Kiiruse mõistmine vibratsioonianalüüsis
Kiirus on muutumise kiirus nihe aja suhtes – lihtsamalt öeldes, mõõdik kui kiiresti vibreeriv komponent liigub. Kolmest peamisest vibratsioon parameetrid — nihke, kiirus ja kiirendus — kiirust peetakse kõige levinumaks näitajaks, mille alusel hinnata üldist tervislikku seisundit ja vibratsiooni intensiivsus üldiste pöörlevate masinate puhul kõige levinumas diagnostilises sagedusvahemikus. See asub kolmikust nii otseses kui ka praktilises mõttes keskel: ühe matemaatilise sammu kaugusel nihkest ja ühe sammu kaugusel kiirendusest.
1. Miks on Velocity tõsiduse hindamise standardiks
Velocity on muutunud üldise vibratsiooniseire standardparameetriks mitmel omavahel seotud põhjusel:
- Hävitava energia parim näitaja: masinat väsitav energia on kõige otsesemalt seotud kiirusega. Antud kiirusetase vastab üsna järjekindlalt sarnasele raskusastmele laias masinakiiruste ja tüüpide vahemikus, mistõttu kanduvad kiiruspiirid sarnaste masinate vahel hästi üle — kuigi standardid esitavad need endiselt masinarühma ja toe tingimuste, mitte ühe universaalse arvuna.
- „Tasane” sageduskarakteristik: Masinate diagnostika seisukohalt kõige olulisemas sagedusvahemikus – ligikaudu 10 Hz kuni 1000 Hz ehk 600 kuni 60 000 CPM – annab kiirus kõige tasakaalustatuma ülevaate. See on peaaegu sama tundlik madalsageduslike rikete suhtes, nagu näiteks tasakaalustamatus ning kõrgemasageduslikele rikete, nagu näiteks joondusviga, mis teeb sellest suurepärase mitmekülgse ühe numbri.
- Rahvusvaheliste standardite alus: ülemaailmsed masinate vibratsiooni standardid — peamiselt ISO 20816, mis asendas pikka aega kehtinud standardi ISO 10816 — kasutada RMS kiirust peamise mõõdikuna vastuvõtupiiride ja häiretasemete jaoks. Tuntud tsoonipiirid A/B/C/D standardis ISO 20816-3 on esitatud ühikutes mm/s RMS, kus arvväärtused sõltuvad masinarühmast ja toe tingimustest, mitte ei ole üks universaalne komplekt.
2. Ühikud ja mõõtmine
Ühised ühikud
Vibratsiooni kiirust väljendatakse tavaliselt ühes kahest ühikust:
- mm/s (millimeetrit sekundis): SI-ühik, mida kasutatakse enamikus maailma riikides.
- in/s (tolli sekundis): Ameerika Ühendriikides levinud imperiaalne mõõtühik.
Kiirust mõõdetakse ja trenditakse peaaegu alati kui RMS väärtus, sest RMS kajastab kõige paremini signaali energiasisaldust. Kui selle asemel esitatakse tippväärtus, tuleks see selgelt märkida, kuna nende kahe väärtuse vaheliseks teisendamiseks eeldatakse, et tegemist on sinusoidiga; a vibratsioonimõõtühikute teisendaja teostab arvutused ja tagab mm/s, in/s ja dB ühtsuse.
Kuidas seda mõõdetakse?
Kiirust saab määrata kahel peamisel viisil:
- Otse, kiiruseanduri abil: elektrodünaamiline kiirusandur tekitab pinge, mis on otseselt proportsionaalne vibratsiooni kiirusega. Need vastupidavad liikuvspiraaliga andurid olid kunagi laialt levinud, kuid on tänapäeval suures osas asendatud kiirendusmõõturitega.
- Kiirendusmõõturi signaali integreerimisel: tänapäeval valdav meetod. Tugev kiirendusmõõtur mõõdab kiirendust ning andmekoguja või seiresüsteem teostab elektrooniliselt integreerimine mis teisendab selle kiiruseks. See ühendab kiirendusanduri laia sagedusvahemiku ja vastupidavuse kiiruse parameetri diagnostiliste eelistega.
3. Kiiruse roll diagnostikas
Kõrge üldine kiirustase näitab, et masinal on probleem, kuid ei anna teada, milline see probleem on. Diagnoosimiseks tuleb uurida kiirusspekter ja vaata, millised sagedused annavad suure üldväärtuse:
- Suur kiirus 1× p/min (töökiirus) osutab tasakaalustamatus.
- Suur kiirus 2× p/min osutab joondusviga.
- Pöörlemissagedusel esinevate kiirustippude jada harmoonilised tähistab mehaanilist lõtvus.
Just selline on välitingimustes kasutatava mõõteseadme tööprotsess. Näiteks selline kaasaskantav kahekanaliline analüsaator nagu Balanset-1A mõõdab üldkiirust igas laagris, jagab selle seejärel spektriks, et insener saaks lugeda välja 1×, 2× ja harmoonilise komponendi – ning juhul, kui põhjuseks on tasakaalutus, asuda kohe seda masina laagrite tasakaalustamisega parandama.
4. Kiirus võrreldes liikumisega ja kiirendusega
Ühtegi parameetrit ei saa pidada kõigile olukordadele parimaks; igaüks domineerib sagedusvahemiku erinevas osas:
- Nihe sobib kõige paremini väga madala sagedusega liikumiste jaoks – võllide pöörlemine, konstruktsioonide liikumine ja vahed – ning on loomulik valik lähedusandur mõõtmised liuglaagritel.
- Kiirus hõlmab laia keskmist sagedusala, kus esineb enamik pöörlevate masinate rikkeid, mistõttu on see üldise tõsiduse hindamise igapäevane näitaja.
- Kiirendus on parim väga kõrgetel sagedustel, kus see rõhutab varajasi laager ja hammasratas vead, mida kiirus alahindaks.
Nende kolme vahel saab liikuda integreerimine (kiirendus → kiirus → liikumine) ja eristamine vastupidises suunas. Sellest hoolimata on kiirus masina üldise seisundi hindamisel selle normaalses töötamisvahemikus endiselt kõige olulisem parameeter – ning kiire viis näidu võrdlemiseks ISO tsoonidega on vibratsiooniraskusastme tabel.
