Lo spettro delle vibrazioni: una tabella di marcia diagnostica

Definizione: Che cos'è uno spettro?

A spettro di vibrazione (o spettro di frequenza) è un grafico che mostra le singole frequenze che compongono un segnale di vibrazione complesso. È lo strumento più potente per diagnosticare i guasti dei macchinari. Lo spettro viene creato prendendo un segnale grezzo forma d'onda del tempo segnale ed elaborandolo con un Trasformata di Fourier veloce (FFT) algoritmo. Il grafico risultante mostra l'ampiezza della vibrazione sull'asse verticale (Y) e la frequenza sull'asse orizzontale (X).

Perché lo spettro è la chiave per la diagnostica

La vibrazione di una macchina è una miscela di molti segnali diversi che si verificano simultaneamente. La forma d'onda temporale mostra questo segnale confuso, ma lo spettro agisce come un prisma, separandolo nelle sue componenti distinte. Questo è fondamentale perché diversi guasti meccanici ed elettrici generano vibrazioni a frequenze specifiche e prevedibili. Osservando i picchi nello spettro, un analista esperto può identificare la causa principale di un problema con elevata affidabilità.

Come leggere uno spettro di vibrazione

Un grafico spettrale contiene una grande quantità di informazioni. Gli elementi chiave da esaminare sono:

1. La frequenza (asse X)

Questo asse mostra "cosa" sta vibrando. Può essere visualizzato in diverse unità di misura, come Hertz (Hz), Cicli al minuto (CPM) o Ordini (multipli della velocità di corsa). La posizione di un picco su questo asse è l'indizio principale per individuarne l'origine.

2. L'ampiezza (asse Y)

Questo asse mostra "quanta" vibrazione si sta verificando a una data frequenza. L'ampiezza indica la gravità dell'evento. Può essere misurata in unità di spostamento, velocità o accelerazione e può essere visualizzata su una scala lineare o logaritmica.

3. Le vette

Ogni picco nello spettro rappresenta un evento specifico e periodico che si verifica nella macchina. L'interpretazione di uno spettro consiste nel confrontare questi picchi con frequenze di guasto note.

Modelli comuni in uno spettro e il loro significato

Gli analisti cercano modelli caratteristici per diagnosticare i guasti:

• Un singolo picco elevato a 1x RPM: Questa è la firma classica di sbilanciamento del rotore.
• Un picco dominante a 2x RPM: Spesso accompagnato da elevate vibrazioni assiali, questo è un forte indicatore di disallineamento dell'albero.
• Una serie di armoniche della velocità di corsa (1x, 2x, 3x, 4x…): Questo modello è l'indicatore primario di allentamento meccanico.
• Picchi ad alta frequenza, non interi: Questi spesso corrispondono alle frequenze di guasto calcolate di cuscinetti volventi.
• Un picco ad alta frequenza con bande laterali: Un picco alla frequenza di maglia dell'ingranaggio (GMF) circondato da picchi più piccoli (bande laterali) distanziati alla velocità di funzionamento dell'ingranaggio è un segno definitivo di un guasto all'ingranaggio.
• Un “rumore di fondo” elevato: Un aumento a banda larga dell'energia di base dello spettro può indicare attrito, sfregamenti o cavitazione nelle pompe.

L'importanza della linea di base e della tendenza

Un singolo spettro fornisce un'istantanea dello stato di salute di una macchina in un dato momento. La vera potenza dell'analisi spettrale deriva dal confronto dello spettro attuale con uno spettro di base rilevati quando la macchina era in buone condizioni. Analizzando l'andamento temporale delle ampiezze di picchi specifici, gli analisti possono monitorare l'evoluzione di un guasto fin dalle sue fasi iniziali, consentendo una manutenzione pianificata e proattiva molto prima che si verifichi un guasto.

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