कंपन विश्लेषण में त्वरण को समझना
त्वरण समय के संबंध में किसी वस्तु के वेग में परिवर्तन की दर है। में कंपन विश्लेषण यह तीन मुख्य मापन मापदंडों में से एक है, जो यह मापता है कि कितनी तेजी से वेग एक कंपन करने वाले घटक में परिवर्तन हो रहा है। जहाँ विस्थापन आपको बताता है कि एक भाग कितना दूर चलता है और वेग बताता है कि कितनी तेजी से, त्वरण वास्तव में भाग पर कार्य करने वाली शक्तियों का एक माप है — जो इसे प्रभाव जैसी उच्च-आवृत्ति घटनाओं के लिए अत्यंत संवेदनशील बनाता है और गति में अचानक परिवर्तन।
1. परिभाषा: कंपन त्वरण क्या है?
गणितीय रूप से, त्वरण वेग का प्रथम समय-व्युत्पन्न और विस्थापन का दूसरा व्युत्पन्न है। आवृत्ति पर साइनसॉयडली कंपन करने वाली एक निकाय के लिए एफ त्वरण आयाम एक निश्चित विस्थापन के लिए आवृत्ति के वर्ग के साथ स्केल करता है — आवृत्ति को दोगुना करने से त्वरण चार गुना हो जाता है। वह एकल तथ्य यह समझाता है कि त्वरण तेज, तीव्र घटनाओं के लिए प्राकृतिक भाषा क्यों है: दोष की आवृत्ति सामग्री जितनी अधिक होगी, यह त्वरण सिग्नल में उतना ही अधिक खड़ा होगा। यह भी है कि एक विश्लेषक त्वरण क्यों चुनता है जब ब्याज की घटनाएं चलने की गति के पास के बजाय किलोहर्ट्ज क्षेत्र में रहती हैं।
2. त्वरण मापन महत्वपूर्ण क्यों है?
त्वरण को मापना एक संपूर्ण स्थिति निगरानी कार्यक्रम के लिए केंद्रीय है क्योंकि यह उन खामियों को पकड़ने में उत्कृष्ट है जो सौम्य मापदंड चूक जाते हैं। इसका महत्व कुछ मुख्य कारकों पर निर्भर करता है:
- उच्च-आवृत्ति दोष का पता लगाना: त्वरण स्वाभाविक रूप से उच्च-आवृत्ति कंपन के प्रति अधिक संवेदनशील है, जो इसे प्रारंभिक-चरण रोलिंग-एलिमेंट बियरिंग क्षति, गियर-मेश समस्याओं और ब्लेड-पास उत्तेजना के लिए आदर्श पैरामीटर बनाता है, जो सभी स्पेक्ट्रम में उच्च ऊर्जा विकिरित करते हैं।
- बल के साथ सीधा संबंध: न्यूटन के दूसरे कानून के अनुसार (बल = द्रव्यमान × त्वरण), त्वरण एक मशीन के अंदर गतिशील शक्तियों के सीधे आनुपातिक है। त्वरण को पढ़ना इसलिए उन बलों के लिए एक सीधी खिड़की देता है जो तनाव को चलाते हैं और थकान घटकों में।
- व्यापक गतिशील श्रेणी: इसे कैप्चर करने के लिए उपयोग किए जाने वाले त्वरणमापी आवृत्तियों और आयामों की एक बहुत विस्तृत श्रेणी में फैले हुए हैं, जो उन्हें कई मशीन प्रकारों और गति के पार बहुमुखी बनाता है।
3. इकाइयाँ और मापन
सामान्य इकाइयाँ
कंपन त्वरण आमतौर पर दो इकाइयों में से एक में व्यक्त किया जाता है:
- जी: पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण त्वरण के संदर्भ में एक इकाई, जहाँ 1 g ≈ 9.81 m/s² है। यह जी लोकप्रिय है क्योंकि यह यह एक मानकीकृत, सहज समझ देता है कि किसी हिस्से को कितना कठोर झटका दिया जा रहा है।
- मी/से² (या मिमी/से²): SI इकाई, मीटर प्रति सेकंड वर्ग, औपचारिक रिपोर्टिंग और गणना के लिए पसंद की जाती है।
यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है कि क्या कोई आंकड़ा शिखर, सत्य-शिखर या RMS है, क्योंकि एक ही कंपन को तीन तरीकों से उद्धृत किया जा सकता है। दिए गए आवृत्ति पर g, m/s² और वेग या विस्थापन समकक्षों के बीच परिवर्तन बिल्कुल वही है जो हमारा कंपन त्वरण कैलकुलेटर के लिए है।
इसे कैसे मापा जाता है?
त्वरण लगभग विशेष रूप से एक त्वरणमापी — एक ट्रांसड्यूसर जो कंपन के यांत्रिक बल को एक समानुपाती विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है। यह पीजोइलेक्ट्रिक एक्सेलेरोमीटर औद्योगिक स्थिति निगरानी में सबसे आम प्रकार है, इसकी कठोरता, सटीकता और विस्तृत, समतल आवृत्ति प्रतिक्रिया के लिए मूल्यवान है। इसका आउटपुट सीधे विश्लेषण किया जा सकता है या, इलेक्ट्रॉनिक एकीकरण, वेग या विस्थापन के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।
4. निदान में व्यावहारिक अनुप्रयोग
दिन-प्रतिदिन के निदान में, त्वरण डेटा विशिष्ट समस्याओं को चिन्हित करता है:
- बेयरिंग खराबियाँ: दौड़, रोलर्स और गेंदों पर सूक्ष्म दोष छोटे, उच्च-आवृत्ति प्रभाव स्पाइक्स उत्पन्न करते हैं। त्वरण माप — विशेष रूप से एन्वेलोप विश्लेषण के साथ संयुक्त किया जाता है उन्हें demodulate करने के लिए — इन दोषों को उनके सबसे प्रारंभिक, सबसे कार्यक्षम चरण में पकड़ने का प्राथमिक मार्ग है, अक्सर बेयरिंग दोष आवृत्तियाँ.
- गियरबॉक्स विश्लेषण: दाँत जड़ने से उच्च-आवृत्ति सामग्री, साथ ही टूटे या खंडित दाँतों से प्रभाव, त्वरण स्पेक्ट्रम में स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, अक्सर सही गियर-मेश आवृत्ति और इसके साइडबैंड।
- उच्च-गति मशीनरी: टर्बाइन और उच्च-गति कंप्रेसर के लिए प्रमुख आवृत्तियाँ उस बैंड में बैठती हैं जहाँ त्वरण सबसे संवेदनशील होता है, इसलिए यह अक्सर समग्र माप के लिए पसंद की जाती है।
यही बहुमुखी प्रतिभा है जो एक पोर्टेबल दो-चैनल उपकरण को जैसे Balanset-1A संतुलन उपकरण और एक नैदानिक उपकरण दोनों के रूप में काम करने देता है: यह अपने सेंसर से त्वरण प्राप्त करता है, गंभीरता की जाँच के लिए वेग में एकीकृत करता है आईएसओ 20816 (ISO 10816 के आधुनिक प्रतिस्थापन), और क्षेत्र संतुलन के लिए 1× आयाम और चरण को मापने के लिए समान चैनलों का उपयोग करता है।
5. वेग और विस्थापन के साथ संबंध
विस्थापन, वेग और त्वरण एकीकरण और विभेदन द्वारा गणितीय रूप से जुड़े हुए हैं। एक साधारण साइनसॉइडल कंपन के लिए, वेग त्वरण का अभिन्न है और विस्थापन वेग का अभिन्न है; इसके विपरीत, अवकलन दूसरी ओर चलते हैं। व्यावहारिक परिणाम यह है कि, समान कंपन ऊर्जा के लिए, त्वरण आयाम स्वाभाविक रूप से उच्च आवृत्तियों पर सबसे बड़े होते हैं जबकि विस्थापन आयाम कम आवृत्तियों पर प्रभावी होते हैं — वेग बीच में बैठता है और मध्य-बैंड में अपेक्षाकृत समतल रहता है। यही कारण है कि विश्लेषक उस पैरामीटर को चुनते हैं जो अपेक्षित दोष की आवृत्ति रेंज से सर्वोत्तम रूप से मेल खाता है: धीमी शाफ्ट गति के लिए विस्थापन, सामान्य मशीन स्वास्थ्य के लिए वेग, और असर और गियर के तेजी से, बल-संचालित इवेंट के लिए त्वरण।
6. Balanset-1A त्वरण (acceleration) के बारे में क्या दिखाता है
Balanset-1A कंपन को MEMS एक्सेलेरोमीटर से मापता है और कंपन वेग को mm/s RMS में दिखाता है; इसके स्पेक्ट्रम को वेग (velocity) या त्वरण (acceleration) में देखा जा सकता है। दोनों दृश्यों की तुलना करने से बैलेंसिंग का निर्णय लेने से पहले यह जल्दी पता चल जाता है कि कंपन की ऊर्जा किन आवृत्तियों पर है।
- दोनों सेंसर बेयरिंग हाउसिंग के किसी कठोर हिस्से पर रेडियल दिशा में लगाएँ, ताकि चुंबक की पूरी सतह संपर्क में रहे। उन्हें गार्ड, कवर या सिरे की सतह (end face) पर न लगाएँ। सेंसर केवल तभी लगाएँ या हटाएँ जब मशीन रुकी हुई और लॉक-आउट की गई हो।
- Vibration Meter (F5) खोलें और Wave Spectrum टैब पर रहें। V1s की तुलना V1o से करें। यदि 1× घटक कुल मान के निकट है, तो कंपन मुख्यतः असंतुलन (unbalance) है। यदि यह बहुत कम है, तो अधिकांश ऊर्जा हार्मोनिक्स और शोर में है।
- चार्ट के नीचे Spectrum सेलेक्टर को Velocity से Acceleration (m/s2) पर बदलें। त्वरण उच्च आवृत्तियों को अधिक महत्व देता है, इसलिए 2×, 3× और उससे ऊपर के पीक 1× की तुलना में बड़े दिखते हैं। समान वेग के लिए 3× का त्वरण 1× से तीन गुना होता है: 3000 rpm पर 1 mm/s RMS लगभग 1× (50 Hz) पर 0.31 m/s2 और 3× (150 Hz) पर 0.94 m/s2 होता है। किसी पीक पर कर्सर ले जाने से चार्ट के शीर्षक में उसकी आवृत्ति और आयाम पढ़ा जा सकता है।
- गंभीरता का आकलन वेग रीडिंग के आधार पर करें, क्योंकि ISO कंपन ज़ोन mm/s में दिए गए हैं। V1s और V2s को ज़ोन के अनुसार रंगने के लिए मुख्य विंडो के F4 - Settings टैब पर कोई Vibration evaluation standard चुनें।
- यदि वेग दृश्य में 1× सबसे बड़ा पीक है और V1o, V1s के करीब है, तो बैलेंसिंग पर आगे बढ़ें। यदि वेग दृश्य में 2× या 3× के पीक 1× के आकार तक पहुँचते हैं, तो पहले अलाइनमेंट, बेयरिंग और फ़ास्टनिंग जाँचें, फिर बैलेंस करें। जो पीक केवल त्वरण दृश्य में बड़ा दिखता है, वह अपनी आवृत्ति के कारण बढ़ा हुआ है; कार्रवाई से पहले उसे वेग दृश्य में जाँचें।
