Vibrasjonsanalyse hjelper deg med å overvåke og oppdage problemer ved hjelp av vibrasjonsdata. Les om vibrasjonsanalysemetodikk, verktøy og teknikker, målemetoder for vibrasjonsanalyse og mer.

Hva Er Vibrasjonsanalyse?

Vibrasjonsanalyse er definert som en prosess for å måle vibrasjonsnivåer og frekvenser av maskiner og deretter bruke denne informasjonen til å analysere hvor sunn maskinene og deres komponenter er. Mens de indre arbeidene og formlene som brukes til å beregne ulike former for vibrasjon, kan bli kompliserte, begynner alt med å bruke et akselerometer for å måle vibrasjon. Hver gang et stykke maskiner kjører, gjør det vibrasjoner. Et akselerometer festet til maskinen genererer et spenningssignal som tilsvarer mengden vibrasjon og frekvensen av vibrasjon maskinen produserer, vanligvis hvor mange ganger per sekund eller minutt vibrasjonen oppstår.Alle data samlet inn fra akselerometeret går direkte inn i en datainnsamler (programvare), som registrerer signalet som enten amplitude vs tid (kjent som tidsbølgeform), amplitude vs frekvens (kjent som rask Fourier transform), eller begge deler. Alle disse dataene analyseres av dataprogramalgoritmer, som igjen analyseres av ingeniører eller trente vibrasjonsanalytikere for å bestemme maskinens helse og identifisere mulige forestående problemer som løshet, ubalanse, feiljustering, smøreproblemer og mer. Vibrasjonsanalyse kan oppdage problemer som:Mekanisk løshet

Distributør Og justering og vedlikehold opplæring leverandør vibralign bruker eksemplet på å ta en industriell Vifte, fjerne et vifteblad og starte Det opp. Som forventet vibrerer viften på grunn av et ubalansert viftehjul. Denne ubalanserte kraften vil oppstå en gang per revolusjon av viften. Et annet eksempel ville være et skadet lagerspor som forårsaker en lagerrulle for å generere vibrasjon hver gang den kommer i kontakt med spall (ligner en pothole på en motorvei). Hvis tre lagerruller treffer spall per revolusjon, bør du se et vibrasjonssignal på tre ganger viftenes løpehastighet.

Vibrasjonsanalysemetodikk

mens akselerometre fortsatt er det vanligste verktøyet som brukes til å samle vibrasjonsdata, har moderne teknologi og forbedret sensorteknologi tillatt for ikke-kontakt, høyhastighets lasersensorer som kan oppdage problemer akselerometre ikke kan. Dette gir en mer nøyaktig og mer lokalisert analyse, og åpner opp vibrasjonsanalyse til mer metodikk. Vibrasjonsanalyse er vanligvis delt inn i fire prinsipper, og hvert prinsipp gir deg spesifikk informasjon om arbeidsforholdene og egenskapene til de vibrerende delene.

1. tidsdomene: når et vibrasjonssignal hentes fra en transduser (enhet som konverterer en fysisk mengde til et elektrisk signal) og vises på skjermen til et oscilloskop, kalles det en bølgeform. Dette signalet er i tidsdomenet. Tidsdomenet er amplitude plottet mot tiden. Mens de fleste maskinvibrasjonsproblemer oppdages ved hjelp av spektrumanalyse, er det lettere å se noen typer i bølgeform.
2. Frekvensdomene: når bølgeformen diskutert tidligere blir utsatt for spektrumanalyse, er sluttresultatet et bilde av frekvens vs. amplitude, kjent som et spektrum. Spekteret er i frekvensdomenet som vibrasjonen er i tidsdomenet. Mest dyptgående analyse av maskinvibrasjon gjøres i frekvensdomenet eller ved hjelp av spektrumanalyse.Felles domene: fordi vibrasjonssignaler varierer med tiden, kan det være nyttig å beregne mer enn ett spektrum samtidig. For å gjøre dette kan en felles tidsteknikk kalt Gabor-Wigner-Wavelet benyttes. Denne teknikken brukes til å beregne variasjoner av rask Fourier transform (omtalt nedenfor), inkludert kort Tid Fourier transform (STFT).
3. Modal analyse: Modal analyse tar målte frekvensresponsfunksjoner av et stykke maskiner og setter dem inn i en datamodell. Datamodellen kan vises med animasjoner av alle de forskjellige vibrasjonsmodusene. Modellen kan justeres ved enten å legge til eller ta bort ting som masse eller stivhet for å se effektene.Utenfor disse fire grunnleggende prinsippene ligger mange former for analyse, beregninger og algoritmer som brukes til å bestemme ulike aspekter av vibrasjonsanalyse. Disse inkluderer:
   • tidsbølgeform: en tidsbølgeform er akselerasjon vs. tid vises som tabeller og tomter. Tid bølgeformer viser en kort tid prøve av rå vibrasjon, avslørende ledetråder til tilstanden til maskiner ikke alltid klart i frekvensspekteret. En metode for å bruke tid bølgeform vibrasjonssignaler som en vibrasjon analyseverktøy er VED hjelp AV FFT.

   

   • Fast Fourier Transform (FFT): FFT er definert som en algoritme som brukes til å beregne et spektrum fra en tidsbølgeform. Med andre ord er det en beregning som er ment å bryte ned et signal i alle dets frekvenser. Hvis du husker tidsdomene og frekvensdomenet som er omtalt ovenfor, konverterer FFT et signal fra tidsdomenet til frekvensdomenet. Rask Fourier-transformasjon brukes oftest til å oppdage maskinfeil som feiljustering eller ubalanse.Fasemåling: når vi snakker om vibrasjonsanalyse, er fase en relativ tidsforskjell mellom to signaler målt i vinkelenheter i motsetning til tid. Det fungerer bare hvis de to signalene som sammenlignes er av samme frekvens. Fasemåling brukes sammen MED FFT for å dechiffrere maskinfeil som løse deler, feiljustering og ubalanse.Ordreanalyse Er en variant AV FFT-analyse og brukes mest til å kvantifisere vibrasjoner av maskiner med varierende omdreininger per minutt (RPM). Med andre ord, ordreanalyse er frekvensanalyse hvor spektrumets frekvensakse er vist i ordrer AV RPM i stedet for hertz. Begrepet «ordrer» refererer til en frekvens som er et flertall av en referanserotasjonshastighet. For eksempel, hvis et vibrasjonssignal er lik to ganger frekvensen av motorens rotasjon, er rekkefølgen to.
   • Strømspektral tetthet (PSD): strømspektral tetthet beregnes ved å multiplisere amplituden FRA FFT med sine forskjellige former for å normalisere den med frekvensbunnbredden (binbredde refererer til de grupperte x-akseverdiene). TENK PÅ PSD som å se på «tilfeldige» vibrasjoner eller bevegelse på mange forskjellige frekvenser. PSD sammenligner nøyaktig tilfeldige vibrasjonssignaler som har forskjellige signallengder.

   

   • Konvoluttanalyse: Konvoluttanalyse er en form for vibrasjonsanalyse som kan oppdage virkninger med svært lav energi, ofte skjult av andre vibrasjonssignaler. Det er et populært diagnostisk verktøy for skadede tannhjul og rullelager.
   • Bane: banen er definert som et plott av en hylsebærende journals midtlinje. Det måles ved å plassere to sonder i lagerhuset 90 grader fra hverandre. Data fra disse sondene kan vises digitalt og brukes til å oppdage akselvibrasjoner forårsaket av oljevirvel-olje som virvler rundt inne, noe som får journalen til å bevege seg.
   • Resonansanalyse: Resonansanalyse identifiserer alle naturlige vibrasjoner og frekvenser i maskiner. Tilstedeværelsen av resonans betyr høy vibrasjon, som kan nå skadelige nivåer.

   Kategorier Av Vibrasjonsmåling

   • Samlet vibrasjonsnivå: Du kan tenke på å sjekke det generelle vibrasjonsnivået som en «grov sjekk» på en maskin. Ved å føle en maskin med hånden, kan du bestemme en generell følelse av om den kjører omtrent over et bredt frekvensbånd. Denne første sjekken er best på roterende maskiner, spesielt høyhastighetsmaskiner. Det er vanligvis ikke aktuelt for stempelmaskiner.spektralanalyse av vibrasjon: Spektralanalyse er prosessen med å transformere et signal fra tidsdomenet til frekvensdomenet. Det gjøres ofte ved HJELP AV FFT. Signalet analyseres for å bestemme eventuelle betydelige frekvenser som kommer fra maskinens komponenter. Hvor det er en topp i frekvenssignal, er det den sannsynlige kilden til vibrasjon. Vanlige bruksområder for spektralanalyse inkluderer rotasjonshastigheten til en aksel eller hvor ofte tannmasking skjer på et par girhjul.
   • Diskret frekvensovervåking: Hvis du trenger å overvåke en bestemt komponent i en maskin, måler diskret frekvensovervåking vibrasjonsnivået som genereres ved en bestemt frekvens som den komponenten forventes å generere. For eksempel, hvis du vil se på en bestemt aksel i en maskin, vil du slå overvåkingen til maskinens rotasjonshastighet. Diskret frekvens beregnes ved HJELP AV fft-algoritmen.
   • Shock pulse monitoring: Shock pulse monitoring er en forebyggende vedlikeholdsteknikk som overvåker rullelager med et håndholdt instrument. Det håndholdte instrumentet avgir en naturlig frekvens som er opphisset av støt eller vibrasjoner generert av rullende lagre. Med andre ord, når to metallstykker berører hverandre mens de er i bevegelse, utvikler sjokkbølger seg fra virkningen, som beveger seg gjennom metallet. Denne shockwave brukes i sjokkpulsovervåking. Kurtosis measurement: Kurtosis gir deg et mål på «spikedness» av et tilfeldig signal. Signaler med høyere kurtosis-verdi har flere topper som er større enn tre ganger signalets rotmiddelverdi (rms). I vibrasjonsanalyse brukes kurtosis til å overvåke tretthetsutvikling i rullende lagre med et enkelt instrument.Signal averaging: siden signaler endres med tiden, er signal averaging viktig i spektrumanalyse fordi det bestemmer nivået på signalet ved hver frekvens. Det er spesielt viktig for lavfrekvente målinger fordi de trenger en lengre gjennomsnittlig tid for å få et statisk nøyaktig estimat av spekteret. Signalgjennomsnitt brukes ofte i overvåking av et gir i forhold til rotasjonshastigheten. I dette eksemplet vil signalgjennomsnitt vise deg den sykliske virkningen av hver tann i giret. Hvis en tann har en stor sprekk, vil den bli oppdaget på grunn av økt fleksibilitet.Cepstrum analyse: opprinnelig oppfunnet for å karakterisere seismiske ekko produsert av jordskjelv og bombeeksplosjoner, brukes cepstrum til å se på de gjentatte mønstrene i et spektrum. Gjentatte mønstre i spekteret er sensed som en eller to komponenter i cepstrum med flere sett med sidebånd, som kan være forvirrende. Cepstrumen skiller disse sidebåndene som måten spekteret skiller repeterende tidsmønstre i bølgeformen. Cepstrum analyse brukes ofte til å se på interaksjoner mellom rotasjonsfrekvensen av bladede rotorer og bladpasseringsfrekvensen. Et annet eksempel er å undersøke tann tann meshing frekvenser og gir rotasjonshastigheter.

   Vibrasjonsanalyse Måleparametere

   Alle disse vibrasjonsanalyseteknikkene bidrar til å identifisere tre hovedparametere: akselerasjon, hastighet (rms) og forskyvning. Hver av disse parameterne understreker visse frekvensområder på egen måte og kan analyseres sammen for å diagnostisere problemer. La oss ta en titt på hver parameter.

   • Akselerasjon: Akselerasjon legger større vekt på høye frekvenser. Et akselerasjonssignal er imidlertid ikke eksklusivt. Akselerasjonssignalet kan konverteres til hastighet eller forskyvning. Forskyvning: akkurat som akselerasjon legger større vekt på høye frekvenser, ser forskyvning på lave frekvenser. Forskyvningsmålinger brukes vanligvis bare når man undersøker det brede bildet av mekaniske vibrasjoner. Du kan bruke forskyvning for å oppdage ubalanse i en roterende del på grunn av en betydelig forskyvning ved rotasjonsfrekvensene til maskinens aksel.
   • Hastighet: Hastighet er relatert til den ødeleggende kraften av vibrasjon, noe som gjør den til den viktigste parameteren. Det legger like stor vekt på både høye og lave frekvenser. VANLIGVIS viser rms-verdien av hastighet (målt i området 10 Til 10 000 Hz) det beste tegn på vibrasjonsgrad. RMS beregnes ved å multiplisere toppamplitude med 0,707.

   Nedenfor er et eksempel på hvilken akselerasjon, forskyvning og hastighet som ser ut på samme signal. Du kan se noen topper på samme frekvenser, men hver har forskjellige amplituder. Dette er en god visuell av hvordan hver parameter tildeler forskjellig betydning for frekvensområder.

   

   Vibrasjonsanalyseverktøy og Teknologi

   Avansert teknologi, spesielt fremskritt innen trådløs teknologi, har forbedret hvordan vibrasjonsanalytikere samler, tolker og deler data. I dag er vibrasjonsanalysatorer ekstremt bærbare, kommuniserer med smarttelefoner og tabletter i sanntid, og kan generere FFT i ekstremt høy oppløsning. Mange vibrasjonsinstrumentfirmaer utvikler egne apper for å kommunisere med hverandre.

   En annen form for avansert teknologi du vil se med vibrasjonsanalyse tolkningsinstrumenter opererer avbøyningsformer (ODS) 3D-simuleringer av maskinvibrasjoner. I et nøtteskall overdriver denne typen programvare vibrasjonsinducerte bevegelser i EN 3D-modell, slik at du kan visualisere kreftene som påvirker maskinen din mens den kjører.

   noen vibrasjonsanalyseinstrumentfirmaer tilbyr databaser med tusenvis av lagerfeilfrekvenser forhåndslastet for å hjelpe deg med å identifisere bestemte feilfrekvenser for lagrene dine. Noen programvare kan kontinuerlig overvåke geometrien til rulleelementene og advare deg når det kan oppstå for tidlige feil.

   som med den mest avanserte teknologien, blir de fleste vibrasjonsanalysedataene automatisk lastet opp til skyen og er tilgjengelig på mobilenheten, datamaskinen eller direkte fra nettleseren din. Dette er spesielt nyttig hvis du utfører vibrasjonsanalyse som tredjepartskonsulent, slik at du fritt kan dele spektra med kundene dine.

   Fordeler Med Kontinuerlig Vibrasjonsovervåking

   metodene og verktøyene som diskuteres i denne artikkelen, er ikke bare gode for å bestemme hva som er galt med et utstyr eller maskiner (reaktivt), men de kan også brukes til å fange problemer før de forårsaker betydelig nedetid (proaktiv). Ved hjelp av vibrasjonsanalyse og overvåking kan du se kvantitativt inn i strukturell svakhet eller løshet, roterende komponent løshet og om resonans er til stede.

   hvis implementert riktig, hjelper kontinuerlig vibrasjonsovervåking deg med å optimalisere maskinytelsen. Med bruk av moderne teknologi kan du ta kontinuerlige vibrasjonsavlesninger på ulike utstyr i sanntid og få dataene sendt direkte til smarttelefonen, nettbrettet eller skrivebordet via skyen.

   • Overvåke kritisk utstyr: Kritisk utstyr er noe utstyr eller maskin som kan føre til at du tar en stor økonomisk hit hvis en feil skulle oppstå. Kontinuerlig vibrasjonsovervåking bidrar til å oppdage avvik i vibrasjonsspekteret, noe som kan avsløre smøreproblemer og lagerfeil i god tid før store problemer oppstår.Monitor tungt brukt utstyr: Mange anlegg opererer 24/7, bare stoppe månedlig eller kvartalsvis for rutinemessig vedlikehold. Å stoppe mer enn dette kan koste anlegget en betydelig sum penger. Online kontinuerlig vibrasjonsovervåking hjelper til med å overvåke tilstanden til tungt brukte maskiner eller vanskelige maskiner og sender varsler når tilstanden endres.
   • Overvåk utstyr som er vanskelig å få tilgang til: Det Er vanskelig Å utføre vedlikehold på utstyr som ligger på vanskelige steder. Maskiner på hustak, kjøletårn og de som opererer i høytemperaturområder, kan overvåkes kontinuerlig for vibrasjonsavvik, slik at vedlikehold kan gjøres på et passende tidspunkt. Dette forhindrer uplanlagt nedetid og hindrer vedlikeholdspersonalet i å få unødvendig tilgang til disse stedene.

   Vibrasjonsanalyse Case Study

   verktøyene og teknikkene som brukes i vibrasjonsanalyseprosessen kan være litt forvirrende på papir, så la oss ta en titt på ET ekte eksempel fra IVC Technologies. Denne spesielle casestudien undersøker testing av en luftbehandlingsenhet i et farmasøytisk anlegg. Enheten er nødvendig for å kjøre to forsyningsvifter med kapasitet for å møte lukkede luftstrømskrav. Luftbehandlingsaggregatet har to direkte koblede vifter, hver utstyrt med en 150-horspower motor. Den første vurderingen av vifteenheten viste at enheten skulle kjøre normalt når en vifte kjørte, men når den andre viften ble slått på, viste vibrasjonsproblemer seg på bestemte settpunkter. Vibrasjonsanalyse viste at når fan no. 2 ble slått på, oppstod en liten økning i vibrasjonsamplitude over alle tre målepunktene, mens fan No. 1 forblir den samme. Testing viste at den høyeste amplitude dukket opp i motoren utenbordsmotor vertikal på 0,456 tommer per sekund, med en dominerende topp på 841 sykluser per minutt, ifølge IVC Technologies. Dette indikerte at problemet kan være en strukturell resonansvibrasjon, siden spektraldata ikke viste andre tegn på mekaniske problemer.

   Vibrasjonstestresultater
   (Begge Vifter Kjører Samtidig)

   Målepunkt	Vfd Hastighet	vifte #2	Vifte #1
   Vertikal Motor utenbordsmotor (mov)	55.6 hz	0.456 in./ Seg.	0.255 In./Sec.
   Motor Inboard Vertical (MIV)	55.6 Hz	0.347 In./Sec.	0.174 In./Sec.
   Motor Inboard Horizontal (MIH)	55.6 Hz	0.260 In./Sec.	0.96 In./Sec.

   *Informasjon Fra IVC Technologies Luftbehandlingsaggregat Case Study

   SOM konsulent ANBEFALTE IVC Technologies selskapet å inspisere rammens struktur og den dynamiske absorberen Til vifte nr.2. En bump test ble også anbefalt å videre lokalisere og analysere resonans vibrasjon.