvencí otáčení ostrých rotory a čepel procházející frekvenci. Dalším příkladem je zkoumání kmitočtů záběru zubu ozubeného kola a otáček ozubeného kola.

Analýza Vibrací, Měření Parametry

Všechny tyto analýzy vibrací techniky pomoci identifikovat tři hlavní parametry: zrychlení, rychlost (RMS) a posunutí. Každý z těchto parametrů zdůrazňuje určité frekvenční rozsahy svým vlastním způsobem a může být analyzován společně pro diagnostiku problémů. Podívejme se na každý parametr.

• zrychlení: zrychlení klade větší důraz na vysoké frekvence. Signál zrychlení však není exkluzivní. Signál zrychlení lze převést na rychlost nebo posunutí.
• posunutí: stejně jako zrychlení klade větší důraz na vysoké frekvence, posunutí se dívá na nízké frekvence. Měření posunutí se obecně používají pouze při zkoumání širokého obrazu mechanických vibrací. Posunutí můžete použít k odhalení nevyváženosti v rotující části kvůli značnému množství posunutí při rotačních frekvencích hřídele stroje.
• rychlost: rychlost souvisí s ničivou silou vibrací, což z ní činí nejdůležitější parametr. Klade stejný význam na vysoké i nízké frekvence. Efektivní hodnota rychlosti (měřená v rozmezí 10 až 10 000 Hz) obvykle vykazuje nejlepší známku závažnosti vibrací. RMS se vypočítá vynásobením amplitudy píku 0,707.

níže je uveden příklad toho, jak vypadá zrychlení, posunutí a rychlost na stejném signálu. Můžete vidět některé vrcholy na stejných frekvencích, ale každý má různé amplitudy. To je dobrý vizuál toho, jak každý parametr přiřazuje různý význam frekvenčním rozsahům.

Analýza Vibrací Nástroje a Technologie

moderní technologie, zejména pokrok v bezdrátové technologii, se značně zlepšila jak vibrace analytici sbírat, interpretovat a sdílet data. Dnes jsou analyzátory vibrací extrémně přenosné, komunikují s chytrými telefony a tablety v reálném čase a mohou generovat FFT v extrémně vysokém rozlišení. Mnoho společností vibračních nástrojů vyvíjí své vlastní aplikace pro vzájemnou komunikaci.

Další formou pokročilé technologie, kterou uvidíte s nástroji pro tlumočení analýzy vibrací, je 3D simulace vibrací strojního zařízení. Stručně řečeno, tento typ softwaru zveličuje pohyby vyvolané vibracemi ve 3D modelu, takže si můžete představit síly, které ovlivňují Váš stroj během jeho provozu.

Některé analýzy vibrací nástroje společnosti nabízejí databáze s tisíci ložiska chyba frekvence předinstalované, které vám pomohou identifikovat určité chyba frekvence pro vaše ložiska. Některý software může nepřetržitě sledovat geometrii vašich valivých prvků a varovat vás, když mohou nastat možné předčasné poruchy.

stejně Jako u většiny pokročilých technologií, většina vibrací, analýza dat je automaticky nahrát do cloudu a je k dispozici na vašem mobilním zařízení, počítači nebo přímo z vašeho prohlížeče. To je zvláště užitečné, pokud provádíte analýzu vibrací jako konzultant třetí strany, takže můžete volně sdílet spektra se svými klienty.

Výhody Kontinuální Sledování Vibrací

metody a nástroje popisované v tomto článku jsou nejen skvělé pro stanovení, co je špatného vybavení nebo strojního zařízení (reaktivní), ale také mohou být použity k zachycení problémy dříve, než mohou způsobit značné prostoje (proaktivní). Pomocí analýzy a monitorování vibrací můžete kvantitativně zkoumat strukturální slabost nebo uvolnění, uvolnění rotujících součástí a to, zda je přítomna rezonance.

při správné implementaci vám nepřetržité monitorování vibrací pomůže optimalizovat výkon strojů. S pomocí moderní technologie, můžete využít kontinuální měření vibrací na různých zařízení v reálném čase a data odeslána přímo do vašeho smartphonu, tabletu nebo počítače prostřednictvím cloudu.

• monitorovat kritická zařízení: Kritické vybavení je jakýkoli kus zařízení nebo stroje, které by mohly způsobit, že budete mít velký finanční zásah, pokud by došlo k selhání. Nepřetržité monitorování vibrací pomáhá detekovat nesrovnalosti ve spektru vibrací, které mohou odhalit problémy s mazáním a vady ložisek ještě předtím, než se objeví závažné problémy.
• monitorujte silně používané zařízení: Mnoho zařízení pracuje 24/7, zastavuje se pouze měsíčně nebo čtvrtletně kvůli běžné údržbě. Zastavení více než to může stát závod značné množství peněz. Online nepřetržité monitorování vibrací pomáhá sledovat stav silně používaných strojů nebo problémových strojů a zasílá upozornění, když se tento stav změní.
• monitorujte obtížně přístupná zařízení: provádění údržby na zařízeních umístěných na těžko přístupných místech je obtížné. Stroje na střechách, chladicí věže a ty, které působí ve vysokoteplotní oblasti mohou být průběžně sledovány vibrace abnormality, což umožňuje údržbu je třeba udělat ve vhodnou dobu. Tím se zabrání neplánovaným prostojům a zaměstnanci údržby se zbytečně nedostanou do těchto míst.

Případová studie analýzy vibrací

nástroje a techniky používané v procesu analýzy vibrací mohou být na papíře trochu matoucí, takže se podívejme na příklad z IVC Technologies v reálném světě. Tato konkrétní případová studie zkoumá testování vzduchotechnické jednotky ve farmaceutickém zařízení. Jednotka je potřebná pro provoz dvou přívodních ventilátorů v kapacitě, aby splňovala uzavřené požadavky na průtok vzduchu. Vzduchotechnická jednotka má dva ventilátory s přímým spojením, z nichž každý je vybaven motorem o výkonu 150 koní. Počáteční hodnocení jednotky ventilátoru ukázalo, že jednotka běží normálně, když běžel jeden ventilátor, ale jakmile byl druhý ventilátor zapnutý, problémy s vibracemi se projevily v určitých nastavených bodech.

analýza vibrací odhalila, že jakmile byl ventilátor č. 2 zapnutý, došlo k mírnému zvýšení amplitudy vibrací ve všech třech bodech měření, zatímco ventilátor č. 1 zůstal stejný. Testování ukázalo, že nejvyšší amplituda se objevil v motoru vnější vertikální na 0.456 palců za sekundu, s dominantním vrcholem na 841 cyklů za minutu, podle IVC Technologií. To naznačovalo, že problémem může být strukturální rezonanční vibrace, protože spektrální data nevykazovala žádné jiné známky mechanických problémů.

*Informace z IVC Technologie, vzduchotechnické Jednotky Případová Studie

Jako konzultant, IVC Technologií doporučuje společnost zkontrolujte, zda není rám struktury a dynamického tlumiče ventilátoru Č. 2. Pro další lokalizaci a analýzu rezonančních vibrací byl také doporučen nárazový test.