Hvordan Måles Vibrasjon?
i denne delen vil vi svare på disse spørsmålene.Etter å ha lest denne delen vil du kunne:
- Gjenkjenne hvilke maskiner som skal overvåkes
- Forstå hvordan vibrasjonssensorer skal monteres
- Bestem hvordan måleparametere skal settes
- Ta målinger på en systematisk måte
Hvilke Maskiner Trenger Overvåking?
når man skal bestemme hvilke maskiner som skal overvåkes, bør kritiske maskiner prioriteres fremfor andre maskiner. Dette er mye det samme som å overvåke helsen til mennesker. Det er upassende å nøye overvåke helsen til helt friske mennesker, og deretter å forsake overvåking av andre som virkelig trenger det. Det samme gjelder når man overvåker maskinens tilstand.
generelt bør følgende kritiske typer maskiner overvåkes regelmessig for å unngå uventede og kostbare problemer:
(A) Maskiner som krever dyre, lange eller vanskelige reparasjoner hvis de brytes ned
(B) Maskiner som er kritiske for produksjon eller generell anleggsdrift
(c) Maskiner som ofte lider skade
(d) Maskiner som evalueres for pålitelighet
(e) Maskiner som påvirker menneskers eller miljøets sikkerhet
Hvordan Fungerer Instrumentet?
før du foretar en vibrasjonsmåling, må du feste en sensor som kan registrere vibrasjonsadferd på maskinen som måles. Ulike typer vibrasjonssensorer er tilgjengelige, men en type kalt akselerometer brukes normalt, da det gir fordeler over andre sensorer. Et akselerometer er en sensor som produserer et elektrisk signal som er proporsjonalt med akselerasjonen av den vibrerende komponenten som akselerometeret er festet til.
hva er akselerasjonen til en vibrerende komponent? Det er et mål på hvor raskt hastigheten til komponenten endrer seg.
akselerasjonssignalet produsert av akselerometeret sendes videre til instrumentet som igjen konverterer signalet til et hastighetssignal. Avhengig av brukerens valg, kan signalet vises som enten en hastighetsbølgeform eller et hastighetsspekter. Et hastighetsspektrum er avledet fra en hastighetsbølgeform ved hjelp av en matematisk beregning kjent som Den Raske Fourier-Transformasjonen eller FFT.
diagrammet nedenfor er en veldig forenklet forklaring på hvordan vibrasjonsdata er anskaffet. Du kan ønske å konsultere annen litteratur som vbSeries Instrument Reference Guide for ytterligere informasjon.
Hvordan Er Akselerometeret Montert?
de fleste maskiner involverer roterende mekanismer. Motorer, pumper, kompressorer, vifter, båndtransportører, girkasser, alle involverer roterende mekanismer og brukes ofte i maskiner.
De fleste roterende mekanismer har igjen lagre som støtter vekten av roterende deler og bærer kreftene forbundet med roterende bevegelse og vibrasjon. Generelt bæres store mengder kraft av lagrene. Det er ikke overraskende at lagrene ofte er stedet der det oppstår skade og hvor symptomene først utvikler seg.
Vibrasjonsmålinger blir derfor vanligvis tatt på lagrene av maskiner, med akselerometre montert på eller nær lagrene.
siden konklusjoner om maskintilstand – og dermed hvorvidt penger og menneskelig sikkerhet er risikert-avhenger av nøyaktigheten av målingene, må vi være veldig forsiktige med hvordan målingene blir tatt. Det er viktig å alltid huske at måten vi monterer akselerometeret på, bestemmer nøyaktigheten av målingene.
hvordan skal akselerometre monteres for å sikre at målingene er nøyaktige, og hvordan kan vi gjøre det trygt? Her er noen retningslinjer:
(A) Monter Så Nært Som Mulig Til Lageret
Tenk deg en lege som lyttet til hjertet ditt gjennom tykke klær og plasserte stetoskopet nærmere nyrene enn til hjertet ditt. Du vil sannsynligvis tvile på hans diagnose da han ville basere den på lyder forvrengt av unødig obstruksjon og støy fra andre organer.
ved måling av vibrasjon må vi alltid feste akselerometeret så nært som mulig til lageret. Nærmere bestemt må vi feste det så nært som mulig til senterets midtlinje for å unngå å plukke opp forvrengte signaler.
(b) Pass På At Akselerometeret Er Godt Festet
for akselerometeret å oppdage ekte vibrasjonsadferd, må den gjennomgå nøyaktig samme vibrasjonsbevegelse som den vibrerende komponenten. Et akselerometer må derfor festes fast til den vibrerende komponenten slik at den ikke rocker eller beveger seg uavhengig av komponenten. Et løst montert akselerometer produserer signaler forvrengt av egne uavhengige bevegelser og gir derfor feil melding.
Det Finnes ulike monteringsmetoder, men montering ved hjelp av en magnet er den mest populære, da den gir en balanse mellom målepålitelighet og bekvemmelighet for brukeren. Magnetisk montering leveres I Commtest vb kit kan festes svært fast5, samtidig som brukeren kan måle flere maskiner ved hjelp av samme akselerometer, med minimum tid brukt på å feste og løsne akselerometeret.
for å sikre at akselerometeret er godt festet, må det sitte fast på en magnetisk monteringsflate, dette er jevnt. Magnetfestet må sitte sikkert på overflaten med akselerometeret plassert i foreskrevet retning.
for at overflaten skal være jevn, må den være fri for rusk, rust og flakmaling.
monteringsflaten må være virkelig magnetisk (jern -, nikkel-eller koboltlegeringer). Den magnetiske monteringen må for eksempel ikke festes til en aluminiumsoverflate i kraft av jern under aluminiumsoverflaten.
for å unngå tap av magnetisme må den magnetiske monteringen ikke slippes eller oppvarmes. Det må også tas hensyn til ikke å strippe skruegjengen på akselerometeret og magnetisk montering.
(c) Kontroller At Akselerometeret Er Riktig Orientert
Ulike situasjoner krever at akselerometeret skal orienteres annerledes. For eksempel, for å oppdage parallell feiljustering akselerometeret er vanligvis montert i radial retning av lagrene, men for å oppdage vinkel feiljustering akselerometeret må monteres i aksial retning.
signalet produsert av akselerometeret er avhengig av orienteringen der akselerometeret er montert, siden amplituden (mengden) av vibrasjon varierer i forskjellige retninger.
(D) Monter samme Akselerometer På Samme Sted
for et bestemt målepunkt er det viktig å alltid montere akselerometeret på samme sted for å minimere måleinkonsekvenser som kan føre til feil konklusjoner. Når det er mulig, bruk alltid samme akselerometer for et bestemt målepunkt.
(E) Monter Akselerometeret På Noe Betydelig
akselerometeret må aldri monteres på en meget fleksibel del av maskinen, da spekteret vil bli forvrengt ved flapping av den fleksible delen.
akselerometeret må aldri brukes på strukturer som er veldig lette, da vekten av akselerometeret og magnetisk montering vil forvride strukturens vibrasjonsadferd. Generelt bør den kombinerte vekten av akselerometeret og magnetisk montering være mindre enn 10% av vekten av den vibrerende strukturen.
(f) Ta vare På Akselerometeret
hvis akselerometeret behandles grovt, kan det gi upålitelige signaler. På grunn av styrken på magnetfestet må du være forsiktig når du fester akselerometeret til en monteringsflate. Du kan oppnå dette ved å nærme monteringsflaten med magnetisk montering vippet i en vinkel. Når du løsner magnetfestet, må du ikke bruke akselerometeret som en spak for å bryte kontakt. I stedet bør den magnetiske monteringen gripes tett og deretter vippes sidelengs for å bryte kontakten.
akselerometerkabelen må aldri vrides akutt, men må forankres på en måte som forhindrer at den blir skadet. Twisted eller fritt svingende kabler kan forvride det målte spekteret.
(g) Ta Vare På Personlig Sikkerhet
du må håndtere farer til enhver tid. Når du tar vibrasjonsmålinger, tre typer farer skiller seg ut i sannsynlighet eller alvorlighetsgrad: skade ved bevegelige deler, elektrisk støt og magnetindusert skade.
For Det Første, når du monterer akselerometeret, må du passe på at kabelen ikke blir viklet inn i bevegelige maskiner. Mens hurtigutløserkontakten minimerer denne faren, bør den ikke stole på som en erstatning for riktig installasjon.
Andre ting som kan floke med bevegelige maskiner inkluderer løse klær, langt hår, dataoverføring kabler og stropper.
For det andre må du aldri feste akselerometeret til en høyspenningsoverflate, da dette kan føre til elektrisk støt.
for Det Tredje må du aldri ta med magnetmonteringen i nærheten av magnetfølsomme gjenstander som pacemakere, kredittkort, disketter, videobånd, kassetter og klokker, siden disse elementene kan bli skadet av magnetfelt.
det er andre mulige farer. Du bør lese Og forstå vbSeries-Instrumentets Referansehåndbok grundig før du bruker apparatet eller tilhørende tilbehør.
Hvordan Settes Parametere?
Hva er måleparametere?
Måleparametere er detaljene som angir hvordan en måling skal utføres. Ved å spesifisere måleparametere spesifiserer vi hvordan data skal samles inn og behandles før de presenteres for oss. Før vi tar en vibrasjonsmåling, må vi spesifisere hvilke parametere som skal brukes.
parametrene for vibrasjonsmåling kan sammenlignes med ‘hva og hvordan’ detaljer som en lege må spesifisere før en medisinsk test utføres.
Vi vil nå se på hvordan måleparametere settes når vi måler et spektrum. For resten av denne delen vil vi bruke Commtest vb-instrumentet som et eksempel på vibrasjonsovervåkingsinstrument for diskusjonene våre, da det er et spesielt enkelt instrument å bruke. For eksempel er standardparameterverdiene (unntatt standard Fmax-verdi) egnet for å ta de fleste vibrasjonsmålinger, slik at i de fleste situasjoner krever få eller ingen av standardparameterverdiene justering. Disse parametrene er de som vises i Skjermbildet Angi Parametere på vb-instrumentet, med ‘domene’ satt til ‘frekvens’.
Hva er noen av disse måleparameterverdiene, og hva betyr de?Parametrene som brukes for å måle vibrasjon spektra kan deles inn i fire klasser; nemlig parametere som bestemmer:
(A) hvordan data samles inn
(b) Hvor mye eller hvor raskt data samles inn
(c) hvordan data behandles
(d) hvordan data vises
(A) Hvordan Data Samles Inn
parameterne som bestemmer hvordan data samles inn, er ‘Utløsertype’ og parametrene oppført under ‘Sensoroppsett’.
‘Utløsertype’ er parameteren som forteller instrumentet hvordan man skal begynne å måle. Hvis satt Til ‘Free run’, vil instrumentet ta målinger kontinuerlig. Hvis satt Til ‘Single’, vil bare en målesyklus finne sted. I de fleste tilfeller kan instrumentet settes Til ‘Free run’.
parametrene under’ Sensoroppsett ‘ informerer instrumentet om hvilken type akselerometer som brukes til å ta målinger. HVIS ICP® – type akselerometer som leveres i vb-settet brukes, Må ‘ Kjørestrømmen ‘slås på, og ‘Følsomheten’ til akselerometeret må samsvare med det som er angitt på vb-Kvalitetssikringskortet. ‘Settling tid’ er tiden som kreves for akselerometer og instrument for å bosette før målingene kan tas nøyaktig. Du bør bruke standardverdien ‘Settling time’ (som varierer Med fmax-verdien) for å sikre målenøyaktighet.
(b) hvor mye Eller Hvor Raskt Data Samles Inn
parameterne som bestemmer hvor mye eller hvor raskt data samles inn, er parameterne ‘Fmax’, ‘Spektrallinjer’ og’Overlappingsprosent’.
I Seksjon 2 bemerket vi at jo høyere Fmax, desto større frekvensområde over hvilket informasjon6 kan oppnås fra spektret.
Således, hvis fmax-verdien er høy, vises data opp til høye vibrasjonsfrekvenser. For å få informasjon om høye vibrasjonsfrekvenser, må målefrekvensen – eller frekvensen av prøvetakingsdata – også være høy. Som et resultat, jo høyere Fmax, desto raskere blir målingen.
jo flere spektrallinjer et spektrum har, desto mer informasjon kan man få fra det. Dette betyr at jo flere spektrallinjer det er, jo flere data må samles inn for å generere tilleggsinformasjon, og derfor jo lengre målingen vil ta.
Hvilken Fmax-Verdi Skal Brukes?
jo høyere driftshastigheten til maskinen er, desto høyere er vibrasjonsfrekvensene, og jo høyere Må Fmax være for å fange vibrasjonsadferd ved de høye frekvensene.
for vibrasjoner som ikke involverer roterende fingre som tannhjul, vifteblader, pumpeskovler og lagerelementer, er En Fmax-verdi lik 10 ganger driftshastigheten vanligvis tilstrekkelig til å fange opp all viktig informasjon.
for eksempel, hvis driftshastigheten er 10 000 rpm, er En Fmax-verdi på 100 000 cpm (100 kcpm) mest sannsynlig tilstrekkelig.
for vibrasjon som involverer fingerelementer som gir, vifter, pumper og rullelager, er En Fmax-verdi lik 3 ganger antall fingre multiplisert med driftshastigheten vanligvis tilstrekkelig til å fange opp all viktig informasjon.
for eksempel, for et gir drevet av en 12-tannhjul som roterer ved 10 000 rpm, er En Fmax-verdi på 360 000 cpm (360 kcpm) mest sannsynlig tilstrekkelig.
hvis Fmax-verdien som kreves er veldig stor, vil oppløsningen av spekteret være lav, og informasjon om lave vibrasjonsfrekvenser kan gå tapt. Det kan være nødvendig å ta noen lave fmax-målinger i tillegg til den høye fmax-målingen.
Hvor mange Spektrallinjer Skal Brukes?
i de fleste tilfeller er 400 linjer med oppløsning tilstrekkelig. Men hvis en stor Fmax-verdi brukes, vil linjene bli spredt ut over et stort frekvensområde, og etterlater store hull mellom linjene. For store fmax-verdier kan det derfor være behov for flere spektrallinjer for å unngå tap av detaljer.
Det skal imidlertid bemerkes at jo flere spektrallinjer blir brukt, desto lengre målingen vil ta, og jo mer instrumentminneplass vil bli opptatt. En høy fmax-verdi eller et høyt antall spektrallinjer bør derfor kun brukes der det er nødvendig.
Hvor Mye Overlapping skal jeg bruke?
Overlappende data er et middel til å gjenbruke en prosentandel av en tidligere målt bølgeform for å beregne et nytt spektrum. Jo høyere ‘Overlappingsprosent’, jo mindre nyoppkjøpte data er nødvendig for å generere et spektrum, og dermed jo raskere spekteret kan vises. 50% overlapping er ideell for de fleste tilfeller.
(c) Hvordan Data Behandles
parameterne som bestemmer hvordan data behandles, er parameterne ‘Gjennomsnittstype’, ‘antall gjennomsnitt ‘og’Vindustype’.
Tenk deg at du måtte måle bredden på sidene i denne boken nøyaktig. Fordi bredden kan variere litt fra side til side, vil du sannsynligvis måle ikke bare bredden på en side, men heller at av noen få sider og deretter ta gjennomsnittet.
på samme måte, når vibrasjon måles, måles flere spektra vanligvis og deretter i gjennomsnitt for å produsere et gjennomsnittlig spektrum. Det gjennomsnittlige spekteret representerer bedre vibrasjonsadferd, da gjennomsnittsprosessen minimerer effekten av tilfeldige variasjoner eller støyspikes som er iboende i maskinvibrasjon.
parameteren ‘Gjennomsnittlig type’ bestemmer hvordan spektra er i gjennomsnitt. ‘Lineær’ gjennomsnitt anbefales for de fleste tilfeller. ‘Eksponentiell’ gjennomsnitt brukes vanligvis bare hvis vibrasjonsadferd varierer betydelig over tid. ‘Peak hold’ innebærer egentlig ikke gjennomsnitt, men forårsaker verste fall (største) amplitude for hver spektrallinje som skal vises.
parameteren ‘Antall gjennomsnitt’ bestemmer antall påfølgende spektra som brukes til gjennomsnitt. Jo større antall spektra som brukes til gjennomsnitt, jo mer støyspikes glattes ut og de mer nøyaktig sanne spektrale toppene er representert.
jo større antall gjennomsnitt, desto mer data må samles inn, og derfor jo lengre tid det tar å oppnå ‘gjennomsnittlig spektrum’. Et ‘antall gjennomsnitt’ på 4 er tilstrekkelig for de fleste tilfeller.
de innsamlede dataene brukes vanligvis ikke direkte til å generere et spektrum, men endres ofte på forhånd for å imøtekomme visse begrensninger AV FFT-prosessen (prosessen som forvandler dataene til et spektrum). Data endres vanligvis ved multiplikasjon med et korreksjonsvindu. Dette hindrer spektrallinjer fra ‘smøre’ eller ‘lekker’ inn i hverandre.
‘Vindustype’ er parameteren som bestemmer hvilken type vindu som brukes. Vinduet ‘Hanning’ brukes vanligvis. Hvis vinduet ‘rektangulært’ brukes, vil dataene effektivt ikke bli endret.
(d) Hvordan Data Vises
parameterne som bestemmer hvordan spekteret skal vises, er oppført under ‘Visningsenheter’.
for å angi hvordan spekteret skal vises, må skalaen til spekteret spesifiseres. Skalaen til spekteret bestemmer hvor lett spektrale detaljer kan ses, og er definert av parametrene ‘Amplitude scale’, ‘vdB reference’, ‘Log range’ og ‘ Velocity max.
I de fleste tilfeller Kan Amplitudeskalaen være Lineær. Hvis en lineær amplitudeskala brukes, er parametrene ‘vdB reference’ og ‘Log range’ uten betydning(og trenger derfor ikke settes).
generelt bør du sette ‘Velocity max’ Til ‘Automatic’ for å la instrumentet automatisk velge en ideell amplitudeskala som gjør at spektrale topper kan ses tydelig.
for å spesifisere hvordan spekteret skal vises, må ‘amplitude type’ som skal brukes også spesifiseres. I Seksjon 2 (side 18) definerte vi to amplitudetyper-peak amplitude og rms amplitude.
hvis Amplituden’ Ø-peak ‘(eller’ peak’) brukes, vil spekteret vise maksimal hastighet oppnådd av den vibrerende komponenten ved de forskjellige vibrasjonsfrekvensene.
på den annen side, hvis ‘rms’ amplitude brukes, vises en mengde som indikerer vibrasjonsenergi ved de forskjellige frekvensene i stedet.
for vibrasjonsspekter er toppamplituden ved en bestemt frekvens nøyaktig √2 ganger (omtrent 1,4 ganger) rms amplitude ved den frekvensen. Dermed er hvilken amplitudetype som brukes ikke veldig viktig siden amplitudekonverteringer7 lett kan gjøres.
Vi anbefaler at du alltid bruker samme amplitudetype for et bestemt målepunkt for å unngå feiltolkninger. En overgang fra rms-amplituden til toppamplituden forårsaker en tilsynelatende økning i vibrasjonsamplitude som feilaktig kan tolkes som maskinforringelse. På den annen side kan en overgang fra toppamplituden til rms-amplituden skjule en ekte økning i vibrasjonsamplitude.
endelig må amplitude – og frekvensenhetene som skal brukes i spektret også spesifiseres. Hvilke enheter som skal brukes er egentlig et spørsmål om personlig valg, eller oftere, geografisk plassering.
i Nord-Amerika er hastighetsenheten vanligvis brukt (for lineære hastighetsskalaer8) i / s, og en vanlig brukt frekvensenhet er kcpm(kilocykler per minutt).
i andre deler av verden er hastighetsenheten og frekvensenheten som vanligvis brukes henholdsvis mm/s og Hz. Vist nedenfor er forholdet mellom enhetene9:
5 når den trekkes vinkelrett bort fra monteringsflaten, motstår vb-akselerometerets magnetiske montering med en kraft på 22 kgf (48.4 lbf)
6 en høyere Fmax forårsaker ikke at flere data samles inn, men fører til at dataene spenner over et bredere frekvensområde.
7 for et spektrum er toppamplituden ganger rms-amplituden. Dette forholdet er generelt ikke gyldig for bølgeformer.
8 mange vibrasjonsanalytikere foretrekker den logaritmiske hastighetsenheten vdB. Imidlertid er diskusjon om logaritmiske skalaer og enheter utenfor rammen av denne boken.
9 Vi har rundet i / s ø-topp, mm / s rms konvertering til 18. Det riktige forholdet er 17,96.
Fra Nybegynnerguiden til Maskinvibrasjon, copyright © Commtest 1999, 2006.
Revidert 28/06/06
for å finne ut hvordan du setter opp ditt eget maskinvibrasjonsovervåkingsprogram, kontakt Commtest Instruments Ltd Eller en av våre representanter for en demonstrasjon av et vbseries vibrasjonsovervåkingssystem. For adressen til din nærmeste representant, vennligst besøk vår hjemmeside på http://www.commtest.com