ISO 13373-1: Monitoraggio delle condizioni e diagnostica delle macchine – Monitoraggio delle condizioni di vibrazione – Parte 1: Procedure generali

Riepilogo

La norma ISO 13373-1 stabilisce una procedura sistematica e ripetibile per l'esecuzione di misurazioni e analisi delle vibrazioni nell'ambito di un programma di monitoraggio delle condizioni. Costituisce una guida pratica fondamentale per l'impostazione di un programma di monitoraggio, descrivendo in dettaglio ogni aspetto, dalla selezione dei punti di misura e dei parametri alla raccolta dei dati e all'analisi di base. L'obiettivo è garantire che i dati sulle vibrazioni raccolti siano coerenti, affidabili e idonei a rilevare le variazioni delle condizioni di una macchina nel tempo. Questa norma formalizza essenzialmente le migliori pratiche per raccolta dati basata sul percorso.

Indice (struttura concettuale)

La norma fornisce una guida passo passo per stabilire una routine di monitoraggio delle vibrazioni affidabile:

1. 1. Ambito e obiettivi:

   Questo capitolo fondamentale definisce esplicitamente lo scopo della norma, ovvero stabilire un insieme di procedure generiche, sistematiche e ripetibili per l'intero processo di monitoraggio delle condizioni di vibrazione. L'obiettivo principale è garantire che i dati sulle vibrazioni siano acquisiti in modo coerente e affidabile, rendendoli adatti allo scopo previsto: rilevare le variazioni del comportamento dinamico di una macchina nel tempo. La norma è concepita per costituire la struttura procedurale portante per l'impostazione di un nuovo programma di monitoraggio delle vibrazioni o per la verifica di uno esistente. Sottolinea che, seguendo queste procedure, un'organizzazione può creare un database di alta qualità dello storico delle vibrazioni delle macchine, prerequisito essenziale per un'efficace individuazione dei guasti, un'analisi delle tendenze e una diagnostica. Chiarisce che questa parte della norma copre la metodologia generale, mentre le parti successive (ad esempio, ISO 13373-2) forniscono tecniche diagnostiche più dettagliate.

2. 2. Misurazione e selezione del sensore:

   Questo capitolo approfondisce le decisioni critiche che costituiscono la base di qualsiasi misurazione delle vibrazioni. Richiede un approccio strutturato alla selezione dei punti di misura, sottolineando che dovrebbero essere il più vicino possibile ai cuscinetti della macchina per rilevare accuratamente le forze trasmesse dal rotore. Fornisce indicazioni dettagliate sull'orientamento delle misure (orizzontale, verticale, assiale) per garantire un quadro tridimensionale completo del movimento della macchina. Una parte significativa di questa sezione è dedicata alla selezione dei sensori, spiegando i compromessi tra le diverse tipologie di trasduttori. Evidenzia che accelerometro è la scelta più comune grazie alla sua ampia gamma di frequenza e robustezza, ma discute anche l'uso di sonde di velocità e senza contatto sonde di prossimità per applicazioni specifiche. Fondamentalmente, sottolinea che la qualità dei dati dipende direttamente dal metodo di montaggio del sensore, fornendo una forte raccomandazione di utilizzare supporti a perno permanenti per dati di massima qualità e ripetibilità e facendo riferimento alle linee guida dettagliate in ISO 5348.

3. 3. Parametri di misurazione:

   Questa sezione è probabilmente la più tecnica, in quanto definisce le impostazioni del raccoglitore dati che determinano la qualità e l'utilità dei dati spettrali e delle forme d'onda. Fornisce una metodologia dettagliata per la selezione di questi parametri in base alla macchina specifica e ai potenziali guasti monitorati. I parametri chiave trattati includono:

   • Gamma di frequenza (Fmax): Lo standard spiega come selezionare la frequenza massima per la misurazione. Questa deve essere sufficientemente alta da catturare le firme di interesse, come i toni ad alta frequenza provenienti da difetti dei cuscinetti o ingranaggio ingranato, senza essere così alto da introdurre rumore inutile.
   • Risoluzione: Si riferisce al numero di linee nel FFT spettro. Lo standard fornisce indicazioni sulla scelta di una risoluzione sufficiente a separare componenti di frequenza ravvicinate, il che è fondamentale per identificare le bande laterali attorno alla frequenza di accoppiamento di un ingranaggio o per distinguere tra velocità di funzionamento ravvicinate in una macchina multialbero.
   • Media: Lo standard spiega l'uso della media del segnale per migliorare il rapporto segnale/rumore e fornire una misura più stabile e ripetibile. Descrive diversi tipi di media, come la media RMS e il mantenimento del picco, e quando applicarli.
   • Finestratura: Ciò spiega la necessità di applicare una funzione di finestratura (come una finestra di Hanning) ai dati temporali prima di eseguire la FFT per ridurre al minimo un errore noto come perdita spettrale.
4. 4. Procedure di acquisizione dati:

   Questo capitolo passa dalla configurazione all'esecuzione, fornendo una procedura rigorosa per l'atto stesso della raccolta dati. L'obiettivo principale è garantire che ogni misurazione effettuata sia confrontabile con tutte le misurazioni passate e future. Pone grande enfasi sulla documentazione delle condizioni operative della macchina al momento del test, inclusi velocità di rotazione, carico, temperatura e qualsiasi altra variabile di processo rilevante. Questo è fondamentale perché una variazione di queste condizioni può alterare significativamente la firma vibrazionale di una macchina e, senza questo contesto, una variazione della vibrazione potrebbe essere erroneamente interpretata come un guasto in via di sviluppo. Lo standard fornisce anche una checklist per verificare l'integrità della catena di misurazione prima della raccolta dati, assicurando che il sensore sia montato correttamente, il cavo sia in buone condizioni e le impostazioni del raccoglitore dati siano corrette.

5. 5. Analisi e valutazione dei dati:

   Una volta raccolti dati di alta qualità, questo capitolo fornisce il quadro per la loro interpretazione. Formalizza il duplice approccio alla valutazione introdotto per la prima volta in standard come Norma ISO 10816-1Il primo metodo è il **confronto dei limiti assoluti**, in cui il valore di vibrazione a banda larga misurato viene confrontato con grafici di gravità predefiniti (ad esempio, della serie ISO 10816) per determinare se la macchina si trova in una condizione "Buona", "Soddisfacente" o "Insoddisfacente". Il secondo metodo, più efficace, è l'**analisi di tendenza**. Questa prevede la rappresentazione grafica dei valori di misurazione nel tempo per stabilire una baseline stabile e la successiva ricerca di deviazioni significative da tale baseline. Lo standard sottolinea che rilevare una variazione è spesso più importante del valore assoluto. Fornisce la metodologia per impostare livelli di allarme "Alert" e "Trip" basati sui dati, ad esempio impostando un Alert se la vibrazione raddoppia (un aumento di 100%) e un Trip se quintuplica (un aumento di 400%) rispetto alla sua baseline normale, anche se i valori assoluti sono ancora entro una zona accettabile.

6. 6. Identificazione dei guasti di base:

   Questo capitolo finale funge da introduzione al processo diagnostico. Sebbene l'attenzione principale della Parte 1 sia rivolta all'acquisizione e al rilevamento dei dati, questa sezione colma il divario con la diagnostica spiegando il principio fondamentale secondo cui diversi guasti meccanici ed elettrici generano modelli univoci e riconoscibili nei dati di vibrazione. Introduce il concetto di correlazione di frequenze specifiche nei dati di vibrazione. Spettro FFT alle loro fonti fisiche sulla macchina. Ad esempio, spiega che un picco elevato a una volta esatte la velocità di esecuzione (1X) è in genere indicativo di sbilanciare, mentre un picco elevato a velocità di corsa 2X spesso indica disallineamentoDescrive inoltre come i picchi non sincroni ad alta frequenza possono essere associati a difetti dei cuscinettiQuesto capitolo fornisce le conoscenze fondamentali necessarie a un analista per iniziare il processo di analisi delle cause profonde, che è oggetto di standard più avanzati nella serie ISO 13373.

Concetti chiave

• Coerenza e ripetibilità: Il tema centrale della norma è che un programma di monitoraggio è inutile se i dati non vengono raccolti in modo coerente. La norma ISO 13373-1 fornisce le regole per raggiungere questo obiettivo.
• Qualità dei dati: Lo standard pone una forte enfasi sui fattori che influenzano la qualità dei dati, in particolare il montaggio del trasduttore e la selezione delle impostazioni di misurazione appropriate (ad esempio, intervallo di frequenza, risoluzione).
• Fondamenti per un programma: Questo standard non è una guida diagnostica che spiega come identificare guasti specifici. Rappresenta invece il primo passo essenziale che spiega come *raccogliere correttamente i dati* che verranno utilizzati per la diagnostica (trattata in altri standard, come ISO 13373-2 e -3).

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