Värähtelyanalyysi — Spektridiagnostiikka Opas
From FFT fundamentals to fault diagnosis: learn to read vibration spectra, calculate bearing defect frequencies, assess severity per ISO 10816, and diagnose unbalance, misalignment, looseness, bearing and gear defects — with interactive tools and the Balanset-1A.
Interaktiiviset diagnostiset laskimet
Olennaiset työkalut värähtelyanalyysiin — laakerivikojen taajuudet, hammaspyöräkytkentöjen taajuus, vakavuuden arviointi ja yksiköiden muuntaminen
Vian tunnistus yhdellä silmäyksellä
Jokainen mekaaninen vika tuottaa tyypillisen "sormenjäljen" värähtelyspektrissä
| Vika | Ensisijainen taajuus | Harmoniat | Suunta | Vaihekäyttäytyminen | Keskeinen erottava ominaisuus |
|---|---|---|---|---|---|
| Staattinen epätasapaino | 1× | Matala / ei mitään | Radiaalinen (H,V) | Molemmat laakerit samassa vaiheessa | Puhdas 1× sinusoidi. Amplitudi ∝ ω². |
| Dynaaminen epätasapaino | 1× | Matala / ei mitään | Radiaalinen (H,V) | ~180° laakerien välillä | 1× dominoiva, laakerit epätahdissa (pari). |
| Rinnakkaisepäkohdistus | 2 × (≥ 1 ×) | 1×, 3× | Radiaalinen | 180° kytkimen poikki | 2× usein > 1×. Suuri säteittäinen tärinä kytkimellä. |
| Kulmavirhe | 1×, 2× | 3× | Aksiaalinen dominoiva | 180° kytkimen poikki (aksiaalisesti) | Korkea aksiaalinen. Aksiaalinen ≥ 50% radiaalisesta. |
| Komponenttien löysyys | 1 ×, 2 ×…10 ×+ | Monet (~10×) | Radiaalinen | Epätasainen | "Harmonien "metsä". Mahdollinen 0,5× aliharmoninen. |
| Rakenteellinen löysyys | 1× tai 2× | Hieman yli 2× | Pystysuora | Epävakaa | Voimakas pystysuora liike. Reagoi pultin tarkistukseen. |
| Ulkorengas (BPFO) | BPFO, 2×BPFO... | Useita BPFO-arvoja | Radiaalinen | N/A | Epäsynkroninen. Ei 1× sivukaistoja. |
| Sisärengas (BPFI) | BPFI, 2×BPFI... | Useita BPFI-arvoja | Radiaalinen | Moduloitu 1×:llä | BPFI-harmoniset yliaallot ±1× sivukaistoilla. |
| Vierintäelementti (BSF) | BSF, 2×BSF... | Useita BSF-arvoja | Radiaalinen | N/A | 2×BSF usein > 1×BSF. Epäsynkroninen. |
| Häkki (FTF) | FTF ≈ 0,4× | 2,3-kertainen FTF | Radiaalinen | N/A | Subsynkroninen (< 1×). |
| Vaihteen verkko | GMF = N × 1 × | 2,3 × GMF | Radiaalinen+aksiaalinen | Moduloitu 1×:llä | GMF sivunauhoilla. N = hampaat. |
| Sähkö (moottori) | 2× linjataajuus | — | Radiaalinen | Pudotus virran katkaisemisen yhteydessä | 100/120 Hz. Välitön pudotuskoe. |
Interaktiivinen FFT-spektrin esittely — 16 vikaskenaariota
Valitse vikatyyppi nähdäksesi ominaisen aika-aaltomuodon ja taajuusspektrin. Vertaile kuvioita tunnistaaksesi perimmäisen syyn.
Aikataso (aaltomuoto)
Taajuusspektri (FFT)
Mikä on värähtelyanalyysi?
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, virheasento 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 "valkoista valoa" – FFT paljastaa sen sisällä piilevät yksittäiset "värit" (taajuudet). Tuloksena on värähtelyspektri – ensisijainen diagnostinen työkalu.
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
Värähtelyn mittaamiseen voidaan käyttää kolmea eri fysikaalista parametria. Kukin korostaa eri taajuusalueita, mikä tekee niistä sopivia erilaisiin diagnostisiin tehtäviin. Tehokkaan analyysin kannalta on olennaista ymmärtää, milloin mitäkin parametria käytetään.
📏 Siirtymä
Mittaa, miten kaukana pinta liikkuu. Korostaa matalia taajuuksia – ihanteellinen hitaasti pyöriville koneille, akselin kiertoradan analysointiin ja liukulaakerien lähestymisantureihin. 1 mil = 25,4 µm.
📈 Nopeus
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
Mittaa voima tärinää. Korostaa korkeita taajuuksia – ihanteellinen laakerivikojen varhaiseen havaitsemiseen, hammaspyörien hammaskytkentään ja iskuihin. 1 g = 9,81 m/s². Käytetään vaippa-analyysissä/demodulaatioanalyysissä.
| Parametri | Yksikkö | Taajuusalue | Paras | Standardit |
|---|---|---|---|---|
| Siirtymä | µm (huippuarvojen välinen ero) | 1-100 Hz | Hitaat koneet (< 600 RPM), akselin kiertorata, lähestymisanturit, liukulaakerit | ISO 7919 (akselin värähtely) |
| Nopeus | mm/s RMS | 10-1000 Hz | Yleinen koneiden valvonta — epätasapaino, linjausvirhe, löysyys. Oletusparametri. | ISO 10816, ISO 20816 |
| Kiihtyvyys | g tai m/s² RMS | 500 Hz – 20 kHz | Laakeriviat alkuvaiheessa, hammaspyörävälitys, iskut, suurnopeuskoneet | ISO 15242 (laakerin värähtely) |
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
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.
Balanset-1A:ssa on kaksi kanavaa. Diagnostiikkaa varten asenna molemmat anturit sama laakeri — yksi säteittäinen, yksi aksiaalinen. Tämä antaa samanaikaiset säteittäiset ja aksiaaliset spektrit, mikä mahdollistaa välittömän linjausvirheiden havaitsemisen.
Balanset-1A-tilat diagnostiikkaan
- F1 — Spektrianalysaattori: Täysi FFT-näyttö. Ensisijainen diagnostiikkatila.
- F5 — Tärinämittari: Nopea arviointi. Vertaa V1s:ää (kokonais-RMS) V1o:een (1×). Jos V1s ≈ V1o → epätasapaino. Jos V1s ≫ V1o → muita vikoja.
- F8 — Kaaviot: Yksityiskohtainen spektri + aika-aaltomuoto. Paras harmonisille kuvioille ja laakeritaajuuksille.
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 identtiset spektrit (molemmissa hallitsee 1×) – vain vaiheanalyysi erottaa ne toisistaan. Vaihe on eri mittauspisteissä olevien värähtelyjen välinen kulmasuhde, mitattuna asteina (0°–360°).
| Vaihesuhde | Mittauspisteet | Diagnoosi | Selitys |
|---|---|---|---|
| 0° (vaiheessa) | Laakeri 1 ↔ Laakeri 2 (säteittäinen) | Staattinen epätasapaino | Molemmat laakerit liikkuvat yhdessä synkronoidusti – yksi raskas kohta roottorin keskellä. Yhden tason korjaus. |
| ~180° (vastavaihe) | Laakeri 1 ↔ Laakeri 2 (säteittäinen) | Dynaaminen (parin) epätasapaino | Laakerit 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) | Rinnakkaisepäkohdistus | Kytkinvoimat työntävät akseleita erilleen vastakkaisiin säteittäisiin suuntiin. Tyypillinen tunnusmerkki on 180°:n vaihesiirto kytkimen yli ja korkea 2×-komponentti. |
| noin 180° | Poikkikytkentä (aksiaalinen) | Kulmavirhe | Akselit työntyvät/vetävät vuorotellen aksiaalisesti. 180° aksiaalinen vaihe-ero kytkimen poikki, jossa on korkeat 1× ja 2× komponentit, on määräävä. |
| 0° | Poikkikytkentä (aksiaalinen) | Ei kohdistusvirhettä | Molemmat puolet liikkuvat samaan aksiaalisuuntaan – todennäköinen lämpölaajeneminen, putkiston rasitus tai pehmeä jala. Ei kulmaepäsuoruutta. |
| Epäsäännöllinen / epävakaa | Kaikki johdonmukaiset pisteet | Mekaaninen löysyys | Vaihelukemat hyppivät satunnaisesti mittausten välillä – tyypillistä löysissä nivelissä tapahtuville iskuille. Epävakaa vaihe = löysyys. |
| Hitaasti ajelehtimassa | Missä tahansa pisteessä, ajan kuluessa | Resonanssi tai lämpövaikutukset | Asteittainen vaihesiirto lämpenemisen aikana viittaa rakenteellisen jäykkyyden muuttumiseen lämpötilan mukaan (terminen linjausvirhe). |
| Tasainen, ei-0/180° | Laakeri 1 ↔ Laakeri 2 | Yhdistetty staattinen + parin epätasapaino | Vaihe 0° ja 180° välillä osoittaa staattisten ja parikomponenttien sekoitusta – vaatii kahden tason tasapainotuksen. |
Balanset-1A näyttää vaiheen 1×:llä (F1-arvo vibrometritilassa) käyttäen kierroslukumittaria referenssinä. Kahden laakerin vaiheen vertailemiseksi mittaa kukin laakeri samaan suuntaan (esim. vaakasuoraan) siten, että kierroslukumittari on samalla referenssimerkillä. Vaihelukemien ero paljastaa vian tyypin. Erillistä ohjelmistoa ei tarvita – vähennä vain kaksi lukemaa toisistaan.
Vika 1: Epätasapaino
Aiheuttaa: Massakeskipiste siirtynyt pyörimisakselista. Valmistustoleranssit, kerrostumien kertyminen, eroosio, terän rikkoutuminen, painonmenetys.
Spektri: Hallitseva huippu täsmälleen 1× RPM:ssä. Hyvin matalat harmoniset yliaallot. Radiaalinen värähtely. Amplitudi kasvaa nopeuden² myötä (neliöllinen). Vaihe on vakaa ja toistettavissa.
Staattinen epätasapaino (yksitasoinen)
Puhdas 1× huippu, sinimuotoinen aaltomuoto. Molemmat laakerit samassa vaiheessa. Yksitasoinen korjaus.
Dynaaminen epätasapaino (kaksitasoinen / pari)
Myös 1× dominoiva, mutta laakerit ~180° vastavaiheessa. Kahden tason korjaus vaaditaan.
Toiminto: Suorittaa roottorin tasapainotus Balanset-1A:n kanssa. G-luokan toleranssi per ISO 1940-1.
Vika 2: Akselin linjausvirhe
Aiheuttaa: 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.
Kulmavirhe — Säteittäinen
1× ja 2× esiintyvät radiaalisuunnassa, mutta 2× on tyypillisesti hallitseva.
Kulmavirhe — Aksiaalinen
Aksiaalinen värähtely ≥ 50% säteittäisestä. 180° vaihe kytkimen yli aksiaalisessa suunnassa. Tämä on tärkein erottava mittaus.
Toiminto: Tasapainotus EI auta. Pysäytä kone ja suorita akselin linjaus. Tarkista tärinä uudelleen tämän jälkeen.
Vika 3: Mekaaninen löysyys
Aiheuttaa: 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.
Rakenteellinen löysyys
1× ja/tai 2× hallitseva. Vähän korkeampia harmonisia. Voimakas pystysuuntainen värähtely.
Toiminto: Tarkasta ja kiristä kiinnityspultit. Tarkista perustus. Tarkista aina löysyys. ennen tasapainottaminen.
Vika 4: Vierintälaakerin viat
Aiheuttaa: Pitteroituminen, lohkeilut ja kuluminen vierintäradoissa, vierintäelementeissä tai häkissä.
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
Ulkorenkaan vika (BPFO)
Huippujen sarja kohdissa BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO… Ei 1× sivunauhoja (stationaarinen rengas). Yleisin laakerivika.
Sisärenkaan vika (BPFI)
BPFI-harmoniset yliaallot, joissa on ±1× sivukaistat (pyörivä rengas, kuormitusvyöhykkeen modulaatio). Sivukaistakuvio on tärkein tunniste.
Vierintäelementin vika (BSF)
BSF:n harmoniset yliaallot. 2×BSF usein dominoiva. Epäsynkroninen. Usein siihen liittyy laakerin ratavaurioita.
Häkkivika (FTF)
Alisynkroniset piikit (FTF ≈ 0,4 × akselin nopeus). Matala taajuus. Usein liittyy muihin laakerivaurioihin.
Vaihe 1 — Pinnan alainen: Ultraäänialue (> 5 kHz). Ei näy vakio-FFT:llä. Havaittavissa piikkienergian / verhokäyrämenetelmän perusteella.
Vaihe 2 — Varhainen vika: Laakeritaajuudet näkyvät (BPFO, BPFI). Matala amplitudi. Tästä Balanset-1A aloittaa havaitsemisen.
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 laakeriviat vaiheesta 2 eteenpäin. Mutta vaiheessa 1 laakerin iskut ovat liian heikkoja 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:
- Kaistanpäästösuodatin: Eristä korkeataajuinen resonanssikaista (esim. 5–15 kHz), jossa iskut soivat.
- Oikaisu ja verhokäyrä: Erota amplitudimodulaatiokuvio – "verhokäyrä", joka seuraa iskuvärähtelyiden huippuja.
- Verhokäyrän FFT: Käytä FFT:tä verhokäyräsignaaliin. Tulos näyttää toistotaajuus iskujen määrä – mikä on yhtä suuri kuin laakerivikataajuudet (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
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 nopeutta (mm/s). Täydelliseen verhokäyräanalyysiin on ihanteellinen erillinen analysaattori, jossa on kiihtyvyystulo ja kaistanpäästösuodatusominaisuus. Balanset-1A:n FFT pystyy kuitenkin edelleen havaitsemaan tehokkaasti vaiheen 2+ laakeriviat standardinopeusspektrissä.
Toiminto: Tarkista voitelu. Suunnittele laakerin vaihto. Lisää valvontatiheyttä.
Vika 5: Vaihteistoviat
Aiheuttaa: 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.
Vaihteiden hampaiden kuluminen / vauriot
Useita GMF-harmonisia yliaaltoja tiheillä sivukaistoilla. Vakavuus seuraa sivukaistojen lukumäärää ja amplitudia.
Toiminto: Tarkista vaihteistoöljyn metallihiukkaset. Aikatauluta tarkastus. Seuraa GMF:n sivukaistan kehitystä.
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 linjataajuuden ympärillä luistotaajuusväleillä.
- Pehmeä jalka: Tärinä muuttuu, kun yksittäisiä moottorin jalkoja löysätään.
Vika 7: Hihnakäyttöongelmat
Aiheuttaa: 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.
Yksinkertaistettu: fhihna = hihnapyörän kehänopeus / hihnan pituus
Yleiset vyöallekirjoitukset
- Hihnan kuluminen / vika: Huiput vyön taajuudella (fhihna) ja sen harmoniset yliaallot (2×, 3×, 4× fhihna). Nämä näkyvät alle 1× akselinopeudella – alisynkroniset piikit ovat tärkein indikaattori.
- 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.
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
Aiheuttaa: 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 korkeataajuinen energia: Toisin kuin mekaaniset viat (jotka tuottavat erillisiä piikkejä), kavitaatio tuottaa kohonneen kohinatason laajalla taajuusalueella, tyypillisesti yli 2–5 kHz:n taajuusalueella. Spektri näyttää pikemminkin "kumpulta" tai kohonneelta tasanteelta kuin teräviltä piikeiltä.
- 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.
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)
Aiheuttaa: Öljykalvon epävakaus liukulaakereissa. Öljykalvon kiila pakottaa akselin pyörimään laakerivälyksen sisällä alisynkronisella taajuudella. Tämä eroaa vierintälaakerin vioista ja esiintyy vain liuku-/liukulaakereissa.
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.
Molemmat tuottavat subsynkronisia piikkejä, mutta: Öljypyörre on ~0,43× (ei täsmälleen 0,5×) ja seuraa nopeutta. Löyhyys tuottaa piikkejä täsmälleen 0,5×, 1,5× ja 2,5× arvoilla eikä seuraa nopeutta (pysyy kiinteissä 1×:n murto-osissa). Öljypyörrettä esiintyy vain liuku-/holkkilaakereissa – jos koneessa on vierintälaakerit, se ei voi olla öljypyörrettä.
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 Tärinän vakavuus – Täydellinen luokitustaulukko
ISO 10816 -standardi (jonka korvasi ISO 20816 -standardi, mutta johon edelleen viitataan laajalti) määrittelee tärinävoimakkuusvyöhykkeet neljälle koneluokalle. Tärinä mitataan nopeudena mm/s RMS laakeripesien kohdalla. Alla oleva taulukko näyttää kaikkien neljän luokan vyöhykerajat – käytä sitä nopeana viitteenä mittausten arvioinnissa.
| 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 |
| II luokka Keskikokoiset koneet 15–75 kW (ilman erityistä perustusta) |
≤ 1,8 | 1,8–4,5 | 4,5–11,2 | > 11.2 |
| Luokka III Suuret koneet > 75 kW (jäykkä perustus) |
≤ 2,8 | 2,8–7,1 | 7.1–18 | > 18 |
| Luokka IV Suuret koneet > 75 kW (joustava perustus, esim. teräsrunko) |
≤ 4,5 | 4,5–11,2 | 11.2–28 | > 28 |
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, jonka nopeus on 3,0 mm/s (vyöhyke B luokassa II) ja joka aiemmin kävi 1,5 mm/s:llä, on kaksinkertaistunut – syytä kannattaa tutkia, vaikka tilanne onkin edelleen "hyväksyttävä". Balanset-1A:n vibrometritila (F5) näyttää kokonaisnopeuden V1s vyöhykkeen välitöntä arviointia varten.
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: Measure new or known-good equipment. Save spectra.
- 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.
Päätösalgoritmi
- Hanki laadukas spektri (F8-kaaviot, radiaalinen + aksiaalinen).
- Tunnista korkein huippu – tämä on hallitseva ongelma.
- 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.
- Korjaa ensin vallitseva vika – toissijaiset oireet usein katoavat.
Usein kysytyt kysymykset — Värähtelyanalyysi
▸ Mikä on värähtelyanalyysi?
▸ Miten erotan epätasapainon linjausvirheestä?
▸ Mitä ovat laakerivikataajuudet?
▸ Mikä on hyvä värähtelytaso?
▸ Voiko Balanset-1A tehdä värähtelyanalyysin?
▸ Aika-aaltomuoto vs. FFT-spektri?
▸ Kuinka usein minun pitäisi mitata tärinää?
▸ Mikä aiheuttaa 0,5× (subharmonisen) värähtelyn?
Aiheeseen liittyvät sanastoartikkelit
Diagnosoi ensin – sitten tasapainota
Balanset-1A on sekä kaksikanavainen värähtelyanalysaattori että tarkka kenttätasapainotin. Tunnista vika spektrin avulla ja korjaa se – kaikki yhdellä laitteella.
Selaa laitteita →
0 Comments