Comprensione della velocità nell'analisi delle vibrazioni
Velocità è la velocità di variazione di spostamento rispetto al tempo — in parole semplici, una misura di quanto velocemente un componente vibrante si sta muovendo. Dei tre principali vibrazione parametri — spostamento, velocità e accelerazione — la velocità è quella più ampiamente utilizzata per valutare lo stato di salute generale e intensità delle vibrazioni delle macchine rotanti di uso generale nell'intervallo di frequenza diagnostica più comune. Si colloca al centro del trio sia letteralmente che praticamente: a un passo matematico dallo spostamento e a uno dall'accelerazione.
1. Perché la velocità è il parametro standard per la valutazione della severità
La velocità è diventata il parametro predefinito per il monitoraggio generale delle vibrazioni per diverse ragioni correlate:
- Miglior indicatore dell'energia distruttiva: l'energia che affatica una macchina è più direttamente correlata alla velocità. Un determinato livello di velocità corrisponde a un livello di severità abbastanza costante su un ampio intervallo di velocità e tipologie di macchine, ed è per questo che i limiti possono essere definiti una sola volta e applicati in modo generalizzato.
- Risposta in frequenza “piatta”: nella banda più critica per la diagnostica delle macchine — approssimativamente da 10 Hz a 1.000 Hz, ovvero da 600 a 60.000 CPM — la velocità offre la visione più equilibrata. È quasi ugualmente sensibile ai guasti a bassa frequenza come sbilanciare e ai guasti ad alta frequenza come disallineamento, rendendolo un eccellente indicatore sintetico universale.
- Base per gli standard internazionali: gli standard internazionali sulle vibrazioni delle macchine — principalmente ISO 20816, che ha sostituito il collaudato ISO 10816 — utilizzano RMS la velocità come parametro principale per i limiti di accettazione e i livelli di allarme nelle diverse classi di macchine. I noti confini delle zone A/B/C/D in ISO 20816-3 sono espressi in mm/s RMS.
2. Unità di misura e misurazione
Unità comuni
La velocità di vibrazione è normalmente espressa in una delle due unità seguenti:
- mm/s (millimetri al secondo): l'unità SI, utilizzata nella maggior parte del mondo.
- in/s (pollici al secondo): l'unità imperiale, comune negli Stati Uniti.
La velocità è quasi sempre misurata e monitorata come trend di un RMS valore, perché il valore RMS rappresenta meglio il contenuto energetico del segnale. Quando viene invece riportato un valore di picco, deve essere indicato chiaramente, poiché la conversione tra i due presuppone una sinusoide; un Convertitore di unità di misura delle vibrazioni gestisce il calcolo e mantiene coerenti mm/s, in/s e dB.
Come si misura?
La velocità può essere ottenuta in due modi principali:
- Direttamente, con un trasduttore di velocità: un elettrodinamico sensore di velocità genera una tensione direttamente proporzionale alla velocità di vibrazione. Questi robusti trasduttori a bobina mobile erano un tempo comuni, ma sono stati in gran parte sostituiti dagli accelerometri.
- Integrando il segnale di un accelerometro: il metodo predominante oggi. Un robusto accelerometro misura l'accelerazione, e il raccoglitore dati o il sistema di monitoraggio esegue elettronicamente la integrazione che la converte in velocità. Questo combina l'ampio intervallo di frequenza e la robustezza di un accelerometro con i vantaggi diagnostici del parametro di velocità.
3. Il ruolo della velocità nella diagnostica
Un elevato livello complessivo di velocità indica che una macchina ha un problema, ma non ne rivela la natura. Il passo diagnostico consiste nell'esaminare il spettro di velocità e verificare quali frequenze alimentano il valore complessivo elevato:
- Alta velocità a 1× giri al minuto (velocità di marcia) points to sbilanciare.
- Alta velocità a 2× giri al minuto indica disallineamento.
- Una serie di picchi di velocità alla frequenza di rotazione armoniche indica meccanico scioltezza.
Questo è esattamente il flusso di lavoro seguito da uno strumento portatile da campo. Un analizzatore portatile a due canali come il Bilanciamento-1a misura la velocità complessiva su ciascun cuscinetto, quindi la scompone in uno spettro in modo che il tecnico possa rilevare il contenuto a 1×, 2× e armonico — e, quando la causa è lo squilibrio, procedere direttamente alla sua correzione sui cuscinetti della macchina stessa.
4. La velocità a confronto con spostamento e accelerazione
Nessun parametro è il migliore in assoluto; ciascuno predomina in una diversa zona dell'intervallo di frequenza:
- Spostamento è il parametro ideale per i moti a frequenza molto bassa — orbite dell'albero, movimenti strutturali e giochi — ed è la scelta naturale per sonda di prossimità misurazioni su cuscinetti a strisciamento.
- Velocità copre l'ampia banda intermedia in cui risiedono la maggior parte dei difetti delle macchine rotanti, rendendola il parametro quotidiano per la valutazione della gravità complessiva.
- Accelerazione è il parametro migliore alle frequenze molto alte, dove enfatizza i primi cuscinetto e ingranaggio difetti che la velocità sottovaluterebbe.
È possibile passare da uno all'altro dei tre parametri tramite integrazione (accelerazione → velocità → spostamento) e differenziazione nella direzione opposta. Ciononostante, per una visione “d'insieme” della salute dinamica di una macchina nel suo normale campo operativo, la velocità rimane il parametro di gran lunga più prezioso — e un modo rapido per confrontare una lettura con le zone ISO è il tabella di gravità delle vibrazioni.
