Mikä on värähtelyanalyysi?

Nopea vastaus

Värähtelyanalyysi on pyörivien koneiden mekaanisten värähtelyjen mittaamista ja tulkintaa koskeva prosessi vikojen diagnosoimiseksi ilman purkamista. Käyttämällä FFT (Fast Fourier Transform) -menetelmässä kompleksinen värähtelysignaali jaetaan yksittäisiin taajuuskomponentteihin. Jokainen vika tuottaa ominaisen spektraalisen "sormenjäljen": epätasapaino nopeudella 1× RPM, epäkohdistus 2×:ssä, löysyys useina harmonikoina, laakerivirheet epäsynkronisilla taajuuksilla. Balanset-1A Suorittaa sekä tasapainotuksen että spektrianalyysin yhdessä kannettavassa laitteessa.

Jokainen pyörivä kone värähtelee. Terveessä koneessa värähtely on vähäistä ja vakaata — sen normaali "toimintaominaisuus". Vikojen kehittyessä värähtely muuttuu ennustettavalla tavalla. Mittaamalla ja analysoimalla näitä muutoksia voimme tunnistaa perimmäisen syyn, ennustaa vian ja aikatauluttaa huollon ennen katastrofaalista rikkoutumista. Tämä on perusta ennakoiva huolto.

FFT: Spektrianalyysin ydin

Tärinäanturi (kiihtyvyysanturi) muuntaa mekaanisen värähtelyn sähköiseksi signaaliksi. Ajan kuluessa näkyvä arvo on aaltomuoto — monimutkainen, näennäisesti kaoottinen käyrä, kun läsnä on useita vikoja. FFT (Fast Fourier Transform) hajottaa tämän kompleksisen signaalin yksittäisiksi sinimuotoisiksi komponenteiksi, joilla jokaisella on oma taajuus ja amplitudi.

Ajattele FFT:tä prismana, joka jakaa valkoisen valon sateenkaareksi. Monimutkainen aaltomuoto on "valkoinen valo" — FFT paljastaa sen sisällä piilevät yksittäiset "värit" (taajuudet). Tulos on värähtelyspektri – ensisijainen diagnostinen työkalu.

Pyörimistaajuus
f₁ₓ = RPM / 60 (Hz)
1× = akselin pyörimistaajuus — viitearvo kaikille spektrianalyyseille

Keskeiset spektriparametrit

  • Taajuus (X-akseli, Hz): Kuinka usein värähtelyjä esiintyy. Suoraan yhteydessä lähteeseen. 1× = akselin nopeus. 2× = kaksinkertainen akselin nopeus.
  • Amplitudi (Y-akseli, mm/s RMS): Tärinän voimakkuus kullakin taajuudella. Korkeammat huiput = enemmän energiaa = vakavampi tila.
  • Harmoniat: Perusluvun kokonaislukukerrannaiset: 2× (2.), 3× (3.), 4× jne. Niiden läsnäolo ja suhteellinen korkeus sisältävät diagnostista tietoa.
  • Vaihe (°): Ajoitussuhde eri mittauspisteissä. Olennainen epätasapainon (vaiheessa) ja linjausvirheen (180°) erottamiseksi.

Tärinän mittausyksiköt: Siirtymä, Nopeus, Kiihtyvyys

Värähtelyä voidaan mitata kolmena eri fysikaalisena suureena. Kukin korostaa eri taajuusalueita, mikä tekee niistä sopivia erilaisiin diagnostisiin tehtäviin. Sen ymmärtäminen, milloin mitäkin suuretta kannattaa käyttää, on tehokkaan analyysin perusta.

📏 Siirtymä

µm (huipusta huippuun) tai mil
Paras valikoima: 1-100 Hz

Mittaa, miten kaukana pinta liikkuu. Korostaa matalia taajuuksia — ihanteellinen hitaasti pyöriville koneille, akselin kiertoradan analysointiin ja etäisyysanturille liukulaakereissa. 1 mil = 25,4 µm.

📈 Nopeus

mm/s (RMS)
Paras valikoima: 10–1000 Hz

Mittaa, miten nopeasti pinta liikkuu. standardiparametri yleiseen koneiden valvontaan standardin ISO 10816 mukaisesti. Tasainen taajuusvaste antaa saman painoarvon useimmille vikatyypeille. Balanset-1A mittaa millimetreinä sekunnissa (RMS).

💥 Kiihtyvyys

m/s² tai g (RMS/huippu)
Paras valikoima: 500 Hz – 20 kHz

Mittaa voima värähtelystä. Korostaa korkeita taajuuksia — ihanteellinen varhaisiin laakerivikoihin, hammaspyörän kosketukseen ja iskuihin. 1 g = 9,80665 m/s². Käytetään verhokäyrä-/demodulaatioanalyysiin.

Milloin kutakin parametria käytetään
ParametriYksikköTaajuusalueParasStandardit
Siirtymäµm (huippuarvojen välinen ero)1-100 HzHitaat koneet (< 600 RPM), akselin kiertorata, lähestymisanturit, liukulaakerit (viitteellinen — Balanset-1A ei mittaa tätä)ISO 7919 (akselin värähtely)
Nopeusmm/s RMS10–1000 HzYleinen koneiden valvonta — epätasapaino, linjausvirhe, löysyys. Oletusparametri. Balanset-1A:n natiivi (ja ainoa) parametri.ISO 10816, ISO 20816
Kiihtyvyysg tai m/s² RMS500 Hz – 20 kHzLaakeriviat alkuvaiheessa, hammaspyörävälitys, iskut, suurnopeuskoneet (viitteellinen — Balanset-1A ei mittaa tätä)ISO 15242 (laakerin värähtely)
Muunnos yhdellä taajuudella
v = 2πf · d | a = 2πf · v = (2πf)² · d
d = siirtymä (m), v = nopeus (m/s), a = kiihtyvyys (m/s²), f = taajuus (Hz). Kaikkien suureiden on käytettävä samaa amplitudikäytäntöä (kaikki huippuarvo, kaikki huipusta huippuun, tai kaikki RMS) — huipusta huippuun -siirtymän sekoittaminen RMS-nopeuteen aiheuttaa noin 2,8-kertaisen virheen.
💡 Nyrkkisääntö

Jos valittavana on vain yksi anturi ja yksi parametri — valitse nopeus (mm/s RMS). Se kattaa laajan valikoiman yleisiä vikoja tasaisella vasteella. Balanset-1A käyttää tätä natiiviparametrinaan. Lisää kiihtyvyysmittaus vain, kun sinun on havaittava laakeri- tai vaihteistoviat varhaisessa vaiheessa korkeilla taajuuksilla.

Mittaustekniikka Balanset-1A:lla

📋 Balanset-1A-mittausspesifikaatio

Balanset-1A mittaa värähtelynopeus, mm/s RMS (0,2–80 mm/s). Mittausalue: 5-1000 Hz; anturin taajuusvaste on tasainen ±10 %:n sisällä noin 550 Hz:iin asti, ja sen yläpuolella käytetään vain näytöllä näkyvää loivenemiskompensaatiota. Näytöllä näkyvä spektri ("Spectrum, Hz" -asetus) ulottuu 8 kHz — näyttöalue, ei mittaustarkkuusväite. Laitteessa ei ole siirtymä- tai kiihtyvyystiloja eikä verhokäyrä-/demodulaatiotoimintoa — alla olevat osiot kiihtyvyydestä, verhokäyräanalyysistä ja kavitaatiosta ovat vain viitemateriaalia.

Anturin sijoittelu

Diagnoosin laatu riippuu täysin mittausten laadusta. Tärinävoimat välittyvät laakereiden kautta, joten anturit on asennettava laakeripesiin – mahdollisimman lähelle laakeria kantavaan rakenteeseen (ei kansiin tai jäähdytysripoihin).

  • Pinnan esikäsittely: Puhdas, tasainen ja maaliton. Magneettisen pohjan on oltava tasainen.
  • Radiaalinen vaakasuora (H): Kohtisuorassa akseliin nähden, vaakasuorassa tasossa. Usein suurin amplitudi.
  • Radiaalinen pystysuora (V): Kohtisuorassa akseliin nähden, pystysuorassa tasossa.
  • Aksiaalinen (A): Akselin suuntainen. Kriittinen virheasennon havaitsemiseksi.
💡 Kaksikanavainen diagnostiikkatemppu

Balanset-1A:ssa on kaksi kanavaa. Diagnostiikkaa varten asenna molemmat anturit sama laakeri — yksi radiaalinen, yksi aksiaalinen. Tämä tuottaa samanaikaiset radiaali- ja aksiaalispektrit, mikä mahdollistaa linjausvirheen välittömän havaitsemisen.

Balanset-1A-tilat diagnostiikkaan

  • F8 — Kaaviot → "F5-Spectrum (Hz)" -välilehti: Täysi FFT-spektrinäyttö. Ensisijainen diagnostiikkatila. Muut Charts-välilehdet — F2-Overall, F3-1x, F4-Harmonics (1x..Nx) ja F6-Orbit — kattavat kokonaisvärähtelyn, 1×-seurannan, harmoniset kuviot ja akselin kiertoradan.
  • F5 — Vibration Meter: Nopea arviointi. Vertaa V1s:ää (kokonais-RMS) V1o:een (1×). Jos V1s ≈ V1o → epätasapaino. Jos V1s ≫ V1o → muita vikoja.
  • F6 — Raportit: Mittausarkisto ja HTML-raportit — käytä sitä lähtötasojen tallentamiseen.
  • F9 — Route Inspection: Ohjatut mittausreitit ISO 10816-1:n mukaisilla trendivyöhykkeillä — säännöllisiä valvontakierroksia varten.
⚠️ V1s vs. V1o — Ensimmäinen diagnostiikkatarkastus

Ennen tasapainottamista vertaa V1s:n ja V1o:n arvoja. Jos V1s ≫ V1o (esim. 8 vs. 2 mm/s), suurin osa värähtelyistä EI johdu epätasapainosta. Tasapainottaminen ei ratkaise ongelmaa – tutki koko spektriä.

Vaiheanalyysi — diagnostinen erottelija

Taajuus kertoo sinulle mitä värähtelee; vaihe kertoo sinulle miten. Kaksi vikaa voi tuottaa identtisen spektrin (molemmissa hallitsee 1×) — vain vaiheanalyysi erottaa ne toisistaan. Vaihe on kulmasuhde värähtelyn välillä eri mittauspisteissä, mitattuna asteina (0°–360°).

🧭 Vaihe → Diagnoosiviitetaulukko
VaihesuhdeMittauspisteetDiagnoosiSelitys
0° (vaiheessa)Laakeri 1 ↔ Laakeri 2 (säteittäinen)Staattinen epätasapainoMolemmat laakerit liikkuvat synkronoidusti — yksi raskas kohta roottorin keskellä. Yhden tason korjaus.
~180° (vastavaihe)Laakeri 1 ↔ Laakeri 2 (säteittäinen)Dynaaminen (parin) epätasapainoLaakerit keinuvat vastakkaisissa suunnissa – kaksi eri tasoissa olevaa raskasta kohtaa luo keinuntaparin. Kahden tason korjaus on tarpeen.
noin 90°Vaakasuora ↔ Pystysuora (sama laakeri)Epätasapaino (mikä tahansa tyyppi)Tyypillistä epätasapainolle — voimavektori pyörii akselin mukana, jolloin H:n ja V:n välille samassa pisteessä muodostuu noin 90°:n kulma.
noin 180°Poikkikytkentä (radiaalinen)RinnakkaisepäkohdistusKytkinvoimat työntävät akseleita erilleen vastakkaisiin säteittäisiin suuntiin. Tyypillinen tunnusmerkki on 180°:n vaihesiirto kytkimen yli ja korkea 2×-komponentti.
noin 180°Poikkikytkentä (aksiaalinen)KulmavirheAkselit työntyvät/vetävät vuorotellen aksiaalisesti. 180° aksiaalinen vaihe-ero kytkimen poikki, jossa on korkeat 1× ja 2× komponentit, on määräävä.
Poikkikytkentä (aksiaalinen)Ei kohdistusvirhettäMolemmat puolet liikkuvat samaan aksiaalisuuntaan – todennäköinen lämpölaajeneminen, putkiston rasitus tai pehmeä jala. Ei kulmaepäsuoruutta.
Epäsäännöllinen / epävakaaKaikki johdonmukaiset pisteetMekaaninen löysyysVaihelukemat hyppivät satunnaisesti mittausten välillä – tyypillistä löysissä nivelissä tapahtuville iskuille. Epävakaa vaihe = löysyys.
Hitaasti ajelehtimassaMissä tahansa pisteessä, ajan kuluessaResonanssi tai lämpövaikutuksetAsteittainen vaihesiirto lämpenemisen aikana viittaa rakenteellisen jäykkyyden muuttumiseen lämpötilan mukaan (terminen linjausvirhe).
Tasainen, ei-0/180°Laakeri 1 ↔ Laakeri 2Yhdistetty staattinen + parin epätasapainoVaihe 0° ja 180° välillä osoittaa staattisten ja parikomponenttien sekoitusta – vaatii kahden tason tasapainotuksen.
💡 Vaiheen mittaus Balanset-1A:lla

Balanset-1A näyttää vaiheen 1×-taajuudella (F1°-lukema vibrometritilassa) käyttäen kierroslukumittaria referenssinä. Vertaillaksesi vaihetta kahden laakerin välillä, mittaa kumpikin laakeri samassa suunnassa (esim. vaakasuunnassa) kierroslukumittarin ollessa samalla referenssimerkillä. Vaihelukemien ero paljastaa vikatyypin. Erikoisohjelmistoa ei tarvita — vähennä vain kaksi lukemaa toisistaan.

Vika 1: Epätasapaino

Syy: Massakeskipiste siirtynyt pyörimisakselista. Valmistustoleranssit, kertymän muodostuminen, eroosio, rikkoutunut siipi, irronnut paino.

Spektri: Hallitseva piikki tarkalleen taajuudella 1× RPM. Hyvin vähän harmonisia yliaaltoja. Radiaalinen värähtely. Epätasapaino voima kasvaa nopeuden² mukaan; värähtelyn amplitudi nousee nopeuden mukana, ja tarkka suhde riippuu läheisyydestä resonanssiin. Vaihe on vakaa ja toistettavissa.

Staattinen epätasapaino (yksitasoinen)

Puhdas 1× huippu, sinimuotoinen aaltomuoto. Molemmat laakerit samassa vaiheessa. Yksitasoinen korjaus.

Staattinen epätasapaino — dominantti 1× 25 Hz:n taajuudella (1500 rpm). Minimaaliset harmoniset yliaallot.

Dynaaminen epätasapaino (kaksitasoinen / pari)

Myös 1× dominoiva, mutta laakerit ~180° vastavaiheessa. Kahden tason korjaus vaaditaan.

Dynaaminen epätasapaino — 1× dominoiva. Spektri on samanlainen kuin staattinen, mutta vaihe eroaa laakereissa.

Toiminto: Suorittaa roottorin tasapainotus Balanset-1A:n kanssa. G-luokan toleranssi per ISO 1940-1.

Vika 2: Akselin linjausvirhe

Syy: Kytkettyjen akselien akselit eivät ole yhteneväiset. Voivat olla yhdensuuntaisia (siirtyneet) tai kulmassa (kallistuneet), yleensä molempia.

Yhdensuuntainen siirtymä (radiaalinen)

Korkea 1× ja 2× säteittäisessä suunnassa. 2× usein ≥ 1×. 180° vaihesiirto kytkimen yli.

Yhdensuuntaispoikkeama – säteittäinen suunta. Voimakas 1× ja 2×, vähäinen 3×.

Kulmavirhe — Säteittäinen

Sekä 1× että 2× esiintyvät radiaalisuunnassa — kumpi tahansa voi hallita, joten pelkkä radiaalinen spektri ei ole ratkaiseva. Aksiaalinen mittaus ratkaisee.

Kulmalinjausvirhe — radiaalinen (R). Sekä 1× että 2× kohonneita (2× > 1× tässä esimerkissä).

Kulmavirhe — Aksiaalinen

Aksiaalinen värähtely ≥ 50 % radiaalisesta, tyypillisesti hallitsevana 1× kohonneen 2×:n ja 3×:n kanssa. 180°:n vaihe-ero kytkimen yli aksiaalisuunnassa. Tämä on avainmittaus erottelun kannalta.

Kulmalinjausvirhe — aksiaalinen (A). Hallitseva 1× ja voimakas 2× sekä 3× aksiaalisuunnassa.

Toiminto: Tasapainotus EI auta. Pysäytä kone ja suorita akselin linjaus. Tarkista tärinä uudelleen tämän jälkeen.

Vika 3: Mekaaninen löysyys

Syy: Rakenteellisen jäykkyyden menetys — löysät pultit, halkeamat perustuksissa, kuluneet laakeripesät, liian suuret välykset.

Komponenttien löysyys

"Harmonien "metsä" — 1×, 2×, 3×, 4×… jopa 10×+ amplitudiltaan pienenevällä alueella. Saattaa esiintyä 0,5× aliharmonisia.

Komponentin löysyys — useita harmonisia yliaaltoja 1×–10×. Huomaa osaharmoninen komponentti alueella 0,4–0,5×.

Rakenteellinen löysyys

1× ja/tai 2× hallitseva. Vähän korkeampia harmonisia. Voimakas pystysuuntainen värähtely.

Rakenteellinen löysyys — 1× ja 2× hallitsevat. Minimaaliset korkeammat harmoniset.

Toiminto: Tarkasta ja kiristä kiinnityspultit. Tarkista perustus. Tarkista aina löysyys. ennen tasapainottaminen.

Vika 4: Vierintälaakerin viat

Syy: Pitteroituminen, lohkeilut ja kuluminen vierintäradoissa, vierintäelementeissä tai häkissä.

Laakerivikojen taajuudet
BPFO = (n/2)(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 - Bd/Pd·cos α) · fs
n = vierintäelementit | Bd = kuulan halkaisija | Pd = jakoympyrän halkaisija | α = kosketuskulma | fs = kierrosta minuutissa / 60

Ulkorenkaan vika (BPFO)

Huippujen sarja kohdissa BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Ei 1× sivunauhoja (stationaarinen rengas). Yleisin laakerivika.

Ulkokehän vika — BPFO-harmonisia epäsynkronisilla taajuuksilla. Ei sivukaistoja.

Sisärenkaan vika (BPFI)

BPFI-harmoniset yliaallot, joissa on ±1× sivukaistat (pyörivä rengas, kuormitusvyöhykkeen modulaatio). Sivukaistakuvio on tärkein tunniste.

Sisärenkaan vika — BPFI-harmoniset yliaallot, joissa on ±1× sivukaistat (pienemmät piikit reunustavat pääpiikkejä).

Vierintäelementin vika (BSF)

BSF:n harmoniset yliaallot. 2×BSF usein dominoiva. Epäsynkroninen. Usein siihen liittyy laakerin ratavaurioita.

Vierintäelementin vika — BSF-harmoniset yliaallot. Huomautus: 2×BSF on suurin (kahden elementin vaurio).

Häkkivika (FTF)

Alisynkroninen perustaajuus (FTF ≈ 0,4× akselin nopeus); sen harmoniset voivat ulottua yli 1×:n. Matala taajuus. Esiintyy usein muiden laakerivaurioiden yhteydessä.

Häkkivika — FTF-perustaajuus on alisynkroninen (alle 1×); sen harmoniset voivat ulottua yli 1× akselin nopeuden.
Laakerivian eteneminen (4 vaihetta)

Vaihe 1 — Pinnan alainen: Ultraääni-/akustisen emission vyöhyke (noin 20–60 kHz). Ei näy tavallisessa FFT:ssä. Havaittavissa piikkienergialla/verhokäyräanalyysillä.

Vaihe 2 — Varhainen vika: Iskut saavat laakerin ominaistaajuudet soimaan (noin 500–2000 Hz); erilliset vikataajuudet (BPFO, BPFI) ilmaantuvat pienellä amplitudilla tämän vaiheen loppupuolella. Balanset-1A havaitsee luotettavasti erilliset vikataajuudet (kymmenistä satoihin Hz) vaiheen 2 loppupuolelta alkaen.

Vaihe 3 — Edistynyt: Useita harmonisia. Sivukaistoja kehittyy. Kohinan pohjataso nousee.

Vaihe 4 — Edistynyt: Laajakaistainen kohina. Laakeritaajuudet voivat kadota kohinaksi. Vaihto kiireellinen.

Verhokäyräanalyysi (demodulaatio) — laakeriviojen varhainen havaitseminen

Tavallinen FFT-spektrianalyysi havaitsee laakerivikoja vaiheen 2 loppupuolelta alkaen. Sitä ennen laakerin iskut ovat liian heikkoja — ja taajuudeltaan liian korkeita — näkyäkseen kohinatason yläpuolella. Verhokäyräanalyysi (jota kutsutaan myös demoduloinniksi tai korkeataajuiseksi havaitsemiseksi, HFD) laajentaa havaitsemista paljon aikaisempiin vaiheisiin.

Miten se toimii

Kun vierintäelementti osuu vikaan, se tuottaa lyhyen iskupulssin, joka herättää korkeataajuisia rakenneresonansseja (tyypillisesti 5–20 kHz). Nämä resonanssit "soivat" lyhyesti jokaisella iskulla. Verhokäyräanalyysi toimii kolmessa vaiheessa:

  1. Kaistanpäästösuodatin: Eristä korkeataajuinen resonanssikaista (esim. 5–15 kHz), jossa iskut soivat.
  2. Oikaisu ja verhokäyrä: Erota amplitudimodulaatiokuvio – "verhokäyrä", joka seuraa iskuvärähtelyiden huippuja.
  3. Verhokäyrän FFT: Käytä FFT:tä verhokäyräsignaaliin. Tulos näyttää toistotaajuus iskujen määrä – mikä on yhtä suuri kuin laakerivikataajuudet (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
Miksi verhokäyrä havaitsee aikaisemmin

Raakaspektrissä heikko isku BPFO:hon saattaa tuottaa 0,1 mm/s – näkymätöntä 2 mm/s konemelun keskellä. Mutta sama isku herättää resonanssin 8 kHz:n taajuudella, jossa ei ole muuta värähtelylähdettä. Demoduloinnin jälkeen BPFO:n toistokuvio erottuu selvästi puhtaasta taustasta.

Aiheeseen liittyvät parametrit

  • Piikkienergia (SE): Korkeataajuisen iskuenergian kokonaismittaus. Skalaarinen trendiarvo. Hyvä "menee/ei mene" -seulontaan.
  • gSE / HFD / PeakVue: Toimittajakohtaiset nimet verhokäyräpohjaisille parametreille. Kaikki perustuvat samaan periaatteeseen.
  • Kiihtyvyyden vaippa: Balanset-1A mittaa nopeutena (mm/s). Täydelliseen verhokäyräanalyysiin sopii ihanteellisesti erillinen analysaattori, jossa on kiihtyvyystulo ja kaistanpäästösuodatuskyky. Balanset-1A:n FFT pystyy kuitenkin yhä havaitsemaan erillisiä laakerivikataajuuksia tehokkaasti tavallisessa nopeusspektrissä Stage 2:n loppuvaiheesta alkaen.
Sisäisen radan vian verhokäyräspektri — BPFI-harmonikot erottuvat selvästi demoduloidusta korkeataajuussignaalista. Vertaa raakaan nopeusspektriin, jossa ne voivat olla piilossa kohinassa.

Toiminto: Tarkista voitelu. Suunnittele laakerin vaihto. Lisää valvontatiheyttä.

Vika 5: Vaihteistoviat

Syy: Kuluneet, syöpyneet tai rikkoutuneet hampaat. Hammaspyörän epäkeskisyys. GMF = hampaiden lukumäärä × akselin pyörimisnopeus / 60.

Vaihteiden epäkeskisyys

GMF sivunauhoilla ±1× akselinopeudella. Vaihteen 1×-komponentti voi myös olla koholla.

Vaihteen epäkeskisyys — GMF 500 Hz:n taajuudella ±1× sivukaistoilla. Kohonnut 1×.

Vaihteiden hampaiden kuluminen / vauriot

Useita GMF-harmonisia yliaaltoja tiheillä sivukaistoilla. Vakavuus seuraa sivukaistojen lukumäärää ja amplitudia.

Vaihteiden kuluminen — GMF ja 2×GMF useilla sivukaistoilla 1× välein.

Toiminto: Tarkista vaihteistoöljyn metallihiukkaset. Aikatauluta tarkastus. Seuraa GMF:n sivukaistan kehitystä.

Vika 6: Sähköviat (moottorit)

Sähkömagneettiset viat aiheuttavat värähtelyä 2 × linjataajuus (100 Hz 50 Hz:n verkoilla, 120 Hz 60 Hz:llä). Kriittinen testi: tärinä häviää heti kun sähköt katkaistaan. Mekaaniset viat häviävät vähitellen.

  • Staattorin epäkeskisyys: 2× linjataajuus, tasainen amplitudi.
  • Roottorin sauvaviat: Sivukaistat 1× käyntinopeuden ympärillä napojen ohitustaajuuden välein (luisto × napojen lukumäärä — tyypillisesti 0,5–2 Hz, joten niiden erottamiseen tarvitaan tarkka taajuusresoluutio). Myös roottorin sauvojen ohitustaajuus (sauvojen lukumäärä × akselin nopeus) 2× verkkotaajuuden sivukaistoineen voi esiintyä.
  • Pehmeä jalka: Tärinä muuttuu, kun yksittäisiä moottorin jalkoja löysätään.

Vika 7: Hihnakäyttöongelmat

Syy: Kuluneet, väärin linjatut tai väärin kiristetyt hihnat. Hihnakäytöt aiheuttavat tärinää hihnan kulkutaajuus, joka on tyypillisesti alisynkroninen taajuus (alle 1 × akselin nopeus), koska hihna on pidempi kuin hihnapyörän ympärysmitta.

Vyön taajuus
fhihna = (π · D · RPM) / (60 · L)
D = hihnapyörän halkaisija (m) | L = hihnan pituus (m) | RPM = hihnapyörän nopeus

Yleiset vyöallekirjoitukset

  • Hihnan kuluminen / vika: Huiput vyön taajuudella (fhihna) ja sen harmoniset yliaallot (2×, 3×, 4× fhihna). Perustaajuus ilmenee alle 1× akselin nopeuden — alisynkroninen huippu on avainindikaattori; korkeammat harmoniset voivat ulottua yli 1×:n.
  • Hihnan linjausvirhe: Kohonnut aksiaalinen värähtely 1× ja 2× akselin nopeuksilla. Samanlainen kuin akselin linjausvirhe, mutta rajoittuu hihnakäyttöisiin koneisiin.
  • Väärä jännitys: Voimakas 1× tärinä, joka muuttuu dramaattisesti hihnan kireyden säädön myötä. Liian kireät hihnat lisäävät laakerin kuormitusta; löysät hihnat aiheuttavat läimäytystä ja hihnan taajuuspiikkejä.
  • Resonanssi: Hihnan ominaistaajuus (hihnan "lepatus") voi herätä, jos hihnan jännevälin resonanssi on sama kuin käyttönopeus. Näkyy leveänä huippuna hihnan ominaistaajuudella.
Hihnakäytön vika — hihnataajuuden perustaajuus on alisynkroninen; sen harmoniset ulottuvat 1× akselin nopeuteen (25 Hz) saakka ja sen yli.

Toiminto: Tarkista hihnan kunto, kireys ja hihnapyörän linjaus. Vaihda kuluneet hihnat. Jos ongelmat toistuvat, tarkista hihnapyörän linjaus lasertyökalulla tai suorareunaisella mittarilla.

Vika 8: Pumpun kavitaatio

Syy: Höyrykuplat muodostuvat ja romahtavat rajusti, kun paikallinen paine laskee nesteen höyrynpaineen alapuolelle – tyypillisesti pumpun imuaukossa. Jokainen kuplan romahdus aiheuttaa mikroiskun. Tuhannet romahdukset sekunnissa tuottavat tyypillisen laajakaistaisen kohinan.

Spektrinen allekirjoitus

  • Laajakaistainen energia: Toisin kuin mekaaniset viat (jotka tuottavat erillisiä piikkejä), kavitaatio synnyttää kohonneen, epäsäännöllisen kohinatason, joka levittäytyy laajalle taajuuskaistalle — alla olevassa kaaviossa noin 200 Hz:stä näytetyn alueen reunaan asti. Spektri näyttää "kummulta" tai kohonneelta tasangolta terävien piikkien sijaan.
  • Satunnainen, ei-jaksollinen: Ei harmonisia yliaaltoja, ei yhteyttä akselin nopeuteen. Melu kuulostaa "soralta" tai "rätinältä" – kuultavissa jopa ilman instrumentteja.
  • Matalataajuiset vaikutukset: Voimakas kavitaatio voi myös aiheuttaa epävakautta 1×-taajuudella ja laajakaistaista matalataajuista kohinaa virtausturbulenssista.
Pumpun kavitaatio — laajakaistainen korkeataajuinen kohina (korotettu kohinataso yli 200 Hz). Ei erillisiä piikkejä — vastakohtana laakeriviat, joilla on tiettyjä taajuuksia.

Toiminto: Lisää imupainetta (laske pumppua, avaa imuventtiili, vähennä imuputken häviöitä). Tarkista NPSH.saatavilla vs. NPSHvaadittu. Vähennä pumpun nopeutta, jos mahdollista. Kavitaatio aiheuttaa nopeita eroosiovaurioita – älä jätä tätä huomiotta.

Vika 9: Öljyn pyörre ja öljyn piiskaus (liukulaakerit)

Syy: Liukulaakerien (holkkilaakerien) öljykalvon epästabiilius. Öljykalvon kiila pakottaa akselin kiertämään kehää laakerivälyksessä alisynkronisella taajuudella. Tämä eroaa vierintälaakerien vioista ja esiintyy vain liuku-/holkkilaakereissa. Akselin kiertoradan näyttö — F8 — Kaaviot → F6-Orbit-välilehti Balanset-1A-laitteessa — on klassinen tapa tarkkailla liukulaakerin käyttäytymistä.

Öljypyörre

  • Taajuus: Noin 0,42× – 0,48× akselin nopeus (usein mainittu arvona ~0,43×). Tämä on alisynkroninen huippu, joka seuraa akselin nopeutta – jos kierrosluku kasvaa, pyörretaajuus kasvaa suhteessa.
  • Spektri: Yksi piikki kohdassa ~0,43×, joka siirtyy nopeuden mukana. Amplitudi voi olla kohtalainen.
  • Kunto: Öljypiiskan edeltäjä. Yleensä ei välittömästi tuhoava, mutta viittaa epävakauteen.

Öljypiiska

  • Taajuus: Lukitsee roottorin ensimmäiseen ominaistaajuus (kriittinen nopeus). Toisin kuin pyörreliike, se EI seuraa akselin nopeutta – taajuus pysyy vakiona kierrosluvun muuttuessa.
  • Spektri: Suuri alisynkroninen piikki roottorin ensimmäisellä kriittisellä nopeudella. Amplitudi voi olla erittäin suuri – tuhoisa.
  • Kunto: Vaarallinen. Välittömiä toimia tarvitaan. Voi johtaa laakerin pyyhkiytymiseen ja akselin vaurioitumiseen.
Öljypyörre — alisynkroninen huippu noin 0,43 × akselinopeudella (≈ 10,7 Hz nopeudella 1500 RPM). Eroaa 0,5 × löysyydestä.
⚠️ Öljypyörre vs. löysyys — miten erottaa toisistaan

Molemmat tuottavat subsynkronisia piikkejä, mutta: Öljypyörre sijaitsee alueella ~0,42–0,48× (ei tarkka puolikerta), kun taas löysyys synnyttää huippuja tarkasti kohdissa 0,5×, 1,5×, 2,5× — täsmällisiä puolikertalukuja. Molemmat seuraavat akselin nopeuden muutoksia; se, joka ei seuraa nopeutta öljypiiska, joka lukittuu roottorin ensimmäiseen kriittiseen taajuuteen. Öljypyörre esiintyy vain liuku-/holkkilaakereissa — jos koneessa on vierintälaakerit, kyseessä ei voi olla öljypyörre.

Toiminto: Öljypyörteily: tarkista laakerivälys, öljyn viskositeetti ja kuormitus. Lisää laakerin kuormitusta tai muuta öljyn viskositeettia. Öljypiiskaus: vähennä nopeutta välittömästi kriittisen kynnyksen alapuolella. Ota yhteyttä roottorin dynamiikan asiantuntijaan.

ISO 10816 -värähtelyn voimakkuus — luokittelutaulukko

ISO 10816-1 (ISO 10816 -sarjan yleinen osa, jonka on korvannut ISO 20816, mutta johon viitataan yhä laajasti) määrittelee värähtelyn voimakkuusvyöhykkeet neljälle konetyyppiluokalle. Värähtely mitataan nopeutena yksikössä mm/s RMS laakeripesistä. Alla oleva taulukko näyttää kaikkien neljän luokan vyöhykerajat — käytä sitä pikaoppaana mittauksia arvioidessasi. Huomaa, että ISO 10816-3 (nykyään ISO 20816-3), joka kattaa yli 15 kW:n teollisuuskoneet, jotka käyvät 120–15 000 rpm:n nopeudella, käyttää erilaista jaottelua — kaksi konetyyppiryhmää jäykän tai joustavan tuentaluokan mukaan — eikä tässä esitettyjä luokkia I–IV.

📋 ISO 10816-1:n värähtelytasovyöhykkeet - koneluokat I-IV (mm/s RMS)
Koneluokka Vyöhyke A
Hyvä
Vyöhyke B
Hyväksyttävä
Vyöhyke C
Hälytys
Vyöhyke D
Vaara
Luokka I
Pienet koneet ≤ 15 kW
(pumput, puhaltimet, kompressorit)
≤ 0,71 0,71–1,8 1,8–4,5 > 4,5
Luokka II
Keskikokoiset koneet 15–75 kW
(ilman erityistä perustusta)
≤ 1,12 1,12–2,8 2,8–7,1 > 7,1
Luokka III
Suuret koneet > 75 kW
(jäykkä perustus)
≤ 1,8 1,8–4,5 4,5–11,2 > 11,2
Luokka IV
Suuret koneet > 75 kW
(joustava perustus, esim. teräsrunko)
≤ 2,8 2,8–7,1 7,1–18 > 18
📌 Tämän taulukon käyttöohjeet

Vaihe 1: Määritä koneesi luokka tehon ja perustustyypin perusteella.
Vaihe 2: Mittaa kokonaisvärähtelynopeus (mm/s RMS) jokaisesta laakeripesästä radiaalisuunnassa.
Vaihe 3: Etsi vyöhyke. Vyöhyke A = juuri käyttöönotettu tai erinomainen. Vyöhyke B = rajoittamaton pitkäaikainen käyttö. Vyöhyke C = hyväksyttävä vain rajoitetun ajan — aikatauluta huolto. Vyöhyke D = vaurioita on tapahtumassa – pysäytä kone mahdollisimman pian.

Muistaa: Trendit ovat tärkeämpiä kuin absoluuttiset arvot. Kone, joka käy 2,4 mm/s (vyöhyke B luokalle II) ja oli aiemmin 1,2 mm/s, on kaksinkertaistunut — tutki syy, vaikka arvo on yhä "hyväksyttävä." Balanset-1A:n tärinämittaritila (F5) näyttää kokonaisnopeuden V1s välittömään vyöhykearviointiin.

⚠️ ISO 10816 vs. ISO 20816

ISO 10816 korvattiin virallisesti standardilla ISO 20816 (julkaistu 2016–2022). Vyöhykerajat pysyvät samankaltaisina useimmissa konetyypeissä, mutta ISO 20816 lisää arviointikriteerejä siirtymille ja laajentaa konekohtaisia osia. Käytännössä ISO 10816 -arvot pysyvät alan standardiviitteenä. Sekä Balanset-1A että useimmat teollisuuden värähtelyohjelmat käyttävät edelleen ISO 10816 -vyöhykkeitä.

Mittaamisesta seurantaan

Trendianalyysi

Yksi spektri on tilannekuva. Värähtelyanalyysin teho on trendianalyysi — muutosten seuraaminen ajan kuluessa.

  • Luo perusviiva: Mittaa uusi tai tunnetusti hyväkuntoinen laite. Tallenna spektrit — Balanset-1A:n F6 — Raportit arkisto tallentaa mittaukset ja HTML-raportit.
  • Määritä välit: Kriittinen: viikoittain. Vakio: kuukausittain. Lisä: neljännesvuosittain.
  • Varmista toistettavuus: Samat pisteet, samat suunnat, samat toimintaolosuhteet.
  • Seuraa muutoksia: 2-kertainen nousu lähtötilanteesta on merkittävä, vaikka se olisi ISO-vyöhykkeellä A.
  • Käytä mittausreittejä: Balanset-1A:n F9 — Route Inspection ohjaa toistettavia mittauskierroksia ja vertailee lukemia ISO 10816-1:n vyöhykkeisiin.

Päätösalgoritmi

  1. Hanki laadukas spektri (F8-kaaviot, radiaalinen + aksiaalinen).
  2. Tunnista korkein huippu – tämä on hallitseva ongelma.
  3. Vastaa vikatyyppiä:
    • 1× hallitsee → Epätasapaino → Tasapainota Balanset-1A:lla.
    • 2× hallitsee + korkea aksiaalinen → Linjausvirhe → Linjaa akselit uudelleen.
    • Monet harmoniset yliaallot → Löysyys → Tarkista ja kiristä.
    • Epäsynkroniset huiput → Laakeri → Suunniteltu vaihto.
    • GMF + sivukaistat → Vaihde → Tarkista öljy, tarkasta vaihteisto.
  4. Korjaa ensin vallitseva vika – toissijaiset oireet usein katoavat.

← Takaisin ratkaisuihin

Värähtelyanalysaattori + tasapainotin

2-kanavainen FFT-spektrianalysaattori, värähtelymittari, yhden & kahden tason tasapainotus, ISO 1940 -toleranssi — kaikki yhdessä kannettavassa paketissa.

Balanset-1A → Balanset-4A →