Comprensione della velocità operativa (1X)
Velocità di corsa è la frequenza fondamentale in analisi delle vibrazioni che corrisponde alla velocità di rotazione dell'albero di una macchina — ovvero la frequenza con cui l'albero compie un giro completo. Nella terminologia delle vibrazioni viene quasi sempre indicata come 1X. È il punto di riferimento di quasi tutte le diagnosi: una volta individuata la posizione di 1X nel spettro, la maggior parte delle altre frequenze di interesse può essere ricavata come multipli (armoniche) o frazioni (sub-harmonics) of it.
1. Definizione: cos'è la velocità operativa?
Se una ventola gira a 1800 giri al minuto (RPM), la sua frequenza a velocità di funzionamento 1X è di 1800 CPM (cicli al minuto), pari a 30 Hz (1800 ÷ 60). La conversione è semplicemente Hz = giri/min ÷ 60, ed è utile tenere a mente entrambe le unità, poiché gli spettri sono talvolta espressi in CPM e talvolta in Hz.
La frequenza 1X funge da punto di riferimento principale in quasi tutte le analisi diagnostiche. Una misurazione raramente è significativa se considerata isolatamente; acquista significato solo una volta espressa in relazione alla velocità dell'albero. Ecco perché individuare la frequenza 1X è la prima cosa che un analista fa quando si trova di fronte a un nuovo spettro.
2. Perché 1X è così importante?
La frequenza 1X è importante perché molti dei guasti più comuni e più gravi delle macchine generano vibrazioni proprio a questa frequenza. Un livello elevato a 1X è, di per sé, un chiaro segnale che qualcosa non va — e il contesto in cui si inserisce di solito permette di capire di cosa si tratta.
I difetti comuni che si manifestano a 1X includono:
- Sbilanciare: La causa più comune delle forti vibrazioni a 1X. Una distribuzione irregolare della massa provoca un forza centrifuga che ruota alla velocità dell'albero, generando una vibrazione sinusoidale pulita a 1X. Lo squilibrio puro presenta un contenuto armonico minimo o nullo.
- Disallineamento: Spesso è la componente 2X a prevalere, ma anche i disallineamenti angolari e paralleli possono far aumentare significativamente la componente 1X.
- Albero piegato: Dal punto di vista meccanico si comporta come una forma di squilibrio, generando un picco 1X elevato (spesso accompagnato da un forte assiale componente che contribuisce a distinguerlo).
- Eccentricità: Una puleggia eccentrica, un ingranaggio o un nucleo di rotore generano un picco 1X poiché il loro punto più alto di rotazione esercita una pressione sul sistema una volta per giro.
- Risonanza: Se una struttura frequenza naturale visto che è molto vicino alla velocità di funzionamento, anche una piccola forzante — ad esempio un leggero squilibrio — viene notevolmente amplificata, generando vibrazioni estremamente intense a 1X. Ecco perché il rapporto tra 1X e qualsiasi elemento vicino velocità critica è così importante.
Poiché in 1X si sovrappongono così tante cause, l'ampiezza da sola non è sufficiente per formulare una diagnosi. Il passo decisivo consiste nel misurare 1X fase inoltre, il che permette di distinguere uno squilibrio da un albero deformato, da un piede cedevole o da una risonanza.
3. Armoniche e subarmoniche della velocità di rotazione
Una volta identificato 1X, il resto dello spettro può essere interpretato in relazione ad esso:
- Armoniche (2X, 3X, 4X, …): Multipli interi della velocità di corsa. In genere indicano disallineamento (a strong 2X), allentamento meccanico (una lunga serie di armoniche) e altri effetti non lineari. Il forma della famiglia delle armoniche è spesso più indicativo rispetto al solo 1X.
- Sottoarmoniche (0,5X, 1/3X, …): Frazioni della velocità di esercizio, comunemente associate all'instabilità del film d'olio in cuscinetti radenti — classic vortice d'olio si manifesta con un valore compreso tra 0,4 e 0,48X — oppure con gioco nell'alloggiamento del cuscinetto. Questi rientrano nella categoria più ampia di vibrazione subsincrona.
Descrivere le frequenze come multipli di una velocità fondamentale è alla base di Analisi degli ordini. Nelle macchine a velocità variabile, è fondamentale monitorare le vibrazioni in base agli “ordini” anziché a una frequenza fissa in Hz, poiché ogni picco legato alla velocità si sposta insieme all'albero mentre le risonanze strutturali rimangono fisse — ed è proprio questa differenza che permette di distinguerle. Il Calcolatrice della frequenza armonica converte un valore RPM nelle relative frequenze nell'ordine di 1×–10× per una rapida consultazione.
4. Come si misura la velocità di rotazione?
La velocità operativa viene determinata in uno dei due modi seguenti:
- Dallo spettro delle vibrazioni: Nella maggior parte dei casi, un picco ben definito corrisponde alla rotazione dell'albero ed è solitamente il primo picco significativo che un analista individua. Questo metodo funziona bene quando la macchina funziona a una velocità costante e nota.
- Utilizzando un tachimetro: Un tachimetro fornisce una misurazione diretta e inequivocabile della velocità generando un impulso per ogni giro, che viene inviato al analizzatore di vibrazioni. Ciò non solo conferma la frequenza 1X, ma consente anche di utilizzare tecniche avanzate quali l'analisi di fase e l'analisi dell'ordine.
È proprio l'impiego del tachimetro a rendere la componente 1X sfruttabile operativamente anziché semplicemente osservabile. Uno strumento portatile a due canali come il Bilanciamento-1a preleva il proprio segnale di velocità da un tachimetro ottico che si attiva su una striscia di nastro riflettente, sincronizza i dati relativi alle vibrazioni con l'angolo dell'albero e riporta l'ampiezza e la fase sincrone 1×. È proprio quel riferimento di fase a trasformare un picco di squilibrio 1× in un angolo definito del punto di massa — e quindi in un peso di correzione di cui si conoscono le dimensioni e l'ubicazione durante bilanciamento in situ.
