ISO 2041: Monitorování mechanických vibrací, rázů a stavu – Slovník

Shrnutí

Norma ISO 2041 je hlavní slovní zásobovací normou pro celou oblast vibrací, rázů a monitorování stavu. Její rozsah je mnohem širší než u norem, jako je ISO 1940-2, která se zaměřuje pouze na vyvažování. Norma ISO 2041 slouží jako komplexní slovník a poskytuje přesné definice tisíců termínů používaných ve všech souvisejících oborech, včetně měření, analýzy, testování a diagnostiky. Jejím účelem je vytvořit společný a jednoznačný jazyk, který zajistí jasnou komunikaci mezi odborníky v těchto propojených oblastech.

Obsah (koncepční struktura)

Standard je uspořádán jako rozsáhlý glosář, kde jsou termíny seskupeny do několika tematických sekcí, které usnadňují vyhledávání a pochopení souvisejících pojmů. Mezi hlavní sekce patří:

1. 1. Základní pojmy:

   Tato část pokládá základy pro celý obor definováním jeho nejzákladnějších fyzikálních konceptů. Formálně definuje Vibrace jako změna velikosti veličiny v čase, která popisuje pohyb nebo polohu mechanického systému, kdy je velikost střídavě větší a menší než nějaká průměrná hodnota. Rozlišuje to od Šokovat, což je přechodná událost, a Kmitání, obecný termín pro jakoukoli veličinu, která se tímto způsobem mění. Rozhodující je, že také definuje základní fyzikální vlastnosti, které řídí vibrační chování jakéhokoli systému: Hmota (setrvačnost), vlastnost, která odolává zrychlení; Tuhost (pružina), vlastnost, která odolává deformaci; a Tlumení, vlastnost, která rozptyluje energii ze systému a způsobuje útlum oscilací. Koncept Stupně volnosti je také zavedena definice počtu nezávislých souřadnic potřebných k popisu pohybu systému.

2. 2. Parametry vibrací a rázů:

   Tato kapitola definuje základní veličiny používané k měření a popisu vibračního pohybu. Poskytuje formální definice klíčových charakteristik kmitání. Frekvence je definován jako počet cyklů periodického pohybu, které proběhnou za jednotku času (měřeno v Hertzech, Hz). Amplituda je maximální hodnota kmitající veličiny. Norma poté objasňuje tři primární parametry pohybu: Přemístění (jak daleko se něco posune), Rychlost (jak rychle se pohybuje) a Akcelerace (rychlost změny rychlosti, která souvisí se silami působícími na systém). Tato část také přesně definuje různé způsoby kvantifikace amplitudy signálu: Od vrcholu k vrcholu (celková odchylka od maximální kladné k maximální záporné hodnotě), Vrchol (maximální hodnota od nuly) a RMS (střední kvadratická hodnota), což je nejběžnější metrika celkových vibrací, protože souvisí s energetickým obsahem signálu.

3. 3. Přístrojové vybavení a měření:

   Tato část se zaměřuje na terminologii zařízení používaných k zachycení vibračních signálů. Definuje Převodník (nebo senzor) jako zařízení určené k převodu mechanické veličiny (vibrace) na elektrický signál. Definuje pak nejběžnější typy převodníků používaných při monitorování strojů: Akcelerometr, což je kontaktní senzor, který měří zrychlení a je nejvšestrannějším a nejběžnějším typem senzoru; a Sonda přiblížení (nebo sonda s vířivými proudy), což je bezkontaktní senzor, který měří relativní posunutí mezi sondou a vodivým cílem, obvykle rotujícím hřídelem. Tato část také definuje související přístrojové vybavení, jako jsou zesilovače signálu, filtry a hardware a software pro sběr dat (analyzátory) používané ke zpracování a zobrazení signálů.

4. 4. Zpracování a analýza signálů:

   Tato kapitola definuje terminologii matematických technik používaných k transformaci nezpracovaných vibračních dat do diagnostických informací. Definuje dvě primární oblasti analýzy: Časový průběh, což je graf amplitudy v závislosti na čase, a Spektrum (nebo graf frekvenční domény), který ukazuje amplitudu v závislosti na frekvenci. Standard definuje Spektrální analýza jako proces rozkladu časového signálu na jeho jednotlivé frekvence. Matematický algoritmus použitý k tomu je FFT (rychlá Fourierova transformace)Tato část také definuje klíčové spektrální vlastnosti, jako například Harmonické (celočíselné násobky základní frekvence) a Postranní pásma (frekvence, které se objevují kolem střední frekvence). Dále definuje kritické koncepty pro digitální zpracování signálu, jako například Aliasování (forma zkreslení, ke kterému dochází, pokud je vzorkovací frekvence příliš nízká) a Okna (aplikace matematické funkce ke snížení chyby známé jako spektrální únik).

5. 5. Charakteristiky systémů (modální analýza):

   Tato část definuje terminologii používanou k popisu inherentních dynamických vlastností mechanické konstrukce. Definuje Přirozená frekvence jako frekvence, při které systém vibruje, pokud je vyveden z rovnovážné polohy a poté se nechá volně pohybovat. Když se frekvence vnějšího působení shoduje s vlastní frekvencí, jev Rezonance dochází k , což je definováno jako podmínka maximální amplitudy vibrací. Tato část také definuje pojmy používané v experimentální modální analýze, jako například Tvar režimu (charakteristický vzorec průhybu konstrukce při specifické vlastní frekvenci) a Funkce frekvenční odezvy (FRF), což je měření charakterizující vztah vstup-výstup systému a používané k identifikaci jeho vlastních frekvencí a tlumících vlastností.

6. 6. Monitorování a diagnostika stavu:

   Tato závěrečná kapitola definuje pojmy související s praktickým využitím vibrační analýzy pro údržbu strojů. Definuje Monitorování stavu jako proces monitorování parametru stavu strojního zařízení (v tomto případě vibrací) za účelem identifikace významné změny, která svědčí o rozvíjející se poruše. Na základě toho Diagnostika je definován jako proces využití monitorovaných dat k identifikaci konkrétní poruchy, jejího umístění a závažnosti. Norma také zavádí pokročilejší koncept Prognostika, což je proces předpovídání budoucího stavu stroje a jeho zbývající životnosti. Poskytuje také definice klíčových diagnostických indikátorů, které se počítají z vibračního signálu, jako například Činitel amplitudy a Kurtosa, což jsou statistické metriky používané k detekci poruch ložisek a převodů v rané fázi.

Klíčový význam

• Interdisciplinární komunikace: Poskytuje společný jazyk pro strojní inženýry, specialisty na spolehlivost, techniky a akademiky, aby mohli efektivně komunikovat.
• Podpůrný dokument: Je to hlavní referenční bod pro terminologii používanou téměř ve všech ostatních normách ISO týkajících se vibrací a monitorování stavu. Pokud jiná norma používá termín jako „závažnost vibrací“, je formálně definován v normě ISO 2041.
• Vzdělávací nadace: Pro každého, kdo se učí v oblasti vibrační analýzy, představuje tato norma autoritativní zdroj správné terminologie a definic.

← Zpět na hlavní index