Comprensione dell'analizzatore di vibrazioni
1. Definizione: cos'è un analizzatore di vibrazioni?
A Analizzatore di vibrazioni è uno strumento elettronico utilizzato per misurare, memorizzare e visualizzare dettagliati vibrazione dati provenienti dalle macchine. Viene utilizzato per approfondire diagnostica delle vibrazioni quando è necessario capire non solo “quante vibrazioni”, ma anche “cosa sta succedendo esattamente” all'interno della macchina.
A differenza di un semplice vibrometro che tipicamente fornisce un valore complessivo, un analizzatore di vibrazioni cattura il segnale di vibrazione e applica l'elaborazione del segnale, in particolare la Trasformata di Fourier veloce (FFT), per scomporre il segnale in frequenze. Il risultato spettro aiuta a identificare i modelli associati ai guasti, come sbilanciare, disallineamento, difetti dei cuscinetti e altri problemi.
2. Quali dati fornisce un analizzatore di vibrazioni
Un analizzatore di vibrazioni è prezioso perché può mostrare lo stesso segnale di vibrazione in diverse “viste”. Ogni vista risponde a una domanda diagnostica diversa:
- Livello complessivo di vibrazioni: un singolo valore integrato su una banda di frequenza definita, spesso utilizzato per controlli rapidi delle condizioni e trend.
- Forma d'onda del tempo: il segnale di vibrazione grezzo rispetto al tempo. Questa visualizzazione è utile per comprendere la forma e la stabilità della vibrazione e per rilevare un comportamento non sinusoidale.
- Spettro FFT: ampiezza della vibrazione rispetto alla frequenza. Questa è la vista principale utilizzata per vedere “quali frequenze esistono” e come viene distribuita l'energia.
- Componente della velocità di corsa (1x): la componente di vibrazione sincronizzata con la velocità di rotazione del rotore. Si tratta di un riferimento fondamentale per la diagnostica di molte macchine rotanti.
- Armoniche della velocità di corsa: componenti di vibrazione a multipli della velocità di rotazione (2x, 3x, ecc.). La vista delle armoniche consente di confrontare rapidamente il contributo di diverse armoniche in un unico punto.
- Riferimento di velocità e di fase: Molte attività di diagnostica e di bilanciamento richiedono una misurazione accurata della velocità e un riferimento di fase da parte di un tachimetro.
3. Come un analizzatore di vibrazioni trasforma le misure in informazioni diagnostiche
L'analizzatore raccoglie il segnale di vibrazione dai sensori (più spesso un accelerometro) e poi lo elabora nel software:
- Acquisizione del segnale: l'analizzatore acquisisce il segnale di vibrazione (forma d'onda temporale) e può misurare su uno o più canali per confrontare punti diversi della stessa macchina.
- Analisi di frequenza (FFT): la forma d'onda grezza viene convertita in uno spettro di frequenza utilizzando FFT per rivelare i componenti discreti e le armoniche.
- Elaborazione sincrona con tachimetro: Quando si utilizza un riferimento di fase, l'analizzatore può estrarre la componente 1x e costruire grafici sincronizzati su un giro del rotore, che è anche la base per alcune viste armoniche.
- Impostazione e controllo delle misure: l'utente seleziona i parametri di misura (intervallo di frequenza, tempo di acquisizione e altre impostazioni di elaborazione, come ad esempio finestratura).
4. Componenti di un sistema di analisi delle vibrazioni
Un sistema completo di analisi delle vibrazioni di solito comprende:
- L'analizzatore/raccoglitore di dati: hardware che riceve i segnali del sensore e fornisce le funzioni di misura.
- Sensori: tipicamente accelerometri. A seconda dei compiti e del tipo di macchina, possono essere utilizzati anche altri sensori (ad esempio sonde di prossimità).
- Tachimetro / riferimento di fase: necessarie per la misura della velocità e per le funzioni legate alla fase (1x, armoniche, bilanciamento, misure sincrone).
- Software host: software su PC utilizzato per visualizzare grafici, memorizzare i risultati, confrontare le misure nel tempo e generare report.
5. Esempio: Funzioni di analisi delle vibrazioni nel software Balanset-1A
Balanset-1A è un sistema a doppio canale basato su PC per il bilanciamento dei rotori e la misurazione delle vibrazioni. Oltre alle funzioni di bilanciamento, fornisce strumenti di misurazione e analisi delle vibrazioni attraverso Modalità misuratore di vibrazioni e Modalità grafici.
5.1 Modalità misuratore di vibrazioni: valori digitali + onda e spettro
In modalità Misuratore di vibrazioni, il software visualizza la vibrazione complessiva e la componente di vibrazione 1x (con fase se si utilizza un tachimetro). Nella stessa schermata è possibile visualizzare anche la forma d'onda e lo spettro.
5.2 Modalità grafici: quattro tipi di grafici per un'analisi più approfondita
La modalità Grafici viene utilizzata quando si desidera un'analisi grafica su due canali. Offre quattro tipi di grafici:
- Funzione del tempo di vibrazione complessivo (forma d'onda temporale della vibrazione complessiva)
- 1x grafici delle vibrazioni sincronizzato con un giro del rotore
- Armoniche della vibrazione 1x (componenti armoniche della velocità di marcia)
- Spettro FFT (vista dello spettro con la forma d'onda mostrata sopra)
Funzione del tempo di vibrazione complessivo
Questo grafico mostra la variazione delle vibrazioni nel tempo. È utile per valutare la stabilità e identificare i cambiamenti durante l'intervallo di misurazione.
1x grafici delle vibrazioni (vista sincrona)
Questa vista visualizza la vibrazione 1x su un giro del rotore. È sincronizzata con il segno di fase del tachimetro e viene utilizzata quando è necessario analizzare le vibrazioni legate alla velocità di marcia.
Armoniche della vibrazione 1x
Questa vista mostra le componenti armoniche relative alla velocità di marcia. Consente di confrontare i livelli armonici in un unico grafico.
Vista dello spettro FFT
Questa vista mostra lo spettro delle vibrazioni, che è lo strumento principale per identificare le componenti di frequenza e le firme dei guasti. La forma d'onda è mostrata sopra lo spettro per un ulteriore contesto.
5.3 Flusso di lavoro tipico della misurazione (vista pratica)
Un tipico flusso di lavoro sul campo è semplice:
- Installare sensori di vibrazione sui punti di misurazione della macchina.
- Installare il tachimetro e applicare il nastro riflettente (contrassegno di fase) sul rotore quando sono necessarie funzioni di sincronizzazione fase / 1x.
- Collegare i sensori all'unità di misura Balanset-1A e collegare l'unità di misura a un computer portatile Windows.
- Aprire la modalità Vibrometro per un controllo rapido, quindi utilizzare la modalità Grafici per un'analisi più approfondita (forma d'onda complessiva, grafici 1x, armoniche, spettro).
- Salvate le misure e utilizzatele per il confronto nel tempo e per la stesura dei rapporti.
6. Il ruolo dell'analista
Anche con un analizzatore potente, il risultato dipende dalla corretta impostazione e interpretazione della misura. L'analizzatore fornisce i dati (forme d'onda, spettri e grafici sincronizzati), mentre lo specialista determina il significato dei dati per le condizioni della macchina e le azioni necessarie.
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