hogyan mérik a rezgést?
ebben a részben válaszolunk ezekre a kérdésekre.Miután elolvasta ezt a részt, képes lesz:
- ismerje fel, mely gépeket kell ellenőrizni
- Tudja meg, hogyan kell felszerelni a rezgésérzékelőket
- határozza meg, hogyan kell beállítani a mérési paramétereket
- méréseket végezzen szisztematikusan
mely gépeket kell ellenőrizni?
annak eldöntésekor, hogy mely gépeket kell figyelni, a kritikus gépeknek elsőbbséget kell élvezniük más gépekkel szemben. Ez nagyjából megegyezik az emberek egészségének figyelemmel kísérésével. Nem helyénvaló szorosan figyelemmel kísérni a tökéletesen egészséges emberek egészségét, majd elhagyni mások ellenőrzését, akiknek valóban szükségük van rá. Ugyanez vonatkozik a gépek állapotának felügyeletére is.
a váratlan és költséges problémák elkerülése érdekében általában a következő kritikus géptípusokat kell rendszeresen ellenőrizni:
(a) drága, hosszadalmas vagy nehéz javítást igénylő gépek, ha lebontják
(b) a gyártás vagy az általános üzemi műveletek szempontjából kritikus gépek
(c) olyan gépek, amelyekről ismert, hogy gyakran károsodnak
(d) megbízhatóságuk szempontjából értékelt gépek
(e) az emberi vagy környezeti biztonságot befolyásoló gépek
hogyan működik a műszer?
a rezgésmérés elvégzése előtt olyan érzékelőt kell csatlakoztatnia a mérendő géphez, amely képes érzékelni a rezgés viselkedését. Különböző típusú rezgésérzékelők állnak rendelkezésre, de általában egy gyorsulásmérőnek nevezett típust használnak, mivel előnyöket kínál más érzékelőkkel szemben. A gyorsulásmérő olyan érzékelő, amely elektromos jelet állít elő, amely arányos a rezgő komponens gyorsulásával, amelyhez a gyorsulásmérő csatlakozik.
mi a rezgő alkatrész gyorsulása? Ez annak mértéke, hogy az alkatrész sebessége milyen gyorsan változik.
a gyorsulásmérő által előállított gyorsulási jelet továbbítják a műszernek, amely viszont a jelet sebességjelré alakítja. A felhasználó választásától függően a jel megjeleníthető akár sebesség hullámformaként, akár sebességspektrumként. A sebességspektrum egy sebesség hullámformából származik egy matematikai számítás segítségével, amelyet gyors Fourier-transzformációnak vagy FFT-nek neveznek.
az alábbi ábra nagyon egyszerű magyarázatot ad a rezgési adatok megszerzésére. További információkért olvassa el más szakirodalmat, például a vbSeries eszköz referencia útmutatóját.
hogyan van felszerelve a gyorsulásmérő?
a legtöbb gép forgómechanizmussal rendelkezik. Motorok, szivattyúk, kompresszorok, ventilátorok, szállítószalagok, sebességváltók, mind forgó mechanizmusokkal rendelkeznek, és gyakran használják a gépekben.
a legtöbb forgómechanizmus viszont olyan csapágyakkal rendelkezik, amelyek támogatják a forgó alkatrészek súlyát, és viselik a forgó mozgással és rezgéssel járó erőket. Általában nagy mennyiségű erőt hordoznak a csapágyak. Nem meglepő, hogy a csapágyak gyakran az a hely, ahol a károsodás bekövetkezik, és ahol a tünetek először kialakulnak.
a Rezgésméréseket tehát általában a gépek csapágyainál végzik, a csapágyakra vagy azok közelébe szerelt gyorsulásmérőkkel.
mivel a gép állapotára vonatkozó következtetések – és ezáltal a pénz és az emberi biztonság kockázatai-a mérések pontosságától függenek, nagyon óvatosnak kell lennünk a mérések elvégzésével. Fontos mindig emlékezni arra, hogy a gyorsulásmérő felszerelésének módja nagyban meghatározza a mérések pontosságát.
hogyan kell felszerelni a gyorsulásmérőket a mérések pontosságának biztosítása érdekében, és hogyan lehet ezt biztonságosan elvégezni? Íme néhány irányelv:
(a) szerelje fel a lehető legközelebb a csapágyhoz
Képzeljen el egy orvost, aki vastag ruházaton keresztül hallgatta a szívét, és a sztetoszkópot közelebb helyezte a veséjéhez, mint a szívéhez. Valószínűleg kételkedne a diagnózisában, mivel az indokolatlan elzáródás által torzított hangokra és más szervek zajára alapozná.
a rezgés mérésekor a gyorsulásmérőt mindig a lehető legközelebb kell rögzíteni a csapágyhoz. Pontosabban, a lehető legközelebb kell rögzítenünk a csapágy középvonalához, hogy elkerüljük a torz jelek felvételét.
(b) győződjön meg arról, hogy a gyorsulásmérő szilárdan rögzítve van
ahhoz, hogy a gyorsulásmérő észlelje a valódi rezgési viselkedést, pontosan ugyanolyan vibrációs mozgáson kell átesnie, mint a rezgő alkatrész. Ezért egy gyorsulásmérőt szilárdan kell rögzíteni a rezgő alkatrészhez, hogy az ne rázkódjon vagy mozogjon az alkatrésztől függetlenül. A lazán szerelt gyorsulásmérő saját független mozgása által torzított jeleket produkál, ezért rossz üzenetet ad.
különböző szerelési módszerek léteznek, de a mágnessel történő szerelés a legnépszerűbb, mivel egyensúlyt kínál a mérési megbízhatóság és a felhasználó kényelme között. A Commtest vb készletben található mágneses rögzítés nagyon erősen rögzíthető5, miközben lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy ugyanazon gyorsulásmérővel több gépet mérjen, minimális időt fordítva a gyorsulásmérő csatlakoztatására és leválasztására.
annak érdekében, hogy a gyorsulásmérő szilárdan rögzítve legyen, egy mágneses rögzítőfelületre kell ragasztani, ez egyenletes. A mágneses tartónak biztonságosan kell ülnie a felületen, a gyorsulásmérőnek az előírt helyzetben kell lennie.
ahhoz, hogy a felület egyenletes legyen, mentesnek kell lennie törmeléktől, rozsdától, hámló festéktől.
a szerelési felületnek valóban mágnesesnek kell lennie (vas, nikkel vagy kobaltötvözetek). A mágneses rögzítést például nem szabad alumínium felülethez rögzíteni az alumínium felület alatti vas révén.
a mágnesesség elvesztésének elkerülése érdekében a mágneses rögzítést nem szabad leejteni vagy felmelegíteni. Ügyelni kell arra is, hogy a gyorsulásmérő és a mágneses rögzítés csavarmenetét ne szüntesse meg.
(C) ellenőrizze, hogy a gyorsulásmérő helyesen van-e orientálva
a különböző helyzetek megkövetelik, hogy a gyorsulásmérő másképp legyen orientálva. Például a párhuzamos eltolódás észleléséhez a gyorsulásmérőt általában a csapágyak sugárirányában szerelik fel, de a szögeltolódás észleléséhez a gyorsulásmérőt tengelyirányban kell felszerelni.
a gyorsulásmérő által előállított jel attól a tájolástól függ, amelybe a gyorsulásmérő be van szerelve, mivel a rezgés amplitúdója (mennyisége) különböző irányokban változik.
(D) szerelje fel ugyanazt a gyorsulásmérőt ugyanarra a helyre
egy adott mérési pontnál fontos, hogy a gyorsulásmérőt mindig ugyanarra a helyre szerelje fel, hogy minimalizálja a mérési következetlenségeket, amelyek téves következtetésekhez vezethetnek. Ahol lehetséges, mindig ugyanazt a gyorsulásmérőt használja egy adott mérési ponthoz.
(e) szerelje fel a gyorsulásmérőt valami lényeges dologra
a gyorsulásmérőt soha nem szabad a gép nagyon rugalmas részére felszerelni, mivel a spektrumot torzítja a rugalmas rész csapkodása.
a gyorsulásmérőt soha nem szabad nagyon könnyű szerkezeteken használni, mivel a gyorsulásmérő súlya és a mágneses rögzítés torzítja a szerkezet rezgési viselkedését. Általában a gyorsulásmérő és a mágneses rögzítés együttes súlyának kevesebbnek kell lennie, mint a rezgő szerkezet súlyának 10% – a.
(f) vigyázzon a
Gyorsulásmérőre, ha a gyorsulásmérőt durván kezelik, megbízhatatlan jeleket produkálhat. A mágneses tartó szilárdsága miatt ügyelni kell arra, hogy a gyorsulásmérőt egy szerelési felületre rögzítse. Ezt úgy érheti el, hogy a rögzítési felületet szögben megdöntött mágneses rögzítéssel közelíti meg. A mágneses rögzítés leválasztásakor nem szabad a gyorsulásmérőt karként használni az érintkezés megszakításához. Ehelyett a mágneses rögzítést szorosan meg kell fogni, majd oldalra kell dönteni az érintkezés megszakításához.
a gyorsulásmérő kábelét soha nem szabad élesen csavarni, hanem úgy kell rögzíteni, hogy megakadályozza annak sérülését. A csavart vagy szabadon lengő kábelek torzíthatják a mért spektrumot.
(g) vigyázzon a személyes biztonságra
mindig kezelnie kell a veszélyeket. A rezgésmérések során háromféle veszély tűnik ki valószínűség vagy súlyosság szempontjából: mozgó alkatrészek okozta sérülés, áramütés és mágnes okozta károsodás.
először is, a gyorsulásmérő felszerelésekor ügyelni kell arra, hogy a kábel ne keveredjen mozgó gépekkel. Míg a gyorskioldó csatlakozó minimalizálja ezt a veszélyt, nem szabad a helyes telepítés helyettesítésére támaszkodni.
egyéb dolgok, amelyek összekuszálódhatnak a mozgó gépekkel, a laza ruházat, a hosszú haj, az adatátviteli Kábelek és a hevederek.
másodszor, soha ne csatlakoztassa a gyorsulásmérőt nagyfeszültségű felülethez, mert ez áramütést okozhat.
harmadszor, soha ne vigye a mágneses rögzítést mágnesre érzékeny tárgyak, például pacemakerek, hitelkártyák, hajlékonylemezek, videokazetták, kazetták és órák közelébe, mivel ezeket a tárgyakat mágneses mezők károsíthatják.
vannak más lehetséges veszélyek is. A készülék vagy a hozzá tartozó tartozékok használata előtt olvassa el és olvassa el alaposan a vbSeries műszer használati útmutatóját.
hogyan vannak beállítva a paraméterek?
mik a mérési paraméterek?
a mérési paraméterek azok a részletek, amelyek meghatározzák a mérés elvégzésének módját. A mérési paraméterek megadásával meghatározzuk, hogy az adatokat hogyan kell összegyűjteni és feldolgozni, mielőtt azokat bemutatnák nekünk. A rezgésmérés megkezdése előtt meg kell adnunk, hogy milyen paramétereket fogunk használni.
a rezgésmérés paraméterei a ‘mit és hogyan’ részletekhez hasonlíthatók, amelyeket az orvosnak meg kell adnia az orvosi vizsgálat elvégzése előtt.
most megvizsgáljuk, hogy a mérési paraméterek hogyan vannak beállítva, amikor egy spektrumot mérünk. Ennek a szakasznak a többi részében a Commtest vb eszközt fogjuk használni, mint például a rezgésfigyelő eszközt a megbeszéléseinkhez, mivel ez egy különösen egyszerű eszköz. Például az alapértelmezett mérési paraméterértékek (az alapértelmezett Fmax érték kivételével) alkalmasak a legtöbb rezgésmérés elvégzésére, így a legtöbb esetben az alapértelmezett paraméterértékek közül kevés vagy egyik sem igényel beállítást. Ezek a paraméterek azok, amelyek a vb eszköz Set Parameters képernyőjén jelennek meg, a’ tartomány ‘beállítása’frekvencia’.
melyek ezek a mérési paraméterek, és mit jelentenek?A rezgésspektrumok mérésére használt paraméterek négy osztályba sorolhatók; nevezetesen olyan paraméterek, amelyek meghatározzák:
(a) az adatgyűjtés módja
(b) az adatgyűjtés mennyisége vagy gyorsasága
(c) az adatok feldolgozása
(d) az adatok megjelenítésének módja
(a) Az adatgyűjtés módja
az adatgyűjtés módját meghatározó paraméterek a ‘Trigger type’ és a ‘Sensor setup’alatt felsorolt paraméterek.
‘Trigger type’ az a paraméter, amely megmondja a műszer számára, hogyan kezdje el a mérést. Ha ‘szabad futás’ – ra van állítva, a műszer folyamatosan méréseket végez. Ha a Beállítás ‘Single’, csak egy mérési ciklus kerül sor. A legtöbb esetben a műszer szabadon futtatható.
az ‘érzékelő beállítása’ alatt található paraméterek tájékoztatják a műszert arról, hogy milyen típusú gyorsulásmérőt használnak a mérések elvégzéséhez. Ha a vb készletben található ICP-típusú gyorsulásmérőt használják, a’ Hajtóáramot ‘be kell kapcsolni, és a gyorsulásmérő’ érzékenységének ‘meg kell egyeznie a vb minőségbiztosítási kártyán megadottal. Az ‘ülepedési idő’ az az idő, amelyre a gyorsulásmérőnek és a műszernek szüksége van ahhoz, hogy a mérések pontos elvégzése előtt leülepedjen. A mérési pontosság biztosítása érdekében az alapértelmezett ‘Settling time’ értéket kell használni (amely az Fmax értéktől függ).
(b) mennyi vagy milyen gyors az adatgyűjtés
az adatgyűjtés mennyiségét vagy sebességét meghatározó paraméterek az ‘Fmax’, ‘spektrális vonalak’ és ‘átfedési százalék’paraméterek.
a 2. szakaszban megjegyeztük, hogy minél magasabb az Fmax, annál nagyobb a frekvenciatartomány, amelyen keresztül a spektrumból információ6 nyerhető.
így, ha az Fmax érték magas, az adatok magas rezgési frekvenciákig jelennek meg. A magas rezgési frekvenciákra vonatkozó információk megszerzéséhez a mérési frekvenciának – vagy a mintavételi adatok sebességének – is magasnak kell lennie. Ennek eredményeként minél magasabb az Fmax, annál gyorsabb lesz a mérés.
minél több spektrális vonal van egy spektrumban, annál több információ nyerhető belőle. Ez azt jelenti, hogy minél több spektrális vonal van, annál több adatot kell gyűjteni a kiegészítő információk előállításához, ezért minél tovább tart a mérés.
milyen Fmax értéket kell használni?
minél nagyobb a gép működési sebessége, annál nagyobb lesz a rezgési frekvenciája, és annál nagyobbnak kell lennie az Fmax-nak ahhoz, hogy rögzítse a rezgés viselkedését ezeken a magas frekvenciákon.
olyan rezgés esetén, amely nem jár forgó ujjakkal, például fogaskerékfogakkal, ventilátorlapátokkal, szivattyú lapátokkal és csapágyelemekkel, az üzemi sebesség 10-szeresének megfelelő Fmax érték általában elegendő az összes fontos információ rögzítéséhez.
például, ha az üzemi sebesség 10 000 fordulat / perc, akkor valószínűleg elegendő a 100 000 cpm (100 kcpm) Fmax értéke.
olyan rezgéseknél, amelyek ujjas elemeket, például fogaskerekeket, ventilátorokat, szivattyúkat és gördülőcsapágyakat tartalmaznak, az ujjak számának 3-szorosának és az üzemi sebességnek megfelelő Fmax érték általában elegendő az összes fontos információ rögzítéséhez.
például egy 12 fogazott fogaskerék által hajtott fogaskerék esetében, amely 10 000 fordulat / perc sebességgel forog, a 360 000 cpm (360 kcpm) Fmax értéke valószínűleg elegendő.
ha a szükséges Fmax érték nagyon nagy, a spektrum felbontása alacsony lesz, és az alacsony rezgési frekvenciákra vonatkozó információk elveszhetnek. Szükség lehet néhány alacsony Fmax mérésre a magas fmax mérés mellett.
hány spektrális vonalat kell használni?
a legtöbb esetben 400 sor felbontás elegendő. Ha azonban nagy Fmax értéket használunk, a vonalak nagy frekvenciatartományban oszlanak el, széles hézagokat hagyva a vonalak között. Így nagy Fmax értékek esetén több spektrális vonalra lehet szükség a részletek elvesztésének elkerülése érdekében.
meg kell azonban jegyezni, hogy minél több spektrális vonalat használnak, annál hosszabb ideig tart a mérés, és annál több eszköz memóriaterülete lesz elfoglalva. Ezért magas Fmax értéket vagy nagy számú spektrális vonalat csak szükség esetén szabad használni.
mennyi átfedést kell használni?
az átfedő adatok egy korábban mért hullámforma százalékának újrafelhasználását jelentik egy új spektrum kiszámításához. Minél nagyobb az átfedési százalék, annál kevesebb újonnan szerzett adatra van szükség a spektrum létrehozásához, így a spektrum annál gyorsabban jeleníthető meg. Az 50% – os átfedés ideális a legtöbb esetben.
(c) Az adatok feldolgozásának módja
az adatok feldolgozásának módját meghatározó paraméterek az ‘átlagos típus’, ‘átlagok száma’ és az ‘ablak típusa’paraméterek.
képzelje el, hogy pontosan meg kellett mérnie a könyv oldalainak szélességét. Mivel a szélesség oldalanként kissé eltérhet, valószínűleg nem csak egy oldal, hanem néhány oldal szélességét mérné, majd az átlagot venné.
hasonlóképpen, amikor a rezgést mérjük, általában több spektrumot mérünk, majd átlagoljuk, hogy átlagos spektrumot hozzunk létre. Az átlagos spektrum jobban képviseli a rezgés viselkedését, mivel az átlagolási folyamat minimalizálja a gép rezgésében rejlő véletlenszerű variációk vagy zajcsúcsok hatását.
az ‘átlagos típus’ paraméter határozza meg a spektrumok átlagolását. A lineáris átlagolás a legtöbb esetben ajánlott. Az exponenciális átlagolást általában csak akkor használják, ha a rezgés viselkedése az idő múlásával jelentősen változik. A ‘Peak hold’ valójában nem jelent átlagolást, hanem az egyes spektrális vonalak legrosszabb (legnagyobb) amplitúdóját jeleníti meg.
az ‘átlagok száma’ paraméter határozza meg az átlagoláshoz használt egymást követő spektrumok számát. Minél nagyobb az átlagoláshoz használt spektrumok száma, annál több zajcsúcsot simítanak ki, és annál pontosabban jelennek meg a valódi spektrális csúcsok.
azonban minél nagyobb az átlagok száma, annál több adatot kell gyűjteni, ezért annál tovább tart Az átlagos spektrum elérése. A legtöbb esetben elegendő a 4-es átlagok száma.
az összegyűjtött adatokat általában nem használják fel közvetlenül spektrum létrehozására, hanem gyakran előzetesen módosítják, hogy megfeleljenek az FFT folyamat bizonyos korlátainak (az a folyamat, amely az adatokat spektrummá alakítja). Az adatokat általában korrekciós ablakkal történő szorzással módosítják. Ez megakadályozza, hogy a spektrális vonalak ‘elkenődjenek ‘ vagy’ szivárogjanak ‘ egymásba.
az’ablak típusa’ az a paraméter, amely meghatározza a használt ablak típusát. A ‘Hanning’ ablakot általában használják. Ha a ‘négyszögletes’ ablakot használja, az adatok gyakorlatilag nem módosulnak.
(d) Az adatok megjelenítése
a spektrum megjelenítésének módját meghatározó paraméterek a ‘megjelenítési egységek’alatt találhatók.
a spektrum megjelenítésének meghatározásához meg kell adni a spektrum skáláját. A spektrum skálája határozza meg, hogy a spektrális részletek milyen könnyen láthatók, és ezt az ‘amplitúdó skála’, ‘VDB referencia’, ‘Log tartomány’ és ‘Velocity max. paraméterek határozzák meg.
a legtöbb esetben az ‘amplitúdó skála’ lehet ‘lineáris’. Ha lineáris amplitúdó skálát használunk, akkor a ‘VDB referencia’ és a ‘Log tartomány’ paramétereknek nincs jelentősége (ezért nem kell beállítani őket).
általában a ‘Velocity max’ értéket ‘Automatic’ – ra kell állítani, hogy a műszer automatikusan kiválasszon egy ideális amplitúdó skálát, amely lehetővé teszi a spektrális csúcsok tisztán látását.
a spektrum megjelenítési módjának meghatározásához meg kell adni a használni kívánt amplitúdótípust is. A 2. szakaszban (18.oldal) két amplitúdótípust határoztunk meg: csúcs amplitúdó és rms amplitúdó.
ha a ’69-csúcs’ (vagy ‘csúcs’) amplitúdót használjuk, a spektrum a vibráló komponens által a különböző rezgési frekvenciákon elért maximális sebességet jeleníti meg.
másrészt, ha az ‘rms’ amplitúdót használjuk, akkor a különböző frekvenciákon a rezgési energiára utaló mennyiség jelenik meg.
mert rezgésspektrumok, a csúcs amplitúdója egy adott frekvencián pontosan 6-szor (nagyjából 1,4-szer) az rms amplitúdója ezen a frekvencián. Így az amplitúdó típus használata nem igazán fontos, mivel az amplitúdó-átalakítások7 könnyen elvégezhetők.
javasoljuk, hogy mindig ugyanazt az amplitúdótípust használja egy adott mérési ponthoz a téves értelmezések elkerülése érdekében. Az rms amplitúdóról a csúcs amplitúdóra való átállás a rezgés amplitúdójának látszólagos emelkedését okozza, amelyet tévesen a gép romlásaként lehet értelmezni. Másrészt a csúcs amplitúdóról az rms amplitúdóra való átállás elrejtheti a rezgés amplitúdójának valódi növekedését.
végül meg kell határozni a spektrumban használandó amplitúdó-és frekvenciaegységeket is. Az, hogy mely egységeket kell használni, valójában személyes választás kérdése, vagy gyakrabban a földrajzi elhelyezkedés.
Észak-Amerikában az általában használt sebességegység (lineáris sebességskálákhoz8) in/s, az általánosan használt frekvenciaegység pedig kcpm (kilociklus percenként).
a világ más részein a sebességegység és a frekvenciaegység általában mm/s és Hz. Az alábbiakban bemutatjuk az egységek közötti kapcsolatokat9:
5 merőlegesen húzva a rögzítési felületről, a vb gyorsulásmérő mágneses rögzítése 22 kgf (48,4 lbf) erővel ellenáll
6 a magasabb Fmax nem okoz több adatot gyűjteni, hanem az adatok szélesebb frekvenciatartományban terjednek.
7 egy spektrum esetében a csúcs amplitúdója az rms amplitúdója. Ez a kapcsolat általában nem érvényes a hullámformákra.
8 sok rezgéselemző a vdB logaritmikus sebességegységet részesíti előnyben. A logaritmikus skálákról és egységekről szóló vita azonban túlmutat e könyv keretein.
9 az IN/s-csúcs, mm/s rms konverziót 18-ra kerekítettük. A helyes arány 17,96.
From the Beginner ‘ s Guide to Machine Vibration (kezdő útmutató A gép vibrációjához), copyright (szerzői jog)
felülvizsgált 28/06/06
ha meg szeretné tudni, hogyan állíthatja be saját gépi rezgésfigyelő programját, vegye fel a kapcsolatot a Commtest Instruments Ltd-vel vagy egyik képviselőnkkel a vbSeries rezgésfigyelő rendszer bemutatására. A legközelebbi képviselő címét kérjük, látogasson el honlapunkra a http://www.commtest.com
címen