Trillingsanalyse helpt u bij het monitoren en detecteren van problemen met behulp van trillingsgegevens. Lees meer over methoden voor trillingsanalyse, hulpmiddelen en technieken, meetmethoden voor trillingsanalyse en meer.

Wat Is Trillingsanalyse?

Trillingsanalyse wordt gedefinieerd als een proces voor het meten van de trillingsniveaus en-frequenties van machines en vervolgens aan de hand van deze informatie te analyseren hoe gezond de machines en hun componenten zijn. Terwijl de innerlijke werking en formules die worden gebruikt om verschillende vormen van trillingen te berekenen ingewikkeld kunnen worden, begint het allemaal met het gebruik van een versnellingsmeter om trillingen te meten. Elke keer dat een machine draait, maakt het trillingen. Een versnellingsmeter die aan de machine is bevestigd, genereert een spanningssignaal dat overeenkomt met de hoeveelheid trillingen en de trillingsfrequentie die de machine produceert, meestal hoeveel keer per seconde of minuut de trilling optreedt.

alle gegevens die met de versnellingsmeter worden verzameld, gaan rechtstreeks naar een gegevensverzamelaar (software), die het signaal registreert als amplitude vs.tijd (bekend als tijdgolfvorm), amplitude vs. frequentie (bekend als snelle fouriertransformatie), of beide. Al deze gegevens worden geanalyseerd door computerprogramma-algoritmen, die op hun beurt worden geanalyseerd door ingenieurs of getrainde trillingsanalisten om de gezondheid van de machine te bepalen en mogelijke dreigende problemen zoals losheid, onbalans, verkeerde uitlijning, smeerproblemen en meer te identificeren. Trillingsanalyse kan problemen zoals:

• Onbalans
• Lager fouten
• Mechanische losheid
• Uitlijning
• Resonantie en natuurlijke frequenties
• Elektrische motor storing
• Gebogen assen
• de Versnellingsbak fouten
• Lege ruimte of belletjes (cavitatie) in pompen
• Kritische snelheden

de Distributeur en de uitlijning en het onderhoud training provider VibrAlign gebruikt het voorbeeld van het nemen van een industriële ventilator, het verwijderen van een ventilator en het op te starten. Zoals verwacht trilt de ventilator door een onevenwichtig ventilatorwiel. Deze onevenwichtige kracht zal één keer per omwenteling van de ventilator optreden. Een ander voorbeeld is een beschadigd lagerspoor waardoor een lagerrol trillingen genereert telkens wanneer deze in contact komt met de spall (vergelijkbaar met een kuil op een snelweg). Als drie lagerrollen de spall raken per omwenteling, moet je een trillingssignaal zien van drie keer de loopsnelheid van de ventilator.

Trillingsanalysemethodologie

hoewel accelerometers nog steeds het meest gebruikte instrument zijn om trillingsgegevens te verzamelen, hebben moderne technologie en verbeterde sensortechnologie geleid tot contactloze lasersensoren met hoge snelheid die problemen kunnen detecteren die accelerometers niet kunnen detecteren. Dit maakt een nauwkeurigere en meer gelokaliseerde analyse mogelijk en opent trillingsanalyse voor meer methodologie. Trillingsanalyse is over het algemeen onderverdeeld in vier principes, en elk principe geeft u specifieke informatie over de arbeidsomstandigheden en kenmerken van de vibrerende onderdelen.

1. tijddomein: wanneer een trillingssignaal wordt opgepikt van een transducer (apparaat dat een fysieke grootheid omzet in een elektrisch signaal) en wordt weergegeven op het scherm van een oscilloscoop, wordt het een golfvorm genoemd. Dit signaal bevindt zich in het tijdsdomein. Het tijddomein is amplitude uitgezet tegen de tijd. Hoewel de meeste machine vibratie problemen worden gedetecteerd met behulp van spectrumanalyse, zijn sommige types gemakkelijker te zien in golfvorm.
2. frequentiedomein: wanneer de eerder besproken golfvorm aan spectrumanalyse wordt onderworpen, is het eindresultaat een beeld van frequentie vs. amplitude, bekend als een spectrum. Het spectrum bevindt zich in het frequentiedomein zoals de trilling zich in het tijddomein bevindt. De meeste diepgaande analyse van machinetrillingen gebeurt in het frequentiedomein of met behulp van spectrumanalyse.
3. gezamenlijk domein: omdat trillingssignalen met de tijd variëren, kan het nuttig zijn meer dan één spectrum tegelijk te berekenen. Om dit te doen, kan een gezamenlijke tijd techniek genaamd Gabor-Wigner-Wavelet worden gebruikt. Deze techniek wordt gebruikt om variaties van de snelle fouriertransformatie (hieronder besproken) te berekenen, met inbegrip van de korte fouriertransformatie (stft).
4. modale analyse: Modale analyse neemt gemeten frequentieresponsfuncties van een machine en plaatst ze in een computermodel. Het computermodel kan worden weergegeven met animaties van alle verschillende trillingsmodi. Het model kan worden aangepast door dingen zoals massa of stijfheid toe te voegen of weg te nemen om de effecten te zien.buiten deze vier basisprincipes liggen talrijke vormen van analyse, berekeningen en algoritmen die worden gebruikt om verschillende aspecten van trillingsanalyse te bepalen. Deze omvatten:
   • Tijdgolfvorm: een tijdgolfvorm is versnelling vs. tijd weergegeven als tabellen en percelen. Tijdgolfvormen vertonen een korte Tijdsteekproef van ruwe trillingen, die aanwijzingen geven over de toestand van machines die niet altijd duidelijk zijn in het frequentiespectrum. Een methode om trillingssignalen van tijdgolven te gebruiken als een trillingsanalysetool is met behulp van FFT.

   

   • Fast Fourier Transform (FFT): FFT wordt gedefinieerd als een algoritme dat wordt gebruikt om een spectrum te berekenen uit een tijdgolfvorm. Met andere woorden, het is een berekening bedoeld om een signaal op te splitsen in al zijn frequenties. Als u zich het hierboven besproken tijddomein en frequentiedomein herinnert, converteert FFT een signaal van het tijddomein naar het frequentiedomein. Snelle fouriertransformatie wordt meestal gebruikt voor het detecteren van machinefouten zoals verkeerde uitlijning of onbalans.
   • Fasemeting: wanneer het gaat om trillingsanalyse, is fase een relatief tijdsverschil tussen twee signalen gemeten in eenheden van hoek in tegenstelling tot tijd. Het werkt alleen als de twee signalen die worden vergeleken van dezelfde frequentie zijn. Fasemeting wordt gebruikt in combinatie met FFT om machinefouten zoals losse onderdelen, verkeerde uitlijning en onbalans te ontcijferen.
   • Ordeanalyse: Ordeanalyse is een variatie van FFT-analyse en wordt meestal gebruikt om trillingen van machines met verschillende omwentelingen per minuut (TPM) te kwantificeren. Met andere woorden, ordeanalyse is frequentieanalyse waarbij de frequentieas van het spectrum wordt weergegeven in volgorde van RPM in plaats van hertz. De term “orders” verwijst naar een frequentie die een veelvoud is van een referentierotatiesnelheid. Bijvoorbeeld, als een trillingssignaal gelijk is aan tweemaal de frequentie van de rotatie van de motor, is de volgorde twee.
   • Power spectral density (PSD): Power spectral density wordt berekend door de amplitude van de FFT te vermenigvuldigen met zijn verschillende vormen om deze te normaliseren met de frequentie bin breedte (bin breedte verwijst naar de gegroepeerde x-as waarden). Denk aan PSD als kijken naar “willekeurige” trillingen of beweging op veel verschillende frequenties. PSD vergelijkt nauwkeurig willekeurige trillingssignalen met verschillende signaallengtes.

   

   • envelop analyse: Envelopanalyse is een vorm van trillingsanalyse die effecten kan detecteren met een zeer lage energie die vaak wordt verborgen door andere trillingssignalen. Het is een populair diagnostisch hulpmiddel voor beschadigde tandwielen en rollagers.
   • baan: de baan wordt gedefinieerd als een plot van de middellijn van een sleeve met journaal. Het wordt gemeten door het plaatsen van twee sondes in de lagerbehuizing 90 graden uit elkaar. Gegevens van deze sondes kunnen digitaal worden weergegeven en worden gebruikt om schachttrillingen te detecteren die worden veroorzaakt door olie – werveling-olie die binnen ronddraait, waardoor het dagboek beweegt.
   • Resonantieanalyse: Resonantieanalyse identificeert alle natuurlijke trillingen en frequenties in machines. De aanwezigheid van resonantie betekent hoge trillingen, die schadelijke niveaus kunnen bereiken.

   categorieën van trillingsmetingen

   • totaal trillingsniveau: u kunt het algemene trillingsniveau vergelijken met een” ruwe controle ” op een machine. Door een machine met je hand te voelen, kun je een algemeen gevoel bepalen of het grofweg over een brede frequentieband loopt. Deze eerste controle is het beste bij roterende machines, met name bij hogesnelheidsmachines. Het is meestal niet van toepassing op zuigermachines.
   • spectrale analyse van trillingen: spectrale analyse is het proces van het transformeren van een signaal van het tijddomein naar het frequentiedomein. Het wordt vaak gedaan met behulp van FFT. Het signaal wordt geanalyseerd om substantiële frequenties te bepalen die afkomstig zijn van de componenten van de machine. Waar er een piek in frequentiesignaal is, is dat de waarschijnlijke bron van trillingen. Gemeenschappelijke toepassingen voor spectrale analyse zijn de rotatiesnelheid van een as of hoe vaak tand meshing optreedt op een paar tandwielwielen.
   • Discrete frequentiebewaking: Als u een specifiek onderdeel in een machine moet bewaken, meet discrete frequentiebewaking het trillingsniveau dat wordt gegenereerd bij een bepaalde frequentie die naar verwachting door dat onderdeel wordt gegenereerd. Bijvoorbeeld, als je in een bepaalde as in een machine wilt kijken, zou je de controle op de rotatiesnelheid van die machine draaien. Discrete frequentie wordt berekend met behulp van het FFT-algoritme.
   • Schokpolsbewaking: Schokpolsbewaking is een voorspellende onderhoudstechniek die rollagers met een handinstrument bewaakt. Het handinstrument geeft een natuurlijke frequentie af die wordt opgewekt door schokken of trillingen die worden gegenereerd door rollagers. Met andere woorden, wanneer twee stukken metaal elkaar raken terwijl ze in beweging zijn, ontstaan er schokgolven door de inslag, die door het metaal gaat. Deze schokgolf wordt gebruikt bij schokpols monitoring.
   • kurtose meting: kurtose geeft je een maat van de” spikedness ” van een willekeurig signaal. Signalen met een hogere kurtose waarde hebben meer pieken die groter zijn dan drie keer de wortel gemiddelde vierkante (RMS) waarde van het signaal. In trillingsanalyse wordt kurtose gebruikt om de vermoeidheidsontwikkeling in rollagers te controleren met een eenvoudig instrument.
   • Signaalgemiddelde: aangezien signalen met de tijd veranderen, is signaalgemiddelde belangrijk in spectrumanalyse omdat het het niveau van het signaal bij elke frequentie bepaalt. Het is vooral belangrijk voor laagfrequente metingen omdat ze een langere gemiddelde tijd nodig hebben om een statisch nauwkeurige schatting van het spectrum te krijgen. Signaalgemiddelde wordt vaak gebruikt bij de bewaking van een versnelling in relatie tot zijn rotatiesnelheid. In dit voorbeeld toont signaalgemiddelde de cyclische werking van elke tand in de versnelling. Als een tand heeft een grote scheur, zou worden gedetecteerd als gevolg van de verhoogde flexibiliteit.Cepstrum-analyse: cepstrum is oorspronkelijk uitgevonden om seismische echo ‘ s te karakteriseren die ontstaan door aardbevingen en bomexplosies, en wordt gebruikt om de herhaalde patronen in een spectrum te bekijken. Herhaalde patronen in het spectrum worden waargenomen als één of twee componenten in het cepstrum met meerdere sets zijbanden, wat verwarrend kan zijn. Het cepstrum scheidt die zijbanden zoals de manier waarop het spectrum repetitieve tijdpatronen in de golfvorm scheidt. Cepstrum analyse wordt vaak gebruikt om te kijken naar interacties tussen de rotatie frequentie van bladed rotors en de blade passeren frequentie. Een ander voorbeeld is het onderzoeken van tandwiel meshing frequenties en versnelling rotatiesnelheden.

   Trillingsanalyse meetparameters

   al deze technieken voor trillingsanalyse helpen om drie belangrijke parameters te identificeren: versnelling, snelheid (RMS) en verplaatsing. Elk van deze parameters benadrukt bepaalde frequentiebereiken op hun eigen manier en kan samen worden geanalyseerd om problemen te diagnosticeren. Laten we eens kijken naar elke parameter.

   • acceleratie: acceleratie hecht meer belang aan hoge frequenties. Een acceleratiesignaal is echter niet exclusief. Het acceleratiesignaal kan worden omgezet in snelheid of verplaatsing.
   • verplaatsing: net zoals acceleratie meer belang hecht aan hoge frequenties, kijkt verplaatsing naar lage frequenties. Verplaatsingsmetingen worden over het algemeen alleen gebruikt bij het onderzoeken van het brede beeld van mechanische trillingen. U kunt verplaatsing gebruiken om onbalans in een draaiend deel te ontdekken als gevolg van een aanzienlijke hoeveelheid verplaatsing bij de draaifrequenties van de as van de machine.
   • snelheid: snelheid is gerelateerd aan de destructieve kracht van trillingen, waardoor deze de belangrijkste parameter is. Het hecht evenveel belang aan zowel hoge als lage frequenties. Gewoonlijk toont de RMS-waarde van de snelheid (gemeten in het bereik van 10 tot 10.000 Hz) het beste teken van trillingsstrengheid. RMS wordt berekend door de piekamplitude te vermenigvuldigen met 0,707.

   Hieronder is een voorbeeld van hoe acceleratie, verplaatsing en snelheid eruit zien op hetzelfde signaal. U kunt sommige pieken zien op dezelfde frequenties, maar elk heeft verschillende amplitudes. Dit is een goed beeld van hoe elke parameter een ander belang toekent aan frequentiebereiken.

   

   instrumenten en technologie voor Trillingsanalyse

   geavanceerde technologie, met name de vooruitgang in draadloze technologie, heeft de manier waarop trillingsanalisten gegevens verzamelen, interpreteren en delen, aanzienlijk verbeterd. Vandaag de dag zijn trillingsanalysatoren extreem draagbaar, communiceren in realtime met smartphones en tablets en kunnen ze FFT genereren in extreem hoge resolutie. Veel bedrijven met trillingsinstrumenten ontwikkelen hun eigen apps om met elkaar te communiceren.

   een andere vorm van geavanceerde technologie die u zult zien bij de interpretatie van instrumenten voor trillingsanalyse is het bedienen van deflection shapes (ODS) 3D-simulaties van machinetrillingen. In een notendop, dit type software overdrijft vibratie-geïnduceerde bewegingen in een 3D-model, zodat u de krachten kunt visualiseren die uw machine beïnvloeden terwijl deze draait.

   sommige bedrijven bieden databases aan met duizenden vooraf geladen lagerfoutfrequenties om u te helpen bepaalde foutfrequenties voor uw lagers te identificeren. Sommige software kan continu de geometrie van uw rollende elementen controleren en u waarschuwen wanneer mogelijk voortijdige storingen kunnen optreden.

   zoals met de meeste geavanceerde technologie, wordt het merendeel van de trillingsanalysegegevens automatisch geüpload naar de cloud en is deze beschikbaar op uw mobiele apparaat, computer of rechtstreeks vanuit uw browser. Dit is vooral handig als u trillingsanalyse uitvoert als externe consultant, zodat u spectra vrij kunt delen met uw klanten.

   voordelen van continue trillingsbewaking

   De in dit artikel besproken methoden en instrumenten zijn niet alleen zeer geschikt om te bepalen wat er mis is met een apparaat of machine (reactief), maar ze kunnen ook worden gebruikt om problemen op te vangen voordat ze aanzienlijke stilstand veroorzaken (proactief). Met behulp van trillingsanalyse en monitoring kunt u kwantitatief kijken naar structurele zwakte of losheid, roterende component losheid en of resonantie aanwezig is.

   indien correct geïmplementeerd, helpt continue trillingsbewaking u de machineprestaties te optimaliseren. Met behulp van moderne technologie kunt u continue trillingsmetingen op verschillende apparatuur in realtime uitvoeren en de gegevens rechtstreeks via de cloud naar uw smartphone, tablet of desktop laten sturen.

   • kritische apparatuur bewaken: Kritische apparatuur is een stuk van de apparatuur of machine die ervoor zou kunnen zorgen dat u een grote financiële hit te nemen als een storing zou optreden. Continue trillingsbewaking helpt discrepanties in het trillingsspectrum te detecteren, wat smeerproblemen en dragende defecten kan onthullen lang voordat er grote problemen optreden.
   • Monitor zwaar gebruikte apparatuur: veel fabrieken werken 24/7 en stoppen alleen maandelijks of driemaandelijks voor routinematig onderhoud. Het stoppen van meer dan dit kan de plant een aanzienlijke hoeveelheid geld kosten. Online continue trillingsbewaking helpt de conditie van zwaar gebruikte machines of onrustige machines te bewaken en stuurt waarschuwingen wanneer die conditie verandert.
   • Monitor moeilijk toegankelijke apparatuur: het uitvoeren van onderhoud aan apparatuur op moeilijk bereikbare plaatsen is moeilijk. Machines op daken, koeltorens en machines die werken op hoge temperatuur kunnen continu worden gecontroleerd op trillingsafwijkingen, zodat onderhoud op een geschikt moment kan worden uitgevoerd. Dit voorkomt ongeplande uitval en voorkomt dat onderhoudspersoneel onnodig toegang heeft tot deze locaties.

   Trillingsanalyse casestudy

   De instrumenten en technieken die bij het trillingsanalyseproces worden gebruikt, kunnen op papier een beetje verwarrend zijn, dus laten we eens kijken naar een voorbeeld uit de praktijk van IVC Technologies. Deze specifieke casestudy onderzoekt het testen van een luchtbehandelingsunit in een farmaceutische faciliteit. De unit is nodig om twee toevoerventilatoren op capaciteit te laten werken om te voldoen aan de eisen van de gesloten luchtstroom. De luchtbehandelingsunit heeft twee direct gekoppelde ventilatoren, elk uitgerust met een 150-horspower motor. Uit de eerste beoordeling van de ventilatoreenheid bleek dat de eenheid normaal werkte wanneer één ventilator actief was, maar zodra de tweede ventilator was ingeschakeld, deden zich op bepaalde instelpunten vibratieproblemen voor. uit de Trillingsanalyse bleek dat na het inschakelen van ventilator nr. 2 een lichte toename van de trillingsamplitude op alle drie de meetpunten optrad, terwijl ventilator nr. 1 gelijk bleef. Testen toonde de hoogste amplitude verscheen in de motor buitenboordmotor Verticale op 0,456 inch per seconde, met een dominante piek bij 841 cycli per minuut, volgens IVC-technologieën. Dit wees erop dat het probleem een structurele resonantietrilling zou kunnen zijn, aangezien spectrale gegevens geen andere tekenen van mechanische problemen vertoonden.

   Vibratie Test Resultaten
   (Zowel Fans Tegelijk worden Uitgevoerd)

   meetpunt	VFD Snelheid	Fan #2	Fan #1
   Motor Buitenboord Verticale (MOV)	55.6 Hz	0.456 In./ Sec.	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.

   *informatie uit IVC Technologies Air Handling Unit Case Study

   als consultant adviseerde IVC Technologies het bedrijf de structuur van het frame en de dynamische absorber van ventilator nr. 2 te inspecteren. Een bumptest werd ook aanbevolen om de resonantietrilling verder te lokaliseren en te analyseren.