Diagnostica delle vibrazioni: interpretare il linguaggio delle macchine

1. Definizione: Che cosa è la diagnostica delle vibrazioni?

Diagnostica delle vibrazioni è una forma avanzata di monitoraggio delle condizioni in cui i dati sulle vibrazioni non vengono solo raccolti, ma vengono analizzati e interpretati in modo approfondito per determinare lo stato di salute di una macchina e individuare la causa principale di guasti specifici. È il processo di traduzione dei dati grezzi vibrazione segnali in informazioni di manutenzione fruibili.

Mentre monitoraggio delle vibrazioni può tracciare i livelli generali di vibrazione, la diagnostica si concentra sul "perché". Cerca di rispondere a domande come: questa vibrazione è causata da sbilanciare o disallineamento? Quel cuscinetto è rotto? C'è un problema con gli ingranaggi?

2. Il processo diagnostico

Un tipico processo di diagnostica delle vibrazioni segue un approccio strutturato:

1. Acquisizione dati: Raccolta di dati sulle vibrazioni di alta qualità utilizzando sensori come accelerometri e un analizzatore di dati. Ciò implica la selezione del sensore giusto, il suo corretto montaggio (secondo ISO 5348) e la scelta delle impostazioni di misura appropriate (ad esempio, Fmax, risoluzione).
2. Elaborazione del segnale: Conversione del file raw forma d'onda del tempo segnale in un formato più utile, più comunemente una frequenza spettro utilizzando il FFT (Trasformata di Fourier veloce) algoritmo. Vengono utilizzati anche altri strumenti come l'analisi di fase e l'inviluppo.
3. Analisi spettrale: Questo è il fulcro della diagnostica. L'analista esamina lo spettro di frequenza per identificare schemi specifici. Diversi guasti alle macchine generano energia a frequenze prevedibili. Ad esempio:
   • Sbilanciare: Ampiezza elevata a 1x quella del rotore velocità di corsa.
   • Disallineamento: Ampiezza elevata a velocità di corsa 1x e soprattutto 2x, spesso con elevata vibrazione assiale.
   • Difetti dei cuscinetti: Picchi non sincroni ad alta frequenza a frequenze specifiche di guasto dei cuscinetti (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
   • Difetti dell'ingranaggio: Picchi alla frequenza di maglia degli ingranaggi (GMF) e la sua bande laterali.
4. Conferma dell'errore: Utilizzo di più tipi di dati per confermare una diagnosi. Ad esempio, analizzando la forma d'onda temporale per individuare impatti (indicativi di guasti ai cuscinetti) o utilizzando l'analisi di fase per distinguere tra squilibrio e albero piegato.
5. Segnalazione e raccomandazione: Comunicare chiaramente i risultati, incluso il guasto identificato, la sua gravità e un piano d'azione consigliato per il personale addetto alla manutenzione.

3. Strumenti e tecniche chiave

La diagnostica delle vibrazioni si basa su una serie di strumenti analitici specializzati:

• Analisi dello spettro (FFT): Lo strumento principale per identificare le frequenze presenti in un segnale.
• Analisi della forma d'onda nel tempo: Utile per osservare la forma del segnale, gli impatti e gli eventi di modulazione che potrebbero non essere rilevati nella FFT.
• Analisi di fase: Uno strumento fondamentale per confermare squilibri, disallineamenti, allentamenti ed eseguire bilanciamento.
• Analisi dell'inviluppo (demodulazione): Una tecnica per rilevare gli impatti ripetitivi e a bassissima energia associati ai difetti iniziali dei cuscinetti e degli ingranaggi.
• Analisi degli ordini: Utilizzato per macchine a velocità variabile, mette in relazione le vibrazioni con i multipli (ordini) della velocità di funzionamento anziché con frequenze fisse.
• Forma di deflessione operativa (ODS): Un'animazione che mostra come una macchina o una struttura si muove a una frequenza specifica, utile per diagnosticare la risonanza e la debolezza strutturale.

4. L'obiettivo: da reattivo a proattivo

L'obiettivo finale della diagnostica delle vibrazioni è supportare una strategia di manutenzione proattiva. Identificando le cause profonde dei guasti (come disallineamento, risonanza o lubrificazione inadeguata), le aziende possono andare oltre la semplice riparazione dei macchinari guasti e iniziare a eliminare le condizioni che ne causano il guasto, con conseguente miglioramento significativo dell'affidabilità e riduzione dei costi.

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