Comprensione della frequenza nell'analisi delle vibrazioni

Definizione: Che cos'è la frequenza di vibrazione?

Frequenza È una misura della frequenza con cui un evento ripetitivo si verifica in una data unità di tempo. Nell'analisi delle vibrazioni, quantifica la "velocità" con cui un oggetto oscilla o vibra. È il parametro più importante per diagnosticare la causa principale di un problema a un macchinario. Mentre l'ampiezza ci indica la *gravità* di una vibrazione, la frequenza ci indica la *fonte*.

Il potere diagnostico della frequenza

Il principio fondamentale della diagnostica delle vibrazioni è che diversi componenti meccanici ed elettrici generano vibrazioni a frequenze specifiche e prevedibili quando iniziano a guastarsi. Identificando le frequenze presenti nella firma vibrazionale di una macchina, un analista può individuare con precisione il componente che causa il problema. Questo è analogo a come un medico usa uno stetoscopio per ascoltare suoni specifici che indicano diverse condizioni mediche.

Ogni potenziale guasto ha una firma di frequenza caratteristica:

• Un problema con l'intero gruppo rotante, come sbilanciare, verrà visualizzato alla frequenza di rotazione dell'albero (1x velocità di marcia).
• Un problema legato all'allineamento tra due alberi, come disallineamento, in genere apparirà a una velocità doppia rispetto a quella di esecuzione (2x).
• Un difetto su un elemento volvente cuscinetto genererà frequenze in base alla sua geometria precisa e alla velocità dell'albero.
• Problemi con ingranaggi creerà segnali alla frequenza di accoppiamento degli ingranaggi (GMF), ovvero il numero di denti moltiplicato per la velocità dell'ingranaggio.

Unità di frequenza

La frequenza è espressa in diverse unità di misura ed è importante conoscerle tutte:

1. Hertz (Hz)

Questa è l'unità di misura internazionale standard (SI) per la frequenza. Un Hertz equivale a un ciclo al secondo. Questa è l'unità più comunemente utilizzata in contesti tecnici e scientifici.

2. Cicli al minuto (CPM)

Il CPM è ampiamente utilizzato nella manutenzione industriale perché è direttamente correlato alla velocità di rotazione dei macchinari, che si misura tipicamente in giri al minuto (RPM). Poiché un minuto è composto da 60 secondi, la conversione è semplice:

CPM = Hz × 60

Ad esempio, una vibrazione a 30 Hz equivale a 1.800 CPM.

3. Ordini

Gli ordini sono multipli della velocità di funzionamento primaria della macchina. La velocità di funzionamento stessa è il primo ordine. Una vibrazione al doppio della velocità di funzionamento è il secondo ordine, tre volte il terzo ordine e così via. Questo è particolarmente utile per analizzare macchine che cambiano velocità, poiché gli ordini rimarranno costanti anche al variare della frequenza assoluta in Hz o CPM. Ad esempio, lo squilibrio sarà sempre al primo ordine, indipendentemente dalla velocità della macchina.

Come viene determinata la frequenza?

Le frequenze presenti in un segnale di vibrazione vengono identificate utilizzando un Trasformata di Fourier veloce (FFT)Un accelerometro raccoglie un segnale di forma d'onda temporale grezzo e l'algoritmo FFT elabora questo segnale per creare uno spettro di frequenza. Questo spettro è un grafico che mostra chiaramente tutte le singole frequenze che compongono la vibrazione complessa, consentendo all'analista di identificare i picchi e associarli a potenziali fonti di guasto.

La relazione tra frequenza, velocità e accelerazione

Per un dato livello di energia vibrazionale, le ampiezze di spostamento, velocità e accelerazione dipendono fortemente dalla frequenza. Per questo motivo, si preferiscono unità di misura diverse per diversi intervalli di frequenza:

• Basse frequenze: Lo spostamento è massimo.
• Frequenze medie: La velocità è massima.
• Alte frequenze: L'accelerazione è massima.

La comprensione della frequenza è la chiave che sblocca il potenziale diagnostico dell'analisi delle vibrazioni, trasformando i dati grezzi in informazioni di manutenzione fruibili.

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