振動はどのように測定されますか？
このセクションでは、これらの質問にお答えします。このセクションを読んだ後、次のことができます:
- どのマシンを監視するかを認識する
- 振動センサの取り付け方法を理解する
- 測定パラメータの設定方法を決定する
- 体系的な方法で測定を行う
どのマシンが監視を必要としていますか？
どのマシンを監視するかを決定するときは、重要なマシンを他のマシンよりも優先する必要があります。 これは、人々の健康を監視することとほとんど同じです。 完全に健康な人々の健康を注意深く監視し、真にそれを必要とする他の人の監視を捨てることは不適切です。 機械の状態を監視する場合も同じです。
一般的に、予期せぬコストのかかる問題を避けるために、以下の重要なタイプのマシンを定期的に監視する必要があります:
(a)故障した場合に高価、時間がかかる、または困難な修理を必要とする機械
(b)生産または一般的なプラント操作に重要な機械
(c)頻繁に損傷を受けていることが知られている機械
(d)信頼性が評価されている機械
(e)人または環境の安全性に影響を与える機械
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楽器はどのように機能しますか？
振動測定を行う前に、測定対象の機械に振動挙動を検出できるセンサーを取り付ける必要があります。 さまざまなタイプの振動センサーは利用できますが、他のセンサー上の利点があるので加速度計と呼ばれるタイプは普通使用されます。 加速度計は、加速度計が取り付けられている振動部品の加速度に比例する電気信号を生成するセンサーです。
振動成分の加速度とは何ですか？ これは、コンポーネントの速度がどれだけ速く変化しているかの尺度です。
加速度計によって生成された加速度信号は、加速度計に渡され、加速度計は信号を速度信号に変換します。 ユーザーの選択に応じて、信号は速度波形または速度スペクトルのいずれかとして表示することができます。 速度スペクトルは、高速フーリエ変換またはFFTとして知られている数学的計算によって速度波形から導出される。
以下の図は、振動データの取得方法を非常に簡単に説明したものです。 詳細については、vbSeries Instrument Reference Guideなどの他の文献を参照することをお勧めします。
加速度計はどのように搭載されていますか？
ほとんどの機械には回転機構が含まれています。 モーター、ポンプ、圧縮機、ファン、ベルト-コンベヤー、変速機は、すべて回転式メカニズムを含み、機械で頻繁に使用される。
ほとんどの回転機構は、回転部品の重量を支え、回転運動や振動に関連する力を負担するベアリングを備えています。 一般に、大量の力は軸受によって負担される。 ベアリングがしばしば損傷が発生し、症状が最初に発症する場所であることは驚くべきことではありません。
振動測定は、通常、機械の軸受で行われ、加速度計は軸受または軸受の近くに取り付けられています。
機械の状態に関する結論、したがってお金と人間の安全が危険にさらされているかどうかは、測定の正確さに依存するため、測定方法には非常に注意 加速度計を取り付ける方法は、測定の精度を非常に決定することを常に覚えておくことが重要です。
測定値が正確であることを確認するために加速度計をどのように取り付けるべきか、そして安全に行うにはどうすればよいですか？
(a)ベアリングにできるだけ近づける
厚手の衣服で心臓の話を聞き、聴診器を心臓よりも腎臓の近くに置いた医師を想像してみてください。 彼は他の臓器からの過度の閉塞やノイズによって歪んだ音に基づいているだろうとして、あなたはおそらく彼の診断を疑うだろう。
振動を測定するときは、常に加速度計をベアリングにできるだけ近くに取り付ける必要があります。 より具体的には、歪んだ信号を拾うのを避けるために、ベアリングの中心線にできるだけ近くに取り付ける必要があります。
(b)加速度計がしっかりと取り付けられていることを確認してください
加速度計が真の振動挙動を検出するためには、振動成分とまったく同じ振動 したがって、加速度計は、振動する部品にしっかりと取り付けられ、部品とは独立して揺れたり動いたりしないようにする必要があります。 緩く取付けられた加速度計は自身の独立した動きによって歪められる信号を作り出し、従って間違ったメッセージを与える。
さまざまな実装方法がありますが、磁石による実装が最も一般的であり、測定の信頼性とユーザーの利便性のバランスが取れています。 Commtest vbのキットで供給される磁気土台は加速度計を付け、取り外すことに使われる最低の時間の同じ加速度計を使用して多数機械を、測定することをユー
加速度計がしっかりと取り付けられていることを確認するためには、これは均一である磁気実装面に貼り付ける必要があります。 磁気台紙は所定のオリエンテーションで置かれる加速度計が付いている表面でしっかり坐らなければなりません。
表面が均一であるためには、破片、錆、および剥離塗料が含まれていなければならない。
実装面は、真の磁性（鉄、ニッケル、またはコバルト合金）でなければなりません。 磁気土台はアルミニウム表面の下の鉄によってアルミニウム表面に例えば、付けられてはならない。
磁気の損失を避けるためには、磁気土台は落とされるか、または熱されてはなりません。 加速度計および磁気土台のねじ山を取り除かないためにまた心配は取られなければなりません。
(c)加速度計の向きが正しくなっていることを確認する
状況によっては、加速度計の向きが異なる必要があります。 例えば、平行なミスアラインメントを検出するためには、加速度計は通常、軸受の半径方向に取り付けられますが、角度のミスアラインメントを検出するためには、加速度計を軸方向に取り付ける必要があります。
加速度計によって生成される信号は、振動の振幅（量）が異なる方向に変化するため、加速度計が搭載されている方向に依存します。
(d)同じ場所に同じ加速度計をマウントする
特定の測定ポイントでは、誤った結論につながる可能性のある測定の不整合を最小限に抑えるために、常に同じ場所に加速度計をマウントすることが重要です。 可能であれば、特定の測定ポイントには常に同じ加速度計を使用してください。
(e)加速度計を実質的なものにマウントする
加速度計は、柔軟な部分の羽ばたきによってスペクトルが歪むため、機械の非常に柔軟な部分には絶対に
加速度計の重量と磁気取り付けは構造物の振動挙動を歪ませるため、加速度計は非常に軽い構造物には使用してはなりません。 一般に、加速度計および磁気土台の結合された重量は振動の構造の重量の10%よりより少しべきです。
(f)加速度計の世話をする
加速度計が大まかに扱われると、信頼性の低い信号が生成される可能性があります。 磁気台紙の強さのために、土台表面に加速度計を付けるとき注意しなければなりません。 これを達成するには、磁気取り付けを斜めに傾けた状態で実装面に近づくことができます。 磁気土台を取り外すとき、接触を壊すためにレバーとして加速度計を使用してはなりません。 その代り、磁気土台は堅く握られ、次に接触を壊すために横に傾くべきです。
加速度計ケーブルは決して鋭くねじられるべきではありませんが、損傷を防ぐ方法で固定する必要があります。 ねじれたケーブルや自由に振るケーブルは、測定されたスペクトルを歪ませることがあります。
(g)個人の安全の世話をする
あなたは常に危険を管理しなければなりません。 振動測定を行うとき、三つの種類の危険が可能性または重症度で際立っています: 可動部分、感電および磁石誘発の損傷による傷害。
まず、加速度計を取り付ける際には、ケーブルが移動する機械に絡まないように注意する必要があります。 クイックリリースコネクタはこの危険性を最小限に抑えますが、正しい取り付けの代替として頼るべきではありません。
移動する機械にもつれさせる可能性のあるその他のものには、ゆるい衣服、長い髪、データ転送ケーブル、ストラップが含まれます。
第二に、感電の原因となる可能性があるため、加速度計を高電圧の表面に取り付けてはいけません。
第三に、ペースメーカー、クレジットカード、フロッピーディスク、ビデオテープ、カセットテープ、時計などの磁気に敏感な物体の近くに磁気マウントを持ってはいけません。
他にも危険性があります。 計測器または付属の付属品を使用する前に、vbSeries計測器リファレンスガイドを読み、十分に理解する必要があります。
パラメータはどのように設定されていますか？
測定パラメータとは何ですか？
測定パラメータは、測定がどのように行われるかを指定する詳細です。 測定パラメータを指定することで、データが提示される前にデータを収集して処理する方法を指定します。 振動測定を行う前に、どのパラメータを使用するかを指定する必要があります。
振動測定のためのパラメータは、医学的検査が行われる前に医師が指定しなければならない”何とどのように”詳細に例えることができます。
ここでは、スペクトルを測定するときに測定パラメータがどのように設定されるかを見ていきます。 このセクションの残りの部分では、Commtest vb計測器を使用して、特に簡単な計測器であるため、議論のための振動監視計測器の例として使用します。 たとえば、デフォルトの測定パラメータ値（デフォルトのFmax値を除く）は、ほとんどの振動測定に適しているため、ほとんどの状況では、デフォルトのパラメー これらのパラメータは、vbインストゥルメントのパラメータ設定画面に表示されるパラメータで、”ドメイン”は”周波数”に設定されています。
これらの測定パラメータ値のいくつかは何ですか？振動スペクトルの測定に使用されるパラメータは、四つのクラスに分けることができます。:
(a)データの収集方法
(b)データの収集方法
(c)データの処理方法
(d)データの表示方法
(a)データの収集方法
データの収集方法を決定するパラメータは、”トリガータイプ”
‘トリガータイプ’は、測定を開始する方法を機器に指示するパラメータです。 「Free run」に設定すると、計測器は連続的に測定を行います。 「単一」に設定すると、1つの測定サイクルのみが実行されます。 ほとんどの場合、計測器は”フリーラン”に設定することができます。
“センサーの設定”の下のパラメータは、測定を行うために使用されている加速度計の種類を機器に通知します。 Vbキットに付属のICP®タイプの加速度計を使用する場合は、”駆動電流”を”オン”にし、加速度計の”感度”をvb品質保証カードに指定されているものと一致させる 「セトリング時間」とは、測定が正確に行われるまでに加速度計と計測器がセトリングするのに必要な時間です。 測定精度を確保するには、デフォルトの”セトリング時間”値（Fmax値によって異なります）を使用する必要があります。
(b)データの収集量または収集速度
データの収集量または収集速度を決定するパラメータは、パラメータ’Fmax’、’Spectral lines’、’Overlap percentage’です。
セクション2では、Fmaxが高いほど、スペクトルから情報6を得ることができる周波数範囲が大きくなることに注意しました。
したがって、Fmax値が高い場合は、高い振動周波数までデータが表示されます。 高い振動周波数に関する情報を取得するには、測定周波数またはサンプリングデータのレートも高くする必要があります。 その結果、Fmaxが高いほど、測定はより速くなります。
スペクトルが持つスペクトル線が多ければ多いほど、より多くの情報を得ることができます。 これは、より多くのスペクトル線が存在するほど、追加情報を生成するためにより多くのデータを収集する必要があるため、測定にかかる時間が長くな
どのようなFmax値を使用する必要がありますか？
機械の動作速度が高いほど振動周波数が高くなり、それらの高い周波数での振動挙動を捉えるためにはFmaxが高くなる必要があります。
ギヤ歯、ファン-ブレード、ポンプベーンおよび軸受け要素のような回転式指を含まない振動のために、規定回転数の10倍と等しいFmaxの価値は通常すべての重大な情報を捕獲して十分である。たとえば、動作速度が10,000rpmの場合、100,000cpm（100kcpm）のFmax値で十分である可能性が最も高い。
歯車、ファン、ポンプ、軸受などの指の要素を伴う振動の場合、通常、指の数に動作速度を掛けた3倍のFmax値ですべての重要な情報をキャプチャするのに十
例えば、10,000rpmで回転する12歯ピニオンによって駆動される歯車の場合、360,000cpm（360kcpm）のFmax値で十分である可能性が最も高い。
必要なFmax値が非常に大きい場合、スペクトルの分解能が低くなり、低振動周波数に関する情報が失われる可能性があります。 高いFmax測定に加えて、いくつかの低いFmax測定を行う必要があるかもしれません。
どのくらいのスペクトル線を使用する必要がありますか？
ほとんどの場合、400行の解像度で十分です。 ただし、大きなFmax値を使用すると、ラインは広い周波数範囲に広がり、ライン間に広いギャップが残ります。 従って、大きいFmaxの価値のために、より多くの分光ラインは細部の損失を避けるために必要かもしれません。
しかし、より多くのスペクトル線が使用されるほど、測定に時間がかかり、より多くの機器のメモリ空間が占有されることに注意する必要があります。 したがって、高いFmax値または多数のスペクトル線は、必要な場合にのみ使用する必要があります。
どのくらいの重複を使用すればよいですか？
重複データは、以前に測定した波形のパーセンテージを再利用して新しいスペクトルを計算する手段です。 “重複率”が高いほど、スペクトルを生成するために必要な新たに取得されたデータが少なくなり、スペクトルをより速く表示することができます。 50%の重複はほとんどの場合にとって理想的である。
(c)データの処理方法
データの処理方法を決定するパラメータは、パラメータ’Average type’、’Number of average’、および’Window type’です。
この本のページの幅を正確に測定しなければならなかったと想像してください。 幅はページごとにわずかに異なる場合があるため、おそらく1ページの幅だけでなく、数ページの幅を測定してから平均を取るでしょう。
同様に、振動を測定するときには、通常、いくつかのスペクトルを測定し、平均スペクトルを生成するために平均化します。 平均化プロセスは、機械の振動に固有のランダムな変動やノイズスパイクの影響を最小限に抑えるため、平均スペクトルは振動挙動をよりよく表
パラメータ’Average type’は、スペクトルの平均化方法を決定します。 ほとんどの場合、”線形”平均化が推奨されます。 “指数”平均化は、通常、振動の挙動が時間の経過とともに大きく変化する場合にのみ使用されます。 “ピークホールド”は実際には平均化を伴うものではありませんが、各スペクトル線の最悪の場合（最大）振幅が表示されます。
パラメータ’平均数’は、平均化に使用される連続するスペクトルの数を決定します。 平均化に使用されるスペクトルの数が多いほど、より多くのノイズスパイクが平滑化され、より正確に真のスペクトルピークが表現されます。
しかし、平均の数が多いほど、より多くのデータを収集する必要があるため、”平均スペクトル”を取得するのに時間がかかります。 ほとんどの場合、「平均の数」は4で十分です。
収集されたデータは、通常、スペクトルを生成するために直接使用されませんが、多くの場合、FFTプロセス（データをスペクトルに変換するプロセス）の特定の制 データは、通常、補正ウィンドウとの乗算によって変更されます。 これにより、スペクトル線が互いに”塗抹”または”漏れ”するのを防ぎます。
‘Window type’は、使用されるウィンドウの種類を決定するパラメータです。 通常は”Hanning”ウィンドウが使用されます。 “長方形”ウィンドウが使用されている場合、データは事実上変更されません。
(d)データの表示方法
スペクトルの表示方法を決定するパラメータは、”表示単位”の下に記載されています。
スペクトルの表示方法を指定するには、スペクトルのスケールを指定する必要があります。 スペクトルのスケールは、スペクトルの詳細をどの程度簡単に見ることができるかを決定し、パラメータ”振幅スケール”、”vdBリファレンス”、”対数範囲”、および”速度
ほとんどの場合、’振幅スケール’は’線形’にすることができます。 線形振幅スケールが使用される場合、パラメータ’vdb reference’と’Log range’は結果にはなりません（したがって、設定する必要はありません）。
一般に、’Velocity max’を’Automatic’に設定すると、スペクトルピークをはっきりと見ることができる理想的な振幅スケールを自動的に選択できます。
スペクトルをどのように表示するかを指定するには、使用する”振幅タイプ”も指定する必要があります。 セクション2(18ページ)では、ピーク振幅とrms振幅の二つの振幅タイプを定義しました。
“Ø-peak”（または”peak”）振幅を使用すると、スペクトルは様々な振動周波数で振動成分によって達成された最高速度を表示します。
一方、”rms”振幅を使用すると、代わりに様々な周波数での振動エネルギーを示す量が表示されます。
振動スペクトルの場合、特定の周波数でのピーク振幅は、その周波数でのrms振幅の正確に√2倍（約1.4倍）です。 したがって、どの振幅タイプが使用されるかは、振幅変換7が容易に行われる可能性があるため、実際には重要ではありません。
誤解を避けるために、特定の測定ポイントでは常に同じ振幅タイプを使用することをお勧めします。 Rms振幅からピーク振幅への切り替えは、振動振幅の見かけ上の上昇を引き起こし、機械の劣化と誤って解釈される可能性があります。 一方、ピーク振幅からrms振幅への切り替えは、振動振幅の真の上昇を隠す可能性があります。
最後に、スペクトルで使用する振幅と周波数の単位も指定する必要があります。 どのユニットを使用すべきかは、実際には個人的な選択、またはより頻繁には地理的な場所の問題です。
北米では、通常使用される速度単位（線形速度スケール8）は/sであり、一般的に使用される周波数単位はkcpm（kilocycles per minute）です。
世界の他の地域では、通常使用される速度単位と周波数単位はそれぞれmm/sとHzです。 以下に、ユニット間の関係を示します9:
5 実装面から垂直に引き離すと、vb加速度計の磁気実装は22kgf(48.4lbf)の力で抵抗します
6Fmaxが高いほど、より多くのデータが収集されることはありませんが、データはより広い周波数範囲にまたがっています。
7スペクトルの場合、ピーク振幅はrms振幅の倍である。 この関係は、一般的に波形には有効ではありません。
8多くの振動アナリストは、対数速度単位vdBを好む。 しかし、対数スケールと単位に関する議論は、この本の範囲を超えています。
9in/s ø-peak、mm/s rms変換を18に四捨五入しました。 正しい比率は17.96です。
機械振動への初心者のガイドから、copyright©Commtest1999,2006.
Revised28/06/06
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