RMS（二乗平均平方根）：振動の激しさの基準

定義: RMS とは何ですか?

RMS、 または 二乗平均平方根は、交流電圧や機械振動などの変動信号の振幅を測定する統計的手法です。回転機械の全体的な健全性を評価する上で、最も広く用いられ、最も重要な測定方法です。振動信号のRMS値は、その総エネルギー含有量の尺度であり、振動の破壊能力に直接関係しています。

数学的には、一定期間における信号の二乗値の平均値（または平均値）の平方根をとることで計算されます。このプロセスにより、同じ量の熱または電力を生成するDC値と同等の結果が得られます。

RMS が機械の健全性の測定に推奨されるのはなぜですか?

ピーク値とピークツーピーク値は特定の診断に役立ちますが、RMS はいくつかの重要な理由から、全体的なマシンの状態の傾向を把握するのに最適なパラメータです。

• エネルギーに直接関係するもの: 振動の破壊力は、時間経過とともに最大ピーク値だけでなく、そのエネルギー含有量にも左右されます。RMSは、この総エネルギーを正確に反映する唯一の計測値です。そのため、RMSは部品の疲労や摩耗と高い相関関係にあります。
• 波形全体を考慮: ピーク測定では単一のポイントのみを測定しますが、RMS値は測定期間中の信号の全履歴を考慮します。これにより、より安定性、再現性、堅牢性が向上します。
• ランダムな衝撃に対する感受性が低い: 単発的で繰り返しのない衝撃や衝突は、ピーク値に大きなスパイクを引き起こし、誤報を発する可能性があります。RMS値は平均値であるため、このようなランダムな事象の影響を受けにくく、機械の連続運転状態をより正確に示す指標となります。
• 国際規格の基礎: 機械振動の厳しさに関する世界基準、例えば ISO 20816 10816シリーズでは、アラームとシャットダウンの制限を次のように規定しています。 RMS速度（mm/s）RMS を使用すると、業界で広く受け入れられているベンチマークと機械の状態を直接比較できます。

RMSとピークの関係

完璧できれいな正弦波の場合、RMS とピーク振幅の間には単純な数学的関係があります。

RMS = ピーク / √2 ≈ 0.707 × ピーク

しかし、この関係は純粋な正弦波にのみ当てはまります。現実の機械振動は複雑で、多くの周波数を含み、時にはインパルス的なバーストも発生します。このような複雑な信号には、単純な変換係数は適用できません。ピーク値とRMS値の比は、 クレストファクター高いクレストファクター（3 を超える）は、信号に衝撃が含まれていることを示し、それ自体が貴重な診断の手がかりとなります。

何の RMS ですか? 速度、加速度、それとも変位ですか?

RMSはあらゆる測定パラメータに適用できます。ただし、最も一般的な周波数範囲（約10Hz～1,000Hz）における汎用機械状態監視では、 RMS速度 業界標準です。その理由は以下のとおりです。

• 特定のレベルの RMS 速度は、広範囲の機械速度とタイプにわたって一貫したレベルの振動の激しさに対応します。
• これは「最もフラットな」応答を提供するため、低周波数でのアンバランスや高周波数でのベアリングの問題などの問題に対して同様に敏感です。

RMS 速度は全体的なアラームの標準ですが、アナリストは高頻度の問題については RMS 加速度、非常に低頻度の問題については RMS 変位も調べます。

予知保全プログラムにおけるRMSの利用方法

1. ベースラインを確立する: ベースラインを確立するには、新しいマシンまたは正常なマシンの RMS 速度を測定します。
2. データの傾向: 定期的に（たとえば毎月）読み取り、時間の経過に伴う RMS 値をプロットします。
3. アラームを設定する: ISO 標準またはベースラインからの統計的な変化に基づいて、「警告」および「危険」アラーム レベルを設定します (例: ベースラインの 2 倍で警告、ベースラインの 5 倍で危険)。
4. 変更を分析: RMS アラームがトリガーされると、問題の特定の根本原因を診断するために、より詳細な分析 (FFT、位相などを使用) が必要であることが通知されます。

RMS 振動の傾向を一貫して監視することにより、メンテナンス プログラムで機械の状態を効果的に監視し、事後対応型メンテナンス戦略から予測型メンテナンス戦略に移行できます。

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