Comprensione della fase nell'analisi delle vibrazioni

Definizione: Che cos'è la fase di vibrazione?

Fase è una misura che descrive la relazione temporale tra due segnali o, più comunemente, la temporizzazione di un segnale di vibrazione rispetto a un punto di riferimento specifico su un albero rotante. È una misura del "dove" si verifica la vibrazione in relazione alla rotazione dell'albero. La fase è tipicamente misurata in gradi, da 0° a 360°, che rappresentano una rivoluzione completa dell'albero.

Mentre l'ampiezza ci dice "quanto" vibra una macchina e la frequenza ci dice "quanto velocemente", la fase ci dice "come si muove". Questo rende la fase uno strumento potente per distinguere tra diversi guasti che possono verificarsi alla stessa frequenza.

Come si misura la fase?

Per misurare la fase sono necessari due segnali:

1. Un segnale di vibrazione: Si tratta del segnale primario proveniente da un accelerometro o da una sonda di prossimità che misura la vibrazione della macchina.
2. Un segnale di riferimento: Si tratta di un impulso di temporizzazione una volta per rivoluzione fornito da un tachimetroIl tachimetro è puntato su un pezzo di nastro riflettente o su una scanalatura sull'albero, generando un impulso preciso ogni volta che il segno di riferimento passa davanti al sensore.

L'analizzatore di vibrazioni misura quindi il ritardo tra l'impulso del tachimetro e il primo picco positivo del segnale di vibrazione a una frequenza specifica (solitamente pari a 1x la velocità di marcia). Converte questo ritardo in un angolo, che rappresenta la lettura di fase. Una lettura di fase di 90° significa che il picco di vibrazione si verifica un quarto di giro dopo che la tacca di riferimento ha superato il tachimetro.

Il potere diagnostico dell'analisi di fase

La fase non è solo un numero; fornisce informazioni cruciali sulla natura del movimento. Rilevando le letture di fase in diversi punti di una macchina, un analista può confermare o escludere diagnosi specifiche.

Conferma dello squilibrio

Un caso classico di sbilanciamento semplice mostrerà letture di fase simili (tipicamente entro ±30°) quando misurate nella stessa direzione radiale (ad esempio, orizzontale) su entrambi i cuscinetti di un rotore. Ciò indica che l'intero rotore si muove insieme, "tirato" nella stessa direzione e contemporaneamente dal punto pesante.

Diagnosi di disallineamento

La fase è uno dei metodi più definitivi per diagnosticare il disallineamento dell'albero. Quando si effettuano misurazioni della fase assiale su entrambi i lati di un giunto, si ottiene un sfasamento di 180° (±30°) è un indicatore di disallineamento angolare tipico dei manuali. Questa lettura mostra che mentre un albero si muove verso l'interno (assiale positivo), l'altro albero si muove verso l'esterno (assiale negativo), un chiaro segno di un movimento di rotazione del giunto.

Distinguere lo squilibrio da un albero piegato

Sia lo sbilanciamento che un albero piegato possono causare vibrazioni elevate pari a 1x RPM. L'analisi di fase può distinguerli. Effettuando letture di fase assiale su entrambe le estremità dello stesso albero motore o pompa, una differenza di fase di 180° indica che l'albero è piegato. Le estremità si muovono in direzioni opposte mentre l'"arco" ruota.

Identificazione di allentamenti strutturali o fondamenta fessurate

Quando le letture di fase sono irregolari, instabili o non ripetibili, spesso indicano un allentamento meccanico. Se le letture di fase cambiano significativamente confrontando il piede della macchina con la sua piastra di base, ciò indica un bullone di ancoraggio allentato o una fondazione crepata.

Conferma della risonanza

Quando la velocità di una macchina attraversa una risonanza (una velocità critica), la fase della vibrazione 1x subirà uno spostamento caratteristico di 90° esattamente al picco di risonanza e uno spostamento completo di 180° attraversando l'intera regione di risonanza. Questo è un modo definitivo per confermare una condizione di risonanza.

Uno strumento fondamentale per l'equilibrio

La fase è indispensabile anche per bilanciamento del rotoreLa lettura della fase indica direttamente la posizione angolare del "punto pesante" sul rotore rispetto al segno di riferimento. Questo indica al tecnico esattamente dove posizionare il peso di correzione per compensare lo squilibrio.

In sintesi, senza la misurazione di fase, un analista delle vibrazioni lavora solo su una parte del quadro generale. L'analisi di fase fornisce il contesto cruciale su come si muove una macchina, consentendo un grado di affidabilità diagnostica molto più elevato.

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