Vibrationsanalyse med Balanset-1A: En begynderguide til spektrumdiagnostik

Introduktion: Fra afbalancering til diagnostik — Frigør din vibrationsanalysators fulde potentiale

Balanset-1A-enheden er primært kendt som et effektivt værktøj til dynamisk afbalancering. Dens muligheder rækker dog langt ud over det, hvilket gør den til en kraftfuld og tilgængelig vibrationsanalysator. Udstyret med følsomme sensorer og software til Fast Fourier Transform (FFT) spektralanalyse er Balanset-1A et fremragende instrument til omfattende vibrationsanalyse. Denne vejledning bygger bro over hullet i den officielle manual og forklarer, hvad vibrationsdataene afslører om maskinens tilstand.

Denne guide er struktureret sekventielt for at føre dig fra det grundlæggende til den praktiske anvendelse:

• Afsnit 1 vil lægge det teoretiske grundlag og forklare enkelt og klart, hvad vibration er, hvordan spektralanalyse (FFT) fungerer, og hvilke spektrale parametre der er nøglen for en diagnostiker.
• Afsnit 2 vil give trinvise instruktioner til at opnå vibrationsspektre af høj kvalitet og pålidelighed ved hjælp af Balanset-1A-enheden i forskellige tilstande, med fokus på praktiske nuancer, der ikke er beskrevet i standardinstruktionen.
• Afsnit 3 er artiklens kerne. Her vil "fingeraftrykkene" - karakteristiske spektrale tegn på de mest almindelige fejl: ubalance, forkert justering, mekanisk løshed og lejefejl - blive grundigt analyseret.
• Afsnit 4 vil integrere den erhvervede viden i et samlet system med praktiske anbefalinger til implementering af overvågning og en simpel beslutningsalgoritme.

Ved at mestre materialet i denne artikel vil du være i stand til at bruge Balanset-1A ikke kun som en afbalanceringsenhed, men også som et fuldgyldigt diagnostisk kompleks på begynderniveau, der giver dig mulighed for at identificere problemer tidligt, forhindre dyre ulykker og øge pålideligheden af dit driftsudstyr betydeligt.

Afsnit 1: Grundlæggende principper for vibrations- og spektralanalyse (FFT)

1.1. Hvad er vibration, og hvorfor er det vigtigt?

Alt roterende udstyr, hvad enten det er en pumpe, en ventilator eller en elektrisk motor, skaber vibrationer under drift. Vibration er den mekaniske svingning af en maskine eller dens individuelle dele i forhold til deres ligevægtsposition. I en ideel, fuldt funktionel tilstand genererer en maskine et lavt og stabilt vibrationsniveau - dette er dens normale "driftsstøj". Men efterhånden som defekter opstår og udvikler sig, begynder denne vibrationsbaggrund at ændre sig.

Vibration er mekanismens strukturs reaktion på cykliske exciterende kræfter. Kilderne til disse kræfter kan være meget forskellige:

• Centrifugalkraft på grund af rotorubalance: Opstår som følge af den ujævne fordeling af masse i forhold til rotationsaksen. Dette er den såkaldte "tunge plet", som under rotation skaber en kraft, der overføres til lejerne og maskinhuset.
• Kræfter forbundet med geometriske unøjagtigheder: Forkert justering af koblede aksler, akselbøjning, fejl i gearkassens tandprofiler — alt dette skaber cykliske kræfter, der forårsager vibrationer.
• Aerodynamiske og hydrodynamiske kræfter: Opstår under rotation af skovlhjul i ventilatorer, røgudsugere, pumper og turbiner.
• Elektromagnetiske kræfter: Karakteristisk for elektriske motorer og generatorer og kan f.eks. skyldes asymmetri i viklingerne eller tilstedeværelsen af kortsluttede vindinger.

Hver af disse kilder skaber vibrationer med unikke egenskaber. Derfor er vibrationsanalyse et så effektivt diagnostisk værktøj. Ved at måle og analysere vibrationer kan vi ikke blot sige, at "maskinen vibrerer kraftigt", men også med høj sandsynlighed bestemme den grundlæggende årsag. Denne avancerede diagnostiske funktion er afgørende for ethvert moderne vedligeholdelsesprogram.

1.2. Fra tidssignal til spektrum: En simpel forklaring af FFT

En vibrationssensor (accelerometer), der er installeret på lejehuset, omdanner mekaniske svingninger til et elektrisk signal. Hvis dette signal vises på en skærm som funktion af tiden, får vi et tidssignal eller en bølgeform. Denne graf viser, hvordan vibrationsamplituden ændrer sig på hvert tidspunkt.

I et simpelt tilfælde, såsom ren ubalance, vil tidssignalet ligne en glat sinusformet kurve. I virkeligheden påvirkes en maskine dog næsten altid af flere exciterende kræfter samtidigt. Som følge heraf er tidssignalet en kompleks, tilsyneladende kaotisk kurve, hvorfra det er praktisk talt umuligt at udtrække nyttig diagnostisk information.

Det er her, at et matematisk værktøj kommer til undsætning — Fast Fourier Transform (FFT). Det kan forestilles som et magisk prisme til vibrationssignaler.

Forestil dig, at et komplekst tidssignal er en stråle af hvidt lys. Det virker samlet og umuligt at skelne. Men når denne stråle passerer gennem et glasprisme, nedbrydes den i sine bestanddele - rød, orange, gul osv. - og danner en regnbue. FFT gør det samme med et vibrationssignal: det tager en kompleks kurve fra tidsdomænet og nedbryder den til simple sinusformede komponenter, som hver har sin egen frekvens og amplitude.

Resultatet af denne transformation vises på en graf kaldet et vibrationsspektrum. Spektret er det primære arbejdsværktøj for alle, der udfører vibrationsanalyse. Det giver dig mulighed for at se, hvad der er skjult i tidssignalet: hvilke "rene" vibrationer der udgør maskinens samlede støj.

1.3. Vigtige spektrumparametre at forstå

Vibrationsspektret, som du vil se på Balanset-1A-skærmen i "Vibrometer"- eller "Diagrammer"-tilstande, har to akser, hvilket er absolut nødvendigt for diagnosticering.

Vandret akse (X): Frekvens

Denne akse viser, hvor ofte svingninger forekommer, og måles i Hertz (Hz). 1 Hz er én komplet svingning pr. sekund. Frekvensen er direkte relateret til vibrationskilden. Forskellige mekaniske og elektriske komponenter i en maskine genererer vibrationer ved deres karakteristiske, forudsigelige frekvenser. Når vi kender den frekvens, hvor en høj vibrationstop observeres, kan vi identificere årsagen - en specifik enhed eller defekt.

Rotationsfrekvens (1x): Dette er den vigtigste frekvens i al vibrationsdiagnostik. Den svarer til maskinens aksels rotationshastighed. Hvis en motoraksel f.eks. roterer med 3000 omdrejninger i minuttet (rpm), vil dens rotationsfrekvens være: f = 3000 rpm / 60 s/min = 50 Hz. Denne frekvens betegnes som 1x. Den tjener som referencepunkt til at identificere mange andre defekter.

Lodret akse (Y): Amplitude

Denne akse viser vibrationens intensitet eller styrke ved hver specifik frekvens. I Balanset-1A-enheden måles amplituden i millimeter pr. sekund (mm/s), hvilket svarer til root mean square (RMS)-værdien af vibrationshastigheden. Jo højere toppen i spektret er, desto mere vibrationsenergi er koncentreret ved den frekvens, og som regel desto mere alvorlig er den tilhørende defekt.

Harmoniske

Harmoniske er frekvenser, der er heltalsmultipla af grundfrekvensen. Grundfrekvensen er oftest rotationsfrekvensen 1x. Dens harmoniske vil således være: 2x (anden harmonisk) = 2×1x, 3x (tredje harmonisk) = 3×1x, 4x (fjerde harmonisk) = 4×1x osv. Tilstedeværelsen og den relative højde af harmoniske indeholder afgørende diagnostisk information. For eksempel manifesterer ren ubalance sig primært ved 1x med meget lave harmoniske. Mekanisk løshed eller akselforskydning genererer dog en hel "skov" af høje harmoniske (2x, 3x, 4x,...). Ved at analysere forholdet mellem amplituder mellem 1x og dens harmoniske kan forskellige typer fejl skelnes.

Afsnit 2: Indhentning af et vibrationsspektrum ved hjælp af Balanset-1A

Kvaliteten af diagnostikken afhænger direkte af kvaliteten af de oprindelige data. Forkerte målinger kan føre til fejlagtige konklusioner, unødvendige reparationer eller omvendt til, at man overser en udviklende defekt. Dette afsnit giver en praktisk vejledning til indsamling af nøjagtige og repeterbare data ved hjælp af din enhed.

2.1. Forberedelse til målinger: Nøglen til nøjagtige data

Før tilslutning af kabler og opstart af programmet skal man være omhyggelig med korrekt installation af sensorer. Dette er det vigtigste trin, der bestemmer pålideligheden af alle efterfølgende analyser.

Monteringsmetode: Balanset-1A leveres med magnetiske sensorbaser. Dette er en bekvem og hurtig monteringsmetode, men for at den skal være effektiv, skal flere regler overholdes. Overfladen ved målepunktet skal være:

• Ren: Fjern snavs, rust og afskallet maling.
• Flad: Sensoren skal ligge i niveau med hele magnetens overflade. Installer den ikke på afrundede overflader eller bolthoveder.
• Massiv: Målepunktet skal være en del af maskinens bærende struktur (f.eks. lejehus), ikke et tyndt beskyttelsesdæksel eller en køleribbe.

Til stationær overvågning eller for at opnå maksimal nøjagtighed ved høje frekvenser anbefales det at bruge en gevindforbindelse (bolt), hvis maskinens design tillader det.

Beliggenhed: Kræfter, der opstår under rotorens drift, overføres til maskinhuset gennem lejerne. Derfor er det bedste sted at installere sensorer i lejehusene. Forsøg at placere sensoren så tæt som muligt på lejet for at måle vibrationer med minimal forvrængning.

Måleretning: Vibration er en tredimensionel proces. For at få et fuldstændigt billede af maskinens tilstand bør målinger foretages i tre retninger:

• Radial vandret (H): Vinkelret på akselaksen, i det vandrette plan.
• Radial lodret (V): Vinkelret på akselaksen, i det vertikale plan.
• Aksial (A): Parallelt med akselaksen.

Som regel er konstruktionens stivhed i vandret retning lavere end i lodret retning, så vibrationsamplituden i vandret retning er ofte den højeste. Derfor vælges den vandrette retning ofte til den indledende vurdering. Aksial vibration bærer dog unikke oplysninger, som er kritisk vigtige for at diagnosticere defekter såsom akselforskydning.

Balanset-1A er en tokanals enhed, som primært behandles i manualen ud fra perspektivet af to-plans afbalancering. Til diagnostik åbner dette dog op for langt bredere muligheder. I stedet for at måle vibrationer på to forskellige lejer kan begge sensorer tilsluttes den samme lejeenhed, men i forskellige retninger. For eksempel kan sensorkanal 1 installeres radialt (horisontalt), og sensorkanal 2 aksialt. Samtidig optagelse af spektre i to retninger muliggør øjeblikkelig sammenligning af aksial og radial vibration, hvilket er en standardteknik inden for professionel diagnostik til pålidelig detektering af fejljustering. Denne metode udvider enhedens diagnostiske muligheder betydeligt og går ud over, hvad der er beskrevet i manualen.

2.2. Trin for trin: Brug af "Vibrometer"-tilstand (F5) til hurtig vurdering

Denne tilstand er designet til operationel kontrol af de vigtigste vibrationsparametre og er ideel til hurtig vurdering af maskinens tilstand "på stedet". Proceduren for at opnå et spektrum i denne tilstand er som følger:

1. Tilslutning af sensorer: Installer vibrationssensorer på udvalgte punkter, og tilslut dem til X1- og X2-indgangene på måleenheden. Tilslut lasertachometeret til X3-indgangen, og fastgør en reflekterende markør til akslen.
2. Start programmet: Klik på knappen "F5 - Vibrationsmåler" i Balanset-1A's hovedvindue.
3. Arbejdsvinduet åbnes (fig. 7.4 i manualen). Den øverste del viser digitale værdier: samlet vibration (V1s), vibration ved rotationsfrekvens (V1o), fase (F1) og rotationshastighed (N omdr.).
4. Start måling: Klik på knappen "F9 - Kør". Programmet vil begynde at indsamle og vise data i realtid.
5. Analysér spektret: Nederst i vinduet er grafen "Vibrationsspektrum-kanal 1 og 2 (mm/s)". Dette er vibrationsspektret. Den vandrette akse viser frekvens i Hz, og den lodrette akse viser amplitude i mm/s.

Denne tilstand muliggør den første, vigtigste diagnostiske kontrol, som selv anbefales i afbalanceringsmanualen. Sammenlign værdierne for V1s (samlet vibration) og V1o (vibration ved rotationsfrekvens 1x).

• Hvis V1s≈V1o, betyder det, at det meste af vibrationsenergien er koncentreret ved rotationsfrekvensen. Hovedårsagen til vibrationerne er højst sandsynligt ubalance.
• Hvis V1s≫V1o, indikerer det, at en betydelig del af vibrationen skyldes andre kilder (forskydning, løshed, lejefejl osv.). I dette tilfælde vil simpel afbalancering ikke løse problemet, og en dybere analyse af spektret er nødvendig.

2.3. Trin for trin: Brug af "Diagrammer"-tilstand (F8) til detaljeret analyse

Til seriøs diagnostik, der kræver en mere detaljeret undersøgelse af spektret, er "Diagrammer"-tilstanden betydeligt bedre. Den giver en større og mere informativ graf, hvilket letter identifikationen af toppe og analysen af deres struktur. Proceduren for at opnå et spektrum i denne tilstand:

1. Tilslut sensorerne på samme måde som i "Vibrometer"-tilstand.
2. Starttilstand: Klik på knappen "F8 - Diagrammer" i programmets hovedvindue.
3. Vælg diagramtype: I det åbnede vindue (fig. 7.19 i manualen) vil der være en række knapper øverst. Klik på "F5-Spektre (Hz)".
4. Vinduet for spektrumanalyse åbnes (fig. 7.23 i manualen). Den øverste del viser tidssignalet, og den nederste, hoveddel viser vibrationsspektret.
5. Start måling: Klik på knappen "F9-Kør". Enheden vil udføre en måling og opbygge detaljerede grafer.

Det spektrum, der opnås i denne tilstand, er meget mere praktisk til analyse. Du kan tydeligere se toppe ved forskellige frekvenser, evaluere deres højde og identificere harmoniske serier. Denne tilstand anbefales til diagnosticering af fejl, der er beskrevet i næste afsnit.

Afsnit 3: Diagnostik af typiske fejl ved hjælp af vibrationsspektre (op til 1000 Hz)

Dette afsnit er den praktiske kerne i guiden. Her lærer vi at aflæse spektre og korrelere dem med specifikke mekaniske problemer. For nemheds skyld og hurtig orientering i felten er de vigtigste diagnostiske indikatorer opsummeret i en konsolideret tabel. Den vil tjene som en hurtig reference ved analyse af reelle data.

Tabel 3.1: Oversigt over diagnostiske indikatorer

Fejl	Primær spektral signatur	Typiske harmoniske	Noter
Ubalance	Høj amplitude ved 1× rotationsfrekvens	Lav	Radial vibration dominerer. Amplituden stiger kvadratisk med hastigheden.
Forskydning	Høj amplitude ved 2× rotationsfrekvens	1×, 3×, 4×	Ofte ledsaget af aksial vibration.
Mekanisk løshed	Flere harmoniske 1× ("skov" af harmoniske)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Subharmoniske (0,5×, 1,5×) kan forekomme ved 1/2x, 3/2x osv. på grund af revner.
Lejefejl	Toppe ved ikke-synkrone frekvenser (BPFO, BPFI osv.)	Flere harmoniske af defektfrekvenser	Ofte synlige som sidebånd omkring toppe. Lyder som "støj" i det højfrekvente område.
Defekt gearindgreb	Højfrekvent gearindgreb (GMF) og dens harmoniske svingninger	Sidebånd omkring GMF ved 1x	Indikerer slid, tandskader eller excentricitet.

Dernæst vil vi gennemgå hver af disse mangler i detaljer.

3.1. Ubalance: Det mest almindelige problem

Fysisk årsag: Ubalance opstår, når massemidtpunktet for en roterende del (rotor) ikke falder sammen med dens geometriske rotationsakse. Dette skaber en "tung plet", som under rotation genererer en centrifugalkraft, der virker i radial retning og overføres til lejer og fundament.

Spektrale signaturer: Hovedtegnet er en høj amplitudetop udelukkende ved rotationsfrekvensen (1x). Vibrationerne er overvejende radiale. Der er to hovedtyper af ubalance:

Statisk ubalance (et-plan)

Spektrumbeskrivelse: Spektret er fuldstændig domineret af en enkelt top ved den grundlæggende rotationsfrekvens (1x). Vibrationen er sinusformet med minimal energi ved andre frekvenser.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Primært en stærk 1x rotationsfrekvenskomponent. Få til ingen højere harmoniske (en ren 1x tone).

Nøglefunktion: Stor 1x amplitude i alle radiale retninger. Vibration ved begge lejer er i fase (ingen faseforskel mellem de to ender). Der observeres ofte en faseforskydning på cirka 90° mellem vandrette og lodrette målinger ved det samme leje.

Dynamisk ubalance (toplans / par)

Spektrumbeskrivelse: Spektret viser også en dominerende frekvenstop på én gang per omdrejning (1x), svarende til statisk ubalance. Vibration er ved rotationshastigheden uden signifikant indhold af højere frekvenser, hvis ubalance er det eneste problem.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Dominerende 1x RPM-komponent (ofte med en "svajning" eller slingren i rotoren). Højere harmoniske er generelt fraværende, medmindre andre fejl er til stede.

Nøglefunktion: 1x vibration ved hvert leje er ude af fase — der er en faseforskel på omkring 180° mellem vibrationerne i rotorens to ender (hvilket indikerer en ubalance i parret). Den stærke 1x-top med dette faseforhold er et tegn på dynamisk ubalance.

Hvad skal man gøre: Hvis spektret indikerer ubalance, skal der udføres en afbalanceringsprocedure. Ved statisk ubalance er enkeltplansafbalancering tilstrækkelig (manual afsnit 7.4), ved dynamisk ubalance — toplansafbalancering (manual afsnit 7.5).

3.2. Forskydning af akseljustering: En skjult trussel

Fysisk årsag: Forskydning opstår, når rotationsakserne for to sammenkoblede aksler (f.eks. motoraksel og pumpeaksel) ikke stemmer overens. Når forskydte aksler roterer, opstår der cykliske kræfter i koblingen og lejerne, hvilket forårsager vibrationer.

Parallel forskydning (forskudte aksler)

Spektrumbeskrivelse: Vibrationsspektret udviser forhøjet energi ved grundtonen (1x) og dens harmoniske 2x og 3x, især i radial retning. Typisk er 1x-komponenten dominerende med tilstedeværende forskydning, ledsaget af en bemærkelsesværdig 2x-komponent.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Indeholder betydelige toppe ved 1x, 2x og 3x akselrotationsfrekvenser. Disse forekommer overvejende i radiale vibrationsmålinger (vinkelret på akslen).

Nøglefunktion: Høje 1x og 2x vibrationer i radial retning er indikative. En faseforskel på 180° mellem radiale vibrationsmålinger på modsatte sider af koblingen observeres ofte, hvilket adskiller det fra ren ubalance.

Vinkelforskydning (skrå aksler)

Spektrumbeskrivelse: Frekvensspektret viser stærke harmoniske svingninger i akselhastigheden, især en fremtrædende 2x driftshastighedskomponent ud over 1x. Vibrationer ved 1x, 2x (og ofte 3x) forekommer, hvor aksial (langs aksel) vibration er betydelig.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Bemærkelsesværdige toppe ved 1x og 2x (og nogle gange 3x) driftshastighed. 2x-komponenten er ofte lige så stor som eller større end 1x. Disse frekvenser er udtalte i det aksiale vibrationsspektrum (langs maskinens akse).

Nøglefunktion: Relativt høj anden harmonisk (2x) amplitude sammenlignet med 1x, kombineret med stærk aksial vibration. Aksiale målinger på begge sider af koblingen er 180° ude af fase, et kendetegn for vinkelforskydning.

Hvad skal man gøre: Afbalancering hjælper ikke her. Stop enheden, og udfør en akseljusteringsprocedure med specialværktøj.

3.3. Mekanisk løshed: "Raslen" i maskinen

Fysisk årsag: Denne defekt er forbundet med tab af stivhed i strukturelle forbindelser: løse bolte, revner i fundamentet, øget spillerum i lejesæder. På grund af spillerum opstår der stød, der danner et karakteristisk vibrationsmønster.

Mekanisk løshed (komponentløshed)

Beskrivelse: Spektret er rigt på frekvenskomponenter af rotationshastigheden. Et bredt område af heltallige multipla af 1x (fra 1x til højere ordener, såsom ~10x) med betydelige amplituder forekommer. I nogle tilfælde kan subharmoniske frekvenser (f.eks. 0,5x) også forekomme.

Spektrale komponenter: Dominerende er flere frekvenskomponenter af rotationshastigheden (1x, 2x, 3x ... op til ~10x). Nogle gange kan fraktionerede (halvtallige) frekvenskomponenter også være til stede ved 1/2x, 3/2x osv. på grund af gentagne stød.

Nøglefunktion: Den karakteristiske "række af toppe" i spektret - talrige jævnt fordelte toppe ved frekvenser, der er heltalsmultipla af rotationshastigheden. Dette indikerer et tab af stivhed eller forkert samling af dele, der forårsager gentagne stød. Tilstedeværelsen af mange harmoniske (og muligvis halvtallige subharmoniske) er en nøgleindikator.

Strukturel løshed (løshed i base/montering)

Beskrivelse: I vibrationsspektret dominerer vibrationer ved den grundlæggende eller dobbelte rotationsfrekvens ofte. Normalt optræder en top ved 1x og/eller 2x. Højere harmoniske (over 2x) har normalt meget mindre amplituder sammenlignet med disse hovedharmoniske.

Spektrale komponenter: Viser overvejende frekvenskomponenter ved 1x og 2x hastigheder på akslen. Andre harmoniske (3x, 4x osv.) er normalt fraværende eller ubetydelige. Komponenten 1x eller 2x kan dominere afhængigt af typen af løshed (f.eks. et slag pr. omdrejning eller to slag pr. omdrejning).

Nøglefunktion: Mærkbart høje toppe ved 1x eller 2x (eller begge) i forhold til resten af spektret, hvilket indikerer løshed i lejer eller struktur. Vibrationen er stærkere i lodret retning, hvis maskinen er løst monteret. En eller to dominerende toppe af lav orden med et lille antal harmoniske af høj orden er karakteristiske for løshed i strukturen eller fundamentet.

Hvad skal man gøre: En grundig inspektion af enheden er nødvendig. Kontroller alle tilgængelige fastgørelsesbolte (lejer, hus). Inspicer ramme og fundament for revner. Hvis der er indvendig løshed (f.eks. lejesæde), kan det være nødvendigt at skille enheden ad.

3.4. Defekter i rullelejer: Tidlig advarsel

Fysisk årsag: Forekomsten af defekter (huller, afskalninger, slid) på rullefladerne (indre ring, ydre ring, rulleelementer) eller på holderen. Hver gang et rulleelement ruller hen over en defekt, opstår der en kort slagimpuls. Disse impulser gentages med en specifik frekvens, der er karakteristisk for hvert lejeelement.

Spektrale signaturer: Lejefejl optræder som toppe ved ikke-synkrone frekvenser, dvs. ved frekvenser, der ikke er heltalsmultipla af rotationsfrekvensen (1x). Disse frekvenser (BPFO - ydre ringfejlfrekvens, BPFI - indre ring, BSF - rulleelement, FTF - lejebur) afhænger af lejegeometrien og rotationshastigheden. For en nybegynderdiagnostiker er det ikke nødvendigt at beregne deres nøjagtige værdier. Det vigtigste er at lære at genkende deres tilstedeværelse i spektret.

Ydre racefejl

Spektrumbeskrivelse: Vibrationsspektret udviser en række toppe svarende til den ydre løbefejlfrekvens og dens harmoniske. Disse toppe er normalt ved højere frekvenser (ikke heltalsmultipla af akselrotationen) og indikerer hver gang et rulleelement passerer over den ydre løbefejl.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Der er flere harmoniske overtoner i den ydre løbebanes kuglepasseringsfrekvens (BPFO). Typisk kan 8-10 harmoniske BPFO observeres i spektret for en udtalt ydre løbebanefejl. Afstanden mellem disse toppe er lig med BPFO (en karakteristisk frekvens bestemt af lejegeometri og hastighed).

Nøglefunktion: Et tydeligt tog af toppe ved BPFO og dens successive harmoniske er kendetegnende. Tilstedeværelsen af talrige jævnt fordelte højfrekvente toppe (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) peger tydeligt på en defekt i det ydre leje.

Indre racefejl

Spektrumbeskrivelse: Spektret for en indre løbefejl viser adskillige fremtrædende toppe ved den indre løbefejlfrekvens og dens harmoniske. Derudover er hver af disse fejlfrekvenstoppe typisk ledsaget af sidebånds-toppe fordelt ved driftshastighedsfrekvensen (1x).

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Indeholder flere harmoniske af den indre løbebanes kuglepasfrekvens (BPFI), ofte i størrelsesordenen 8-10 harmoniske. Karakteristisk moduleres disse BPFI-toppe af sidebånd ved ±1x RPM - hvilket betyder, at ved siden af hver BPFI-harmoniske vises mindre sidetoppe, adskilt fra hovedtoppen med et beløb svarende til akselrotationsfrekvensen.

Nøglefunktion: Det afslørende tegn er tilstedeværelsen af BPFI-harmoniske (indre ringfejlfrekvens) med et sidebåndsmønster. Sidebåndene, der er fordelt med akselhastigheden omkring BPFI-harmonikerne, indikerer, at den indre ringfejl belastes én gang pr. omdrejning, hvilket bekræfter et problem med den indre ring snarere end den ydre ring.

Defekt i rulleelement (kugle/rulle)

Spektrumbeskrivelse: En defekt på et rulleelement (kugle eller rulle) producerer vibrationer ved rulleelementets omdrejningsfrekvens og dets harmoniske. Spektret vil vise en række toppe, der ikke er heltalsmultipla af akselhastigheden, men snarere multipla af kuglens/rullens omdrejningsfrekvens (BSF). En af disse harmoniske toppe er ofte betydeligt større end de andre, hvilket afspejler, hvor mange rulleelementer der er beskadiget.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Toppe ved den grundlæggende rulleelementfejlfrekvens (BSF) og dens harmoniske. For eksempel vil der forekomme BSF, 2xBSF, 3xBSF osv. Det er værd at bemærke, at amplitudemønsteret for disse toppe kan indikere antallet af beskadigede elementer - f.eks. hvis den anden harmoniske er størst, kan det tyde på, at to kugler/ruller har afskalninger. Ofte ledsages dette af vibrationer ved løbebanens fejlfrekvenser, da skader på rulleelementer ofte også fører til skader på løbebanen.

Nøglefunktion: Tilstedeværelsen af en række toppe adskilt af BSF (lejeelementets rotationsfrekvens) snarere end af akselrotationsfrekvensen identificerer en defekt i rulleelementet. En særlig høj amplitude af den N'te harmoniske i BSF antyder ofte, at N elementer er beskadiget (f.eks. kan en meget høj 2xBSF-top indikere to kugler med defekter).

Burdefekt (lejebur / FTF)

Spektrumbeskrivelse: En bur- (separator-) defekt i et rulleleje forårsager vibrationer ved burets rotationsfrekvens – Fundamental Train Frequency (FTF) – og dens harmoniske. Disse frekvenser er normalt subsynkrone (under akselhastigheden). Spektret vil vise toppe ved FTF, 2xFTF, 3xFTF osv., og ofte en vis interaktion med andre lejefrekvenser på grund af modulation.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Lavfrekvente toppe svarende til burets rotationsfrekvens (FTF) og heltalsmultipla af den. For eksempel, hvis FTF ≈ 0,4x akselhastighed, kan du se toppe ved ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x osv. I mange tilfælde eksisterer en burdefekt samtidig med racedefekter, så FTF'en kan modulere racedefektsignaler og producere sum-/differensfrekvenser (sidebånd omkring racefrekvenser).

Nøglefunktion: En eller flere subharmoniske toppe (under 1x), der stemmer overens med lejeburets rotationshastighed (FTF), er tegn på et burproblem. Dette optræder ofte sammen med andre indikationer af lejefejl. Nøglesignaturen er tilstedeværelsen af FTF og dens harmoniske i spektret, hvilket ellers er usædvanligt, medmindre buret svigter.

Hvad skal man gøre: Forekomsten af lejefrekvenser er en opfordring til handling. Det er nødvendigt at intensivere overvågningen af denne enhed, kontrollere smøretilstanden og begynde at planlægge lejeudskiftning hurtigst muligt.

3.5. Gearfejl

Gearets excentricitet / bøjet aksel

Spektrumbeskrivelse: Denne fejl forårsager modulering af gearets indgrebsvibrationer. I spektret er gearets indgrebsfrekvens (GMF)-toppen omgivet af sidebånds-toppe med afstand mellem gearets akselrotationsfrekvens (1x gearets omdrejningstal). Ofte er gearets egen 1x driftshastighedsvibration også forhøjet på grund af den ubalancelignende effekt af excentricitet.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Bemærkelsesværdig stigning i amplitude ved gearets netfrekvens og dens lavere harmoniske (f.eks. 1x, 2x, 3x GMF). Tydelige sidebånd vises omkring GMF (og nogle gange omkring dens harmoniske) med intervaller lig med 1x rotationshastigheden for det berørte gear. Tilstedeværelsen af disse sidebånd indikerer amplitudemodulation af netfrekvensen ved gearets rotation.

Nøglefunktion: Tandhjulsindgrebsfrekvens med udtalte sidebånd ved 1x tandhjulsfrekvensen er det karakteristiske træk. Dette sidebåndsmønster (toppe ligeligt fordelt omkring GMF i forhold til driftshastigheden) indikerer stærkt tandhjulets excentricitet eller en bøjet tandhjulsaksel. Derudover kan tandhjulets grundlæggende (1x) vibration være højere end normalt.

Slid eller beskadigelse af tandhjulet

Spektrumbeskrivelse: Fejl i tandhjulet (såsom slidte eller knækkede tænder) forårsager en stigning i vibrationer ved gearets indgrebsfrekvens og dens harmoniske overtoner. Spektret viser ofte flere GMF-toppe (1xGMF, 2xGMF osv.) med høj amplitude. Derudover optræder der adskillige sidebåndsfrekvenser omkring disse GMF-toppe, fordelt med akslens rotationsfrekvens. I nogle tilfælde kan man også observere excitation af gearets naturlige frekvenser (resonanser) med sidebånd.

Kort beskrivelse af spektrale komponenter: Forhøjede toppe ved gearets indgrebsfrekvens (tandindgrebsfrekvens) og dens harmoniske (for eksempel 2xGMF). Omkring hver større GMF-harmoniske er der sidebåndstoppe adskilt af 1x driftshastighed. Antallet og størrelsen af sidebånd omkring 1x, 2x, 3x GMF-komponenterne har en tendens til at stige med sværhedsgraden af tandskaden. I alvorlige tilfælde kan yderligere toppe svarende til gearets resonansfrekvenser (med deres egne sidebånd) forekomme.

Nøglefunktion: Flere højamplitude-gearindgrebsfrekvensharmoniske ledsaget af tætte sidebåndsmønstre er kendetegnende. Dette indikerer uregelmæssig tandpassage på grund af slid eller en knækket tand. Et stærkt slidt eller beskadiget gear vil vise omfattende sidebånd (ved intervaller på 1x gearhastigheden) omkring indgrebsfrekvenstoppene, hvilket adskiller det fra et sundt gear (som ville have et renere spektrum koncentreret ved GMF).

Hvad skal man gøre: Forekomsten af frekvenser relateret til gearkasser kræver nærmere opmærksomhed. Det anbefales at kontrollere olietilstanden i gearkassen for metalpartikler og at planlægge en inspektion af gearkassen for at vurdere tandslid eller skader.

Det er vigtigt at forstå, at maskiner under virkelige forhold sjældent kun lider af én fejl. Meget ofte er spektret en kombination af tegn på flere defekter, såsom ubalance og fejljustering. Dette kan være forvirrende for en nybegynderdiagnostiker. I sådanne tilfælde gælder en simpel regel: adressér først problemet, der svarer til toppen med den største amplitude. Ofte forårsager én alvorlig fejl (f.eks. alvorlig fejljustering) sekundære problemer, såsom øget lejeslid eller løsning af fastgørelseselementer. Ved at eliminere den grundlæggende årsag kan du reducere manifestationen af sekundære defekter betydeligt.

Afsnit 4: Praktiske anbefalinger og næste skridt

Nu hvor du mestrer det grundlæggende i spektrumfortolkning, har du taget det første og vigtigste skridt. Nu er det nødvendigt at integrere denne viden i din daglige vedligeholdelsespraksis. Dette afsnit er dedikeret til, hvordan man går fra engangsmålinger til en systematisk tilgang, og hvordan man bruger de indhentede data til at træffe informerede beslutninger.

4.1. Fra enkeltstående måling til overvågning: Tendensernes kraft

Et enkelt spektrum er blot et "øjebliksbillede" af maskinens tilstand på et givet tidspunkt. Det kan være meget informativt, men dets sande værdi afsløres, når det sammenlignes med tidligere målinger. Denne proces kaldes tilstandsovervågning eller trendanalyse.

Ideen er meget enkel: i stedet for at bedømme maskinens tilstand ud fra absolutte vibrationsværdier ("god" eller "dårlig"), sporer man, hvordan disse værdier ændrer sig over tid. En langsom, gradvis stigning i amplitude ved en bestemt frekvens indikerer systematisk slid, mens et pludseligt spring er et alarmsignal, der indikerer den hurtige udvikling af en defekt.

Praktisk tip:

• Opret et basisspektrum: Udfør en grundig måling på nyt, nyligt repareret eller kendt funktionsdygtigt udstyr. Gem disse data (spektre og numeriske værdier) i Balanset-1A programarkivet. Dette er din "sundhedsbenchmark" for denne maskine.
• Etabler periodicitet: Bestem, hvor ofte du vil udføre kontrolmålinger. For kritisk vigtigt udstyr kan dette være hver anden uge; for hjælpeudstyr kan dette være en gang om måneden eller kvartalet.
• Sørg for gentagelsesnøjagtighed: Udfør hver gang målinger på de samme punkter, i de samme retninger og, hvis muligt, under de samme driftsforhold for maskinen (belastning, temperatur).
• Sammenlign og analyser: Efter hver ny måling skal det opnåede spektrum sammenlignes med basislinjen og de foregående målinger. Vær ikke kun opmærksom på forekomsten af nye toppe, men også på stigningen i amplituden af eksisterende toppe. En kraftig stigning i amplituden af en hvilken som helst top (f.eks. dobbelt så meget som den foregående måling) er et pålideligt signal om en udviklende defekt, selvom den absolutte vibrationsværdi stadig er inden for acceptable grænser i henhold til ISO-standarder.

4.2. Hvornår skal man finde balance, og hvornår skal man lede efter en anden årsag?

Det endelige mål med diagnostik er ikke blot at finde en defekt, men at træffe den rigtige beslutning om de nødvendige handlinger. Baseret på spektrumanalyse kan en simpel og effektiv beslutningsalgoritme opbygges.

Handlingsalgoritme baseret på spektrumanalyse:

1. Opnå et spektrum af høj kvalitet ved hjælp af Balanset-1A, helst i "Charts"-tilstand (F8), ved at foretage målinger i både radial og aksial retning.
2. Identificér toppen med den største amplitude. Den angiver det dominerende problem, der skal løses først.
3. Bestem fejltypen ud fra hyppigheden af denne top:
   • Hvis 1x-toppen dominerer: Den mest sandsynlige årsag er ubalance.
     Handling: Udfør en dynamisk afbalanceringsprocedure ved hjælp af Balanset-1A-enhedens funktionalitet.
   • Hvis 2x-toppen dominerer (især hvis den er høj i aksial retning): Den mest sandsynlige årsag er forkert akseljustering.
     Handling: Afbalanceringen er ineffektiv. Det er nødvendigt at stoppe enheden og udføre akseljustering.
   • Hvis der observeres en "skov" af mange harmoniske (1x, 2x, 3x,...): Den mest sandsynlige årsag er mekanisk løshed.
     Handling: Foretag en visuel inspektion. Kontroller og spænd alle monteringsbolte. Undersøg rammen og fundamentet for revner.
   • Hvis ikke-synkrone toppe dominerer i mellem- eller diskantområdet: Den mest sandsynlige årsag er en defekt i rullelejet.
     Handling: Kontroller smøringen i lejeenheden. Begynd at planlægge lejeudskiftning. Øg hyppigheden af overvågning af denne enhed for at spore hastigheden af defektudvikling.
   • Hvis gearmeshfrekvensen (GMF) med sidebånd dominerer: Den mest sandsynlige årsag er en defekt gearkasse.
     Handling: Kontroller oliens tilstand i gearkassen. Planlæg en inspektion af gearkassen for at vurdere tandslid eller skader.

Denne enkle algoritme muliggør overgangen fra abstrakt analyse til konkrete, målrettede vedligeholdelseshandlinger, hvilket er det endelige mål for alt diagnostisk arbejde.

Konklusion

Balanset-1A-enheden, oprindeligt designet som et specialiseret værktøj til afbalancering, har et betydeligt større potentiale. Muligheden for at indsamle og vise vibrationsspektre forvandler den til en kraftfuld vibrationsanalysator på begynderniveau. Denne artikel var ment som en bro mellem enhedens operationelle muligheder, der er beskrevet i manualen, og den grundlæggende viden, der er nødvendig for at fortolke de opnåede data fra dine vibrationsanalysesessioner.

At mestre grundlæggende spektrumanalysefærdigheder handler ikke kun om at studere teori, men om at tilegne sig et praktisk værktøj til at øge effektiviteten af dit arbejde. Forståelse af, hvordan forskellige fejl - ubalance, skævhed, løshed og lejefejl - manifesterer sig som unikke "fingeraftryk" på vibrationsspektret, giver dig mulighed for at se ind i en kørende maskine uden at skille den ad.

Vigtige konklusioner fra denne guide:

• Vibration er information. Hver top i spektret bærer information om en specifik proces, der forekommer i mekanismen.
• FFT er din oversætter. Fast Fourier Transform oversætter vibrationers komplekse og kaotiske sprog til frekvensers og amplituders enkle og forståelige sprog.
• Diagnostik er mønstergenkendelse. Ved at lære at identificere karakteristiske spektrale mønstre for større defekter, kan du hurtigt og præcist bestemme den grundlæggende årsag til øget vibration.
• Tendenser er vigtigere end absolutte værdier. Regelmæssig overvågning og sammenligning af aktuelle data med basisdata er grundlaget for en prædiktiv tilgang, der gør det muligt at identificere problemer på et tidligt stadie.

Vejen til at blive en selvsikker og kompetent vibrationsanalytiker kræver tid og øvelse. Vær ikke bange for at eksperimentere, indsamle data fra forskelligt udstyr og opret dit eget bibliotek af "sundhedsspektre" og "sygdomsspektre". Denne guide har givet dig et kort og et kompas. Brug Balanset-1A ikke kun til at "behandle" symptomer ved afbalancering, men også til at stille en præcis "diagnose". Denne tilgang vil give dig mulighed for at øge pålideligheden af dit udstyr betydeligt, reducere antallet af nødstop og gå videre til et kvalitativt nyt niveau af vedligeholdelse.