1. Asas Diagnostik Teknikal

Peranti

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,361.76

bahagian

Vibration sensor

$107.62

bahagian

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.28

Peranti

Balanset-4

$8,135.23

bahagian

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$55.01

bahagian

Reflective tape

$11.96

Peranti

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,074.77

1.1 Gambaran Keseluruhan Diagnostik Teknikal

Diagnostik teknikal mewakili pendekatan sistematik untuk menentukan keadaan semasa dan meramalkan prestasi masa depan peralatan marin. Jurutera menggunakan teknik diagnostik untuk mengenal pasti kerosakan yang sedang berkembang sebelum ia membawa kepada kegagalan bencana, dengan itu memastikan keselamatan operasi dan kecekapan ekonomi di atas kapal.

Prinsip Asas Diagnostik Teknikal

Prinsip asas diagnostik teknikal bergantung pada korelasi antara keadaan peralatan dan parameter fizikal yang boleh diukur. Jurutera memantau parameter diagnostik khusus yang mencerminkan keadaan dalaman jentera. Apabila peralatan mula merosot, parameter ini berubah dalam corak yang boleh diramal, membolehkan pakar mengesan dan mengklasifikasikan masalah yang sedang berkembang.

Terminologi Diagnostik

Memahami terminologi diagnostik membentuk asas untuk program pemantauan keadaan yang berkesan. Setiap istilah membawa maksud khusus yang membimbing membuat keputusan diagnostik:

Algoritma Pengecaman dan Model Diagnostik

Sistem diagnostik moden menggunakan algoritma canggih yang menganalisis data yang dikumpul secara automatik dan mengenal pasti keadaan peralatan. Algoritma ini menggunakan teknik pengecaman corak untuk mengaitkan parameter yang diukur dengan tandatangan kerosakan yang diketahui.

Algoritma pengecaman memproses berbilang parameter diagnostik secara serentak, dengan mengambil kira nilai dan perhubungan individunya. Sebagai contoh, sistem diagnostik yang memantau turbin gas marin mungkin menganalisis tahap getaran, profil suhu dan hasil analisis minyak bersama-sama untuk menyediakan penilaian keadaan yang komprehensif.

Pengoptimuman Parameter Terkawal

Program diagnostik yang berkesan memerlukan pemilihan parameter yang dipantau dan kerosakan yang dikenal pasti dengan teliti. Jurutera mesti mengimbangi liputan diagnostik terhadap kekangan praktikal seperti kos sensor, keperluan pemprosesan data dan kerumitan penyelenggaraan.

Evolusi Kaedah Penyelenggaraan

Industri maritim telah berkembang melalui beberapa falsafah penyelenggaraan, masing-masing menawarkan pendekatan yang berbeza untuk penjagaan peralatan:

Diagnostik Fungsian lwn Penguji

Pendekatan diagnostik terbahagi kepada dua kategori utama yang mempunyai tujuan berbeza dalam program penyelenggaraan marin:

Diagnostik Fungsian memantau peralatan semasa operasi biasa, mengumpul data semasa jentera melaksanakan fungsi yang dimaksudkan. Pendekatan ini memberikan maklumat keadaan realistik tetapi mengehadkan jenis ujian yang mungkin.

Diagnostik Penguji menggunakan pengujaan buatan pada peralatan, selalunya semasa tempoh penutupan, untuk menilai ciri khusus seperti frekuensi semula jadi atau integriti struktur.

1.2 Diagnostik Getaran

Diagnostik getaran telah muncul sebagai asas pemantauan keadaan untuk peralatan marin berputar. Teknik ini memanfaatkan prinsip asas bahawa kerosakan mekanikal menjana corak getaran ciri yang boleh ditafsirkan oleh penganalisis terlatih untuk menilai keadaan peralatan.

Getaran sebagai Isyarat Diagnostik Utama

Peralatan marin yang berputar secara semulajadi menghasilkan getaran melalui pelbagai mekanisme termasuk ketidakseimbangan, ketidaksejajaran, kehausan bearing dan gangguan aliran bendalir. Peralatan yang sihat mempamerkan tandatangan getaran yang boleh diramal, manakala kerosakan yang membangunkan mencipta perubahan yang berbeza dalam corak ini.

Jurutera marin menggunakan pemantauan getaran kerana ia memberikan amaran awal tentang masalah pembangunan semasa peralatan terus beroperasi. Keupayaan ini terbukti sangat berharga dalam aplikasi marin di mana kegagalan peralatan boleh menjejaskan keselamatan kapal atau kapal terkandas di laut.

Metodologi untuk Pengesanan Kesalahan

Diagnostik getaran yang berkesan memerlukan metodologi sistematik yang berkembang daripada pengumpulan data melalui pengenalpastian kerosakan kepada penilaian keterukan. Proses ini biasanya mengikut peringkat berikut:

1. Penubuhan Baseline: Merekodkan tandatangan getaran apabila peralatan beroperasi dalam keadaan baik
2. Pemantauan Aliran: Jejaki perubahan dalam tahap getaran dari semasa ke semasa
3. Pengesanan Anomali: Kenal pasti sisihan daripada corak biasa
4. Klasifikasi Kerosakan: Tentukan jenis masalah yang sedang berkembang
5. Penilaian Keterukan: Menilai keperluan penyenggaraan yang mendesak
6. Prognosis: Anggarkan baki hayat berguna

Keadaan Keadaan Peralatan

Diagnostik getaran mengelaskan peralatan marin ke dalam keadaan keadaan yang berbeza berdasarkan parameter yang diukur dan trend yang diperhatikan:

Jenis-jenis Pendekatan Diagnostik

Diagnostik Parametrik memfokuskan pada menjejak parameter getaran tertentu seperti tahap keseluruhan, nilai puncak atau komponen frekuensi. Pendekatan ini berfungsi dengan baik untuk analisis trend dan penjanaan penggera.

Diagnostik Kesalahan cuba mengenal pasti jenis kerosakan tertentu dengan menganalisis tandatangan getaran. Pakar mencari corak ciri yang berkaitan dengan kecacatan galas, ketidakseimbangan, salah jajaran atau masalah biasa yang lain.

Diagnostik Pencegahan bertujuan untuk mengesan permulaan kesalahan sebelum gejala menjadi jelas melalui pemantauan tradisional. Pendekatan ini selalunya menggunakan teknik pemprosesan isyarat lanjutan untuk mengekstrak tandatangan kerosakan halus daripada bunyi.

Faedah Ekonomi

Melaksanakan diagnostik getaran dalam operasi marin memberikan manfaat ekonomi yang ketara melalui pengurangan kos penyelenggaraan, peningkatan kebolehpercayaan peralatan dan peningkatan kecekapan operasi. Kajian menunjukkan bahawa program pemantauan getaran komprehensif biasanya memberikan nisbah pulangan pelaburan 5:1 hingga 10:1.

2. Asas Getaran

2.1 Asas Fizikal Getaran Mekanikal

Memahami asas getaran menyediakan asas teori yang diperlukan untuk kerja diagnostik yang berkesan. Getaran mewakili gerakan berayun sistem mekanikal mengenai kedudukan keseimbangan mereka, dicirikan oleh parameter yang jurutera mengukur dan menganalisis untuk menilai keadaan peralatan.

Ayunan Mekanikal: Parameter Teras

Sistem mekanikal mempamerkan tiga jenis asas gerakan getaran, setiap satu memberikan pandangan yang berbeza tentang keadaan peralatan:

Di mana A mewakili amplitud, ω menandakan frekuensi sudut, t menunjukkan masa, dan φ menunjukkan sudut fasa.

Anjakan Getaran mengukur jarak sebenar jentera bergerak dari kedudukan neutralnya. Jurutera marin biasanya menyatakan anjakan dalam mikrometer (μm) atau mil (0.001 inci). Pengukuran anjakan terbukti paling sensitif kepada getaran frekuensi rendah seperti ketidakseimbangan dalam jentera besar yang berjalan perlahan.

Kelajuan Getaran mengukur kadar perubahan anjakan, dinyatakan dalam milimeter sesaat (mm/s) atau inci sesaat (dalam/s). Pengukuran halaju memberikan tindak balas frekuensi yang luas dan berkait rapat dengan kandungan tenaga getaran, menjadikannya sangat baik untuk penilaian keadaan keseluruhan.

Pecutan Getaran mengukur kadar perubahan halaju, biasanya dinyatakan dalam meter sesaat kuasa dua (m/s²) atau unit graviti (g). Pengukuran pecutan cemerlang dalam mengesan getaran frekuensi tinggi daripada sumber seperti kecacatan galas atau masalah jaringan gear.

Ukuran Statistik Getaran

Jurutera menggunakan pelbagai langkah statistik untuk mencirikan isyarat getaran dan mengekstrak maklumat diagnostik:

Nilai Puncak mewakili amplitud segera maksimum semasa tempoh pengukuran. Pengukuran puncak membantu mengenal pasti peristiwa impak atau keadaan kerosakan teruk yang mungkin tidak kelihatan ketara dalam langkah lain.

Nilai RMS (Root Mean Square). memberikan amplitud getaran yang berkesan, dikira sebagai punca kuasa dua min bagi nilai serta-merta kuasa dua. Pengukuran RMS berkorelasi dengan kandungan tenaga getaran dan berfungsi sebagai piawai untuk kebanyakan aplikasi pemantauan keadaan.

Nilai Puncak ke Puncak mengukur jumlah amplitud antara puncak positif dan negatif. Parameter ini terbukti berguna untuk pengukuran anjakan dan pengiraan kelegaan.

Faktor Puncak mewakili nisbah puncak kepada nilai RMS, yang menunjukkan "kecerdasan" isyarat getaran. Jentera berputar yang sihat biasanya menunjukkan faktor puncak antara 3 dan 4, manakala kecacatan atau hentaman galas boleh mendorong faktor puncak melebihi 6.

Peralatan Rotary sebagai Sistem Osilasi

Peralatan berputar marin berfungsi sebagai sistem ayunan kompleks dengan pelbagai darjah kebebasan, frekuensi semula jadi dan ciri tindak balas. Memahami sifat sistem ini membolehkan jurutera mentafsir ukuran getaran dengan betul dan mengenal pasti masalah yang sedang berkembang.

Setiap sistem berputar mempunyai sifat kekakuan, jisim dan redaman yang wujud yang menentukan kelakuan dinamiknya. Rotor, aci, galas, asas, dan struktur sokongan semuanya menyumbang kepada tindak balas sistem keseluruhan.

Jenis Getaran dalam Sistem Marin

Getaran Percuma berlaku apabila sistem berayun pada frekuensi semula jadinya selepas pengujaan awal. Jurutera marin menghadapi getaran percuma semasa peralatan dimulakan, ditutup atau mengikuti peristiwa impak.

Getaran Paksa terhasil daripada pengujaan berterusan pada frekuensi tertentu, biasanya berkaitan dengan kelajuan putaran atau fenomena aliran. Kebanyakan getaran operasi dalam peralatan marin mewakili getaran paksa daripada pelbagai sumber pengujaan.

Getaran Parametrik timbul apabila parameter sistem berubah secara berkala, seperti menukar kekakuan pada gear yang rosak atau keadaan sokongan yang berbeza-beza.

Getaran Teruja Diri berkembang apabila jentera mencipta pengujaan sendiri melalui mekanisme seperti pusaran minyak dalam galas jurnal atau ketidakstabilan aerodinamik dalam pemampat.

Ciri-ciri arah

Getaran berlaku dalam tiga arah berserenjang, setiap satu memberikan maklumat diagnostik yang berbeza:

Getaran Jejari berlaku berserenjang dengan paksi aci dan biasanya mendominasi dalam peralatan berputar. Pengukuran jejari mengesan ketidakseimbangan, salah jajaran, masalah galas dan resonans struktur.

Getaran paksi berlaku selari dengan paksi aci dan selalunya menunjukkan masalah galas tujahan, isu gandingan atau daya aerodinamik dalam jentera turbo.

Getaran Kilasan mewakili gerakan berpusing tentang paksi aci, biasanya diukur menggunakan penderia khusus atau dikira daripada variasi kelajuan putaran.

Frekuensi Semulajadi dan Resonans

Setiap sistem mekanikal mempunyai frekuensi semula jadi di mana penguatan getaran berlaku. Resonans berkembang apabila frekuensi pengujaan sepadan atau mendekati frekuensi semula jadi, yang berpotensi menyebabkan getaran teruk dan kerosakan peralatan yang cepat.

Jurutera marin mengenal pasti frekuensi semula jadi melalui ujian impak, analisis run-up/coast-down, atau pengiraan analitikal. Memahami frekuensi semula jadi sistem membantu menerangkan corak getaran dan membimbing tindakan pembetulan.

Sumber Getaran dalam Peralatan Marin

Sumber Mekanikal termasuk ketidakseimbangan, salah penjajaran, komponen longgar, kecacatan galas dan masalah gear. Sumber ini biasanya menghasilkan getaran pada frekuensi yang berkaitan dengan kelajuan putaran dan geometri komponen.

Sumber Elektromagnet dalam jentera elektrik mencipta getaran pada frekuensi talian dua kali dan frekuensi elektrik lain. Ketidakseimbangan magnet motor, masalah bar pemutar, dan ketidakseimbangan voltan bekalan menjana tandatangan getaran elektrik yang berciri.

Sumber Aerodinamik/Hidrodinamik terhasil daripada interaksi aliran bendalir dalam pam, kipas, pemampat dan turbin. Frekuensi hantaran bilah, ketidakstabilan aliran dan peronggaan mencipta corak getaran tersendiri.

2.2 Unit dan Piawaian Pengukuran Getaran

Unit ukuran piawai dan kriteria penilaian menyediakan asas untuk penilaian getaran yang konsisten merentas operasi marin. Piawaian antarabangsa menetapkan prosedur pengukuran, had penerimaan dan format pelaporan yang membolehkan perbandingan hasil yang bermakna.

Unit Linear dan Logaritma

Pengukuran getaran menggunakan kedua-dua skala linear dan logaritma bergantung pada keperluan aplikasi dan julat dinamik:

Unit logaritma terbukti berfaedah apabila berurusan dengan julat dinamik luas yang biasa dalam pengukuran getaran. Skala desibel memampatkan variasi yang besar ke dalam julat yang boleh diurus dan menekankan perubahan relatif dan bukannya nilai mutlak.

Rangka Kerja Piawaian Antarabangsa

Beberapa piawaian antarabangsa mengawal pengukuran dan penilaian getaran dalam aplikasi marin:

Siri ISO 10816 menyediakan garis panduan untuk menilai getaran yang diukur pada bahagian mesin yang tidak berputar. Piawaian ini menetapkan zon getaran (A, B, C, D) sepadan dengan keadaan keadaan yang berbeza.

Siri ISO 7919 meliputi pengukuran getaran pada aci berputar, terutamanya berkaitan untuk sistem pendorong marin yang besar dan jentera turbo.

ISO 14694 menangani pemantauan keadaan getaran dan diagnostik mesin, memberikan panduan tentang prosedur pengukuran dan tafsiran data.

Kriteria Klasifikasi Mesin

Piawaian mengelaskan jentera berdasarkan beberapa ciri yang mempengaruhi had getaran dan keperluan pengukuran:

Penarafan Kuasa: Mesin kecil (sehingga 15 kW), mesin sederhana (15-75 kW), dan mesin besar (melebihi 75 kW) mempunyai toleransi getaran berbeza yang mencerminkan sistem pembinaan dan sokongannya.

Julat Kelajuan: Mesin kelajuan perlahan (di bawah 600 RPM), mesin kelajuan sederhana (600-12,000 RPM) dan mesin kelajuan tinggi (melebihi 12,000 RPM) mempamerkan ciri getaran yang berbeza dan memerlukan pendekatan pengukuran yang sesuai.

Kekakuan Sistem Sokongan: Piawaian membezakan antara sistem pelekap "tegar" dan "fleksibel" berdasarkan hubungan antara kelajuan pengendalian mesin dan frekuensi semula jadi sistem sokongan.

Titik dan Prosedur Pengukuran

Prosedur pengukuran piawai memastikan hasil yang konsisten dan setanding merentas peralatan dan keadaan operasi yang berbeza. Pertimbangan utama termasuk:

Lokasi Pengukuran: Piawaian menentukan titik pengukuran pada perumah galas, paling hampir dengan galas utama, dalam arah yang menangkap mod getaran utama.

Keadaan Operasi: Pengukuran harus berlaku semasa keadaan operasi biasa pada kelajuan dan beban yang dinilai. Keadaan sementara semasa permulaan atau penutupan memerlukan penilaian berasingan.

Tempoh Pengukuran: Masa pengukuran yang mencukupi memastikan bacaan yang stabil dan menangkap sebarang variasi kitaran dalam tahap getaran.

Kriteria dan Had Penilaian

Piawaian menyediakan had getaran berdasarkan jenis mesin, saiz dan keadaan pelekap. Had ini mewakili sempadan antara tahap getaran yang boleh diterima dan tidak boleh diterima, membimbing keputusan penyelenggaraan.

Kriteria penilaian mempertimbangkan kedua-dua tahap getaran mutlak dan arah aliran dari semasa ke semasa. Getaran yang semakin meningkat secara perlahan mungkin menunjukkan masalah yang berkembang walaupun tahap mutlak kekal dalam had yang boleh diterima.

3. Pengukuran Getaran

3.1 Kaedah Pengukuran Getaran

Pengukuran getaran yang berkesan memerlukan pemahaman kedua-dua prinsip fizikal di sebalik pendekatan pengukuran yang berbeza dan aplikasi praktikalnya dalam persekitaran marin. Jurutera memilih kaedah pengukuran berdasarkan ciri peralatan, objektif diagnostik, dan kekangan operasi.

Prinsip Pengukuran Kinematik lwn Dinamik

Pengukuran Kinematik menumpukan pada parameter gerakan (anjakan, halaju, pecutan) tanpa mengambil kira daya yang menghasilkan gerakan ini. Kebanyakan penderia getaran beroperasi pada prinsip kinematik, mengukur pergerakan permukaan berbanding dengan bingkai rujukan tetap.

Pengukuran Dinamik mempertimbangkan kedua-dua gerakan dan daya yang mencipta getaran. Pengukuran dinamik terbukti bernilai untuk memahami sumber pengujaan dan ciri tindak balas sistem, terutamanya semasa ujian diagnostik.

Getaran Mutlak lwn. Relatif

Perbezaan antara ukuran getaran mutlak dan relatif terbukti penting untuk pemilihan sensor dan tafsiran data yang betul:

Getaran Mutlak mengukur gerakan relatif kepada bingkai rujukan tetap (biasanya koordinat tetap bumi). Accelerometer dan sensor halaju yang dipasang pada perumah galas memberikan ukuran getaran mutlak yang mencerminkan gerakan komponen pegun.

Getaran Relatif mengukur gerakan antara dua komponen, biasanya gerakan aci berbanding dengan perumah galas. Kuar jarak memberikan ukuran relatif yang secara langsung menunjukkan tingkah laku dinamik aci dalam kelegaan galas.

Kaedah Kenalan vs Bukan Kenalan

Kaedah Hubungan memerlukan sambungan fizikal antara penderia dan permukaan bergetar. Kaedah ini termasuk pecutan, penderia halaju dan tolok terikan yang dipasang terus pada struktur peralatan.

Penderia kenalan menawarkan beberapa kelebihan:

• Kepekaan dan ketepatan yang tinggi
• Respons frekuensi yang luas
• Prosedur pengukuran yang ditetapkan
• Penyelesaian kos efektif

Kaedah Bukan Kenalan mengukur getaran tanpa sambungan fizikal ke peralatan yang dipantau. Kuar jarak, vibrometer laser dan penderia optik menyediakan ukuran bukan sentuhan.

Penderia bukan kenalan cemerlang dalam aplikasi yang melibatkan:

• Persekitaran suhu tinggi
• Permukaan berputar
• Lokasi berbahaya
• Pengukuran sementara

3.2 Peralatan Pengukuran Getaran Teknikal

Sistem pengukuran getaran moden menggabungkan teknologi penderia yang canggih dan keupayaan pemprosesan isyarat yang membolehkan pengumpulan data yang tepat dalam persekitaran marin yang mencabar. Memahami ciri dan batasan sensor memastikan aplikasi yang betul dan hasil yang boleh dipercayai.

Ciri dan Prestasi Penderia

Semua penderia getaran mempamerkan parameter prestasi ciri yang menentukan keupayaan dan hadnya:

Amplitud-Frequency Response menerangkan bagaimana output sensor berubah-ubah dengan frekuensi input pada amplitud malar. Penderia yang ideal mengekalkan tindak balas rata merentasi julat frekuensi operasi mereka.

Tindak Balas Kekerapan Fasa menunjukkan peralihan fasa antara getaran input dan output sensor sebagai fungsi frekuensi. Tindak balas fasa menjadi kritikal untuk aplikasi yang melibatkan berbilang penderia atau pengukuran masa.

Julat Dinamik mewakili nisbah antara amplitud boleh diukur maksimum dan minimum. Aplikasi marin selalunya memerlukan julat dinamik yang luas untuk mengendalikan kedua-dua getaran latar belakang rendah dan isyarat berkaitan kerosakan tinggi.

Nisbah Isyarat-kepada-Bunyi membandingkan kekuatan isyarat yang berguna dengan bunyi yang tidak diingini, menentukan tahap getaran terkecil yang boleh dikesan dengan pasti oleh penderia.

Proximity Probe (Penderia Arus Putus)

Kuar jarak menggunakan prinsip arus pusar untuk mengukur jarak antara hujung kuar dan sasaran konduktif, biasanya aci berputar. Penderia ini cemerlang dalam mengukur gerakan aci relatif dalam kelegaan galas.

Ciri utama proximity probe termasuk:

• Tindak balas DC (boleh mengukur anjakan statik)
• Resolusi tinggi (biasanya 0.1 μm atau lebih baik)
• Tiada sentuhan mekanikal dengan aci
• Kestabilan suhu
• Output linear melebihi julat operasi

Penderia Halaju (Transduser Seismik)

Penderia halaju menggunakan prinsip aruhan elektromagnet, yang mengandungi jisim magnet yang terampai dalam gegelung. Pergerakan relatif antara jisim dan gegelung menjana voltan berkadar dengan halaju.

Penderia halaju menawarkan beberapa kelebihan untuk aplikasi marin:

• Menjana sendiri (tiada kuasa luaran diperlukan)
• Respons frekuensi luas (biasanya 10-1000 Hz)
• Pembinaan yang mantap
• Keluaran halaju langsung (sesuai untuk piawaian ISO)

Had termasuk:

• Respons frekuensi rendah terhad
• Kepekaan suhu
• Gangguan medan magnet
• Saiz dan berat yang agak besar

Accelerometer

Accelerometer mewakili penderia getaran yang paling serba boleh, menggunakan teknologi piezoelektrik, piezoresistif atau kapasitif untuk mengukur pecutan. Akselerometer piezoelektrik mendominasi aplikasi marin kerana ciri prestasi cemerlangnya.

Pecutan Piezoelektrik menjana cas elektrik yang berkadar dengan daya yang dikenakan apabila bahan hablur mengalami tegasan mekanikal. Bahan piezoelektrik biasa termasuk kuarza asli dan seramik sintetik.

Kriteria pemilihan pecutan utama termasuk:

• Keperluan aplikasi pemadanan julat frekuensi
• Kepekaan yang sesuai untuk tahap getaran yang dijangkakan
• Penarafan alam sekitar untuk suhu dan kelembapan
• Keserasian kaedah pemasangan
• Jenis penyambung kabel dan pengedap

Kaedah Pemasangan Sensor

Pemasangan sensor yang betul memastikan pengukuran yang tepat dan menghalang kerosakan sensor. Kaedah pemasangan yang berbeza memberikan tindak balas frekuensi yang berbeza-beza dan kesetiaan pengukuran:

Pemasangan Stud memberikan tindak balas frekuensi tertinggi dan ketepatan terbaik dengan menyambungkan penderia secara tegar ke permukaan yang diukur melalui stud berulir.

Pemasangan Pelekat menawarkan kemudahan untuk pengukuran sementara sambil mengekalkan tindak balas frekuensi yang baik sehingga beberapa kilohertz.

Pemasangan Magnetik membolehkan peletakan sensor pantas pada permukaan feromagnetik tetapi mengehadkan tindak balas frekuensi disebabkan oleh resonans pelekap.

Pemasangan Probe/Stinger membenarkan pengukuran pada lokasi yang sukar diakses tetapi seterusnya mengurangkan tindak balas frekuensi.

Peralatan Penyaman Isyarat

Penderia getaran memerlukan penyaman isyarat untuk menukar output sensor mentah kepada isyarat pengukuran yang boleh digunakan. Sistem penyaman isyarat menyediakan kuasa, penguatan, penapisan dan fungsi penukaran isyarat.

Penguat Caj menukar keluaran cas galangan tinggi pecutan piezoelektrik kepada isyarat voltan galangan rendah yang sesuai untuk penghantaran melalui kabel panjang.

Penguat Voltan meningkatkan output sensor tahap rendah ke tahap yang diperlukan untuk penukaran analog-ke-digital sambil menyediakan fungsi penapisan dan penyaman isyarat.

Sistem IEPE (Elektronik Bersepadu Piezo-Elektrik). menggabungkan elektronik terbina dalam dalam penderia, memudahkan pemasangan dan meningkatkan imuniti hingar melalui pengujaan arus berterusan.

Sistem Pemerolehan Data

Sistem pengukuran getaran moden menyepadukan penderia, penyaman isyarat dan pemprosesan data dalam pakej canggih yang direka untuk persekitaran marin. Sistem ini menyediakan pengumpulan data automatik, analisis dan keupayaan pelaporan.

Ciri utama sistem pemerolehan data getaran marin termasuk:

• Persampelan serentak berbilang saluran
• Keuntungan dan penapisan boleh atur cara
• Perlindungan alam sekitar (IP65 atau lebih baik)
• Keupayaan operasi bateri
• Penghantaran data tanpa wayar
• Integrasi dengan sistem kapal

Penentukuran dan Pengesahan

Penentukuran tetap memastikan ketepatan pengukuran dan kebolehkesanan mengikut piawaian kebangsaan. Program getaran marin memerlukan prosedur penentukuran sistematik yang menyumbang kepada persekitaran operasi yang keras.

Penentukuran Utama menggunakan penentukuran getaran ketepatan yang menyediakan tahap pecutan yang diketahui pada frekuensi tertentu. Penentukuran gred makmal mencapai ketidakpastian di bawah 1%.

Pengesahan Medan menggunakan sumber penentukuran mudah alih untuk mengesahkan prestasi sensor dan sistem tanpa mengeluarkan peralatan daripada perkhidmatan.

Perbandingan Kembali ke Belakang membandingkan bacaan daripada berbilang penderia yang mengukur sumber getaran yang sama, mengenal pasti penderia yang hanyut di luar toleransi yang boleh diterima.

4. Analisis dan Pemprosesan Isyarat Getaran

4.1 Jenis Isyarat Getaran

Memahami jenis isyarat getaran yang berbeza membolehkan jurutera marin memilih kaedah analisis yang sesuai dan mentafsir keputusan diagnostik dengan betul. Kerosakan peralatan menghasilkan corak isyarat ciri yang diiktiraf dan dikelaskan oleh penganalisis terlatih.

Isyarat Harmonik dan Berkala

Isyarat Harmonik Tulen mewakili bentuk getaran termudah, dicirikan oleh gerakan sinusoidal pada frekuensi tunggal. Walaupun jarang dalam jentera praktikal, analisis harmonik membentuk asas untuk memahami isyarat yang lebih kompleks.

Isyarat Poliharmonik mengandungi berbilang komponen frekuensi dengan perhubungan harmonik yang tepat. Jentera berputar lazimnya menghasilkan isyarat poliharmonik disebabkan oleh berkala geometri dan daya tak linear.

Isyarat Kuasi-poliharmonik mempamerkan tingkah laku yang hampir berkala dengan sedikit variasi frekuensi dari semasa ke semasa. Isyarat ini terhasil daripada variasi kelajuan atau kesan modulasi dalam jentera.

Isyarat Termodulat

Modulasi berlaku apabila satu parameter isyarat berbeza-beza mengikut isyarat lain, mencipta bentuk gelombang kompleks yang membawa maklumat diagnostik tentang pelbagai sumber kerosakan.

Modulasi Amplitud (AM) terhasil apabila amplitud isyarat berubah secara berkala. Penyebab biasa termasuk:

• Menanggung kecacatan bangsa luar
• Corak memakai gigi gear
• Variasi bekalan elektrik
• Tunduk aci atau habis

Modulasi Frekuensi (FM) berlaku apabila frekuensi isyarat berubah secara berkala, selalunya menunjukkan:

• Variasi kelajuan
• Masalah gandingan
• Turun naik beban
• Memacu ketidakstabilan sistem

Modulasi Fasa (PM) melibatkan perubahan fasa berkala yang boleh menunjukkan variasi pemasaan atau permainan mekanikal dalam sistem pemacu.

Isyarat Sementara dan Impak

Isyarat Impulsif mewakili peristiwa jangka pendek, amplitud tinggi yang merangsang berbilang resonans sistem. Kecacatan galas elemen bergolek biasanya menghasilkan isyarat impulsif apabila permukaan yang rosak memberi kesan semasa putaran.

Isyarat kesan mempamerkan ciri ciri:

• Faktor puncak tinggi (>6)
• Kandungan frekuensi yang luas
• Pereputan amplitud yang cepat
• Kadar pengulangan berkala

Isyarat Pukul terhasil daripada gangguan antara frekuensi jarak rapat, mewujudkan variasi amplitud berkala. Corak pukulan sering menunjukkan:

• Pelbagai elemen berputar
• Interaksi jaringan gear
• Pencampuran frekuensi elektrik
• Gandingan resonans struktur

Isyarat Rawak dan Stokastik

Isyarat Rawak Pegun mempamerkan sifat statistik yang kekal malar dari semasa ke semasa. Bunyi aliran gelora dan gangguan elektrik sering menghasilkan getaran rawak pegun.

Isyarat Rawak Tidak Pegun menunjukkan ciri statistik yang berbeza-beza masa, biasa dalam:

• Fenomena peronggaan
• Kesan kekasaran permukaan galas
• Pergolakan aerodinamik
• Variasi mesh gear

Isyarat Rawak Termodulat Amplitud menggabungkan modulasi berkala dengan isyarat pembawa rawak, ciri degradasi galas lanjutan di mana kesan rawak menjadi termodulat amplitud oleh frekuensi kecacatan geometri.

4.2 Kaedah Analisis Isyarat

Analisis getaran yang berkesan memerlukan teknik pemprosesan isyarat yang sesuai yang mengekstrak maklumat diagnostik sambil menyekat bunyi dan komponen yang tidak berkaitan. Jurutera marin memilih kaedah analisis berdasarkan ciri isyarat dan objektif diagnostik.

Analisis Domain Masa

Analisis Bentuk Gelombang memeriksa isyarat getaran mentah dalam domain masa untuk mengenal pasti ciri isyarat yang tidak jelas dalam analisis frekuensi. Bentuk gelombang masa mendedahkan:

• Masa kesan dan kadar pengulangan
• Corak modulasi
• Asimetri isyarat
• Peristiwa sementara

Analisis Statistik menggunakan langkah statistik untuk mencirikan sifat isyarat:

Kurtosis terbukti sangat berharga untuk diagnostik galas, kerana galas yang sihat biasanya mempamerkan nilai kurtosis hampir 3.0 manakala kecacatan menyebabkan kurtosis melebihi 4.0.

Analisis Domain Kekerapan

Prinsip Transformasi Fourier dayakan penukaran antara domain masa dan frekuensi, mendedahkan komponen frekuensi yang tidak kelihatan dalam bentuk gelombang masa. Transformasi Fourier Diskret (DFT) memproses isyarat digital:

Transformasi Fourier Pantas (FFT) algoritma cekap mengira DFT untuk isyarat kuasa dua panjang, menjadikan analisis spektrum masa nyata praktikal dalam aplikasi marin.

Analisis FFT menyediakan beberapa faedah utama:

• Mengenal pasti frekuensi kerosakan tertentu
• Menjejaki perubahan dalam komponen frekuensi
• Mengasingkan berbilang sumber getaran
• Membolehkan perbandingan dengan corak yang ditetapkan

Pertimbangan Pemprosesan Isyarat Digital

Penukaran Analog-ke-Digital menukar isyarat getaran berterusan kepada sampel digital diskret untuk pemprosesan komputer. Parameter utama termasuk:

Kadar Persampelan: Mesti melebihi dua kali ganda kekerapan minat tertinggi (kriteria Nyquist) untuk mengelakkan herotan pengalian.

Pencegahan Aliasing memerlukan penapis anti-aliasing yang mengeluarkan komponen frekuensi di atas frekuensi Nyquist sebelum pensampelan.

Fungsi Tingkap meminimumkan kebocoran spektrum apabila menganalisis isyarat atau isyarat tidak berkala dengan tempoh terhingga:

Teknik Penapisan

Penapis mengasingkan jalur frekuensi tertentu untuk analisis terfokus dan mengalih keluar komponen isyarat yang tidak diingini yang boleh mengganggu tafsiran diagnostik.

Penapis Lulus Rendah alih keluar komponen frekuensi tinggi, berguna untuk menghapuskan hingar dan memfokuskan pada fenomena frekuensi rendah seperti ketidakseimbangan dan salah jajaran.

Penapis Lulus Tinggi menghapuskan komponen frekuensi rendah, membantu untuk menghapuskan pengaruh ketidakseimbangan semasa menganalisis galas dan kecacatan gear.

Penapis Band-Pas mengasingkan jalur frekuensi tertentu, membolehkan analisis komponen jentera individu atau mod kegagalan.

Penapis Penjejakan ikut komponen frekuensi tertentu apabila kelajuan jentera berubah, terutamanya berguna untuk menganalisis getaran berkaitan pesanan semasa permulaan dan penutupan.

Teknik Analisis Lanjutan

Analisis Sampul mengekstrak maklumat modulasi daripada isyarat frekuensi tinggi, terutamanya berkesan untuk diagnostik galas elemen bergolek. Teknik melibatkan:

1. Penapisan jalur-laluan di sekitar frekuensi resonans galas
2. Penyahmodulasi amplitud (pengekstrakan sampul surat)
3. Penapisan laluan rendah isyarat sampul surat
4. Analisis FFT sampul surat

Analisis Cepstrum mengesan komponen berkala dalam spektrum frekuensi, berguna untuk mengenal pasti jalur sisi jaringan gear dan keluarga harmonik yang menunjukkan keadaan kerosakan tertentu.

Penjejakan Pesanan menganalisis komponen getaran sebagai gandaan kelajuan putaran, penting untuk jentera yang beroperasi pada kelajuan berubah-ubah. Analisis pesanan mengekalkan resolusi tetap dalam domain pesanan tanpa mengira variasi kelajuan.

Analisis Kesepaduan mengukur hubungan linear antara dua isyarat sebagai fungsi frekuensi, membantu mengenal pasti laluan penghantaran getaran dan gandingan antara komponen jentera.

4.3 Peralatan Teknikal untuk Analisis Getaran

Analisis getaran marin moden bergantung pada instrumen canggih yang menggabungkan pelbagai keupayaan analisis dalam pakej mudah alih dan lasak yang sesuai untuk kegunaan kapal. Pemilihan peralatan bergantung pada keperluan aplikasi, keadaan persekitaran dan tahap kepakaran pengendali.

Pengukur Getaran dan Penganalisis

Meter Getaran Mudah menyediakan pengukuran getaran keseluruhan asas tanpa keupayaan analisis frekuensi. Instrumen ini menyediakan aplikasi pemantauan rutin di mana tahap keseluruhan aliran sudah memadai untuk penilaian keadaan.

Penganalisis Jalur Oktaf bahagikan spektrum frekuensi kepada jalur oktaf piawai atau jalur pecahan-oktaf, memberikan maklumat frekuensi sambil mengekalkan kesederhanaan. Aplikasi marin biasanya menggunakan analisis 1/3-oktaf untuk penilaian hingar dan getaran.

Penganalisis Jalur Sempit menawarkan resolusi frekuensi tinggi menggunakan pemprosesan FFT, membolehkan analisis spektrum terperinci untuk aplikasi diagnostik. Instrumen ini membentuk tulang belakang program getaran komprehensif.

Sistem Mudah Alih lwn

Sistem Mudah Alih (Luar Talian). menawarkan fleksibiliti untuk pengukuran berkala merentas berbilang mesin. Faedah termasuk:

• Kos setiap mesin yang lebih rendah
• Fleksibiliti pengukuran
• Liputan berbilang mesin
• Keupayaan analisis terperinci

Had sistem mudah alih:

• Keperluan pengukuran manual
• Pemantauan berterusan terhad
• Pergantungan kemahiran operator
• Potensi untuk acara yang terlepas

Sistem Kekal (Dalam Talian). menyediakan pemantauan berterusan terhadap jentera kritikal dengan pengumpulan data automatik dan penjanaan penggera.

Kelebihan sistem kekal:

• Keupayaan pemantauan berterusan
• Penjanaan penggera automatik
• Keadaan pengukuran yang konsisten
• Pengumpulan data sejarah

Instrumentasi Maya

Instrumen maya menggabungkan perkakasan tujuan umum dengan perisian khusus untuk mencipta sistem analisis yang fleksibel. Pendekatan ini menawarkan beberapa kelebihan untuk aplikasi marin:

• Fungsi analisis yang boleh disesuaikan
• Kemas kini perisian mudah
• Integrasi dengan sistem kapal
• Perluasan kos efektif

Instrumen maya biasanya menggunakan:

• Perkakasan pemerolehan data komersial
• Platform komputer standard
• Perisian analisis khusus
• Antara muka pengguna tersuai

Senibina Sistem Pemantauan

Sistem pemantauan getaran marin yang komprehensif mengintegrasikan pelbagai komponen dalam seni bina hierarki yang menampung pelbagai jenis peralatan dan keperluan pemantauan.

Unit Pemprosesan Tempatan mengumpul data daripada berbilang penderia, melakukan pemprosesan awal, dan berkomunikasi dengan sistem pusat. Unit ini menyediakan risikan teragih dan mengurangkan keperluan jalur lebar komunikasi.

Stesen Pemantauan Pusat menerima data daripada unit tempatan, melaksanakan analisis lanjutan, menjana laporan dan antara muka dengan sistem pengurusan kapal.

Keupayaan Capaian Jauh membolehkan pakar berasaskan pantai mengakses sistem pemantauan kapal untuk sokongan teknikal dan diagnostik lanjutan.

Sistem Pengurusan Data

Program getaran yang berkesan memerlukan sistem pengurusan data yang teguh yang menyimpan, menyusun dan mendapatkan semula data ukuran untuk tujuan analisis dan pelaporan.

Reka Bentuk Pangkalan Data pertimbangan termasuk:

• Storan data pengukuran
• Definisi hierarki peralatan
• Pengarkiban keputusan analisis
• Kawalan akses pengguna

Pemampatan Data teknik mengurangkan keperluan penyimpanan sambil mengekalkan maklumat diagnostik. Pendekatan biasa termasuk:

• Pengurangan data spektrum
• Pengekstrakan parameter statistik
• Aliran pemampatan data
• Storan berasaskan pengecualian

5. Kawalan Getaran dan Pemantauan Keadaan

Peranti

Portable balancer & Vibration analyzer Balanset-1A

$2,361.76

bahagian

Vibration sensor

$107.62

bahagian

Optical Sensor (Laser Tachometer)

$148.28

Peranti

Balanset-4

$8,135.23

bahagian

Magnetic Stand Insize-60-kgf

$55.01

bahagian

Reflective tape

$11.96

Peranti

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

$2,074.77

5.1 Ujian Penerimaan dan Kawalan Kualiti

Ujian penerimaan getaran menetapkan piawaian prestasi asas untuk peralatan marin baharu dan mengesahkan pematuhan dengan spesifikasi sebelum memasuki perkhidmatan. Prosedur ini melindungi daripada kecacatan pembuatan dan masalah pemasangan yang boleh menjejaskan kebolehpercayaan peralatan.

Kaedah Kawalan Getaran Input/Output

Kawalan getaran yang sistematik semasa pentauliahan peralatan memastikan pemasangan yang betul dan prestasi awal. Kaedah kawalan merangkumi kedua-dua pengesahan pra perkhidmatan dan prosedur pengesahan prestasi.

Ujian Pra-Pemasangan mengesahkan keadaan peralatan sebelum pemasangan papan kapal:

• Ujian penerimaan kilang
• Penilaian kerosakan pengangkutan
• Menerima prosedur pemeriksaan
• Pengesahan keadaan penyimpanan

Pengesahan Pemasangan mengesahkan pemasangan, penjajaran dan penyepaduan sistem yang betul:

• Pemeriksaan pematuhan asas
• Pengesahan toleransi penjajaran
• Penilaian tegasan paip
• Pengesahan sambungan elektrik

Pengesanan Kecacatan Pembuatan dan Pemasangan

Analisis getaran secara berkesan mengenal pasti masalah pembuatan dan pemasangan biasa yang mungkin terlepas daripada kaedah pemeriksaan tradisional. Pengesanan awal menghalang kerosakan progresif dan kegagalan yang mahal.

Kecacatan Pembuatan boleh dikesan melalui analisis getaran termasuk:

• Penyimpangan kualiti keseimbangan rotor
• Masalah pemasangan galas
• Pelanggaran toleransi pemesinan
• Ralat penjajaran pemasangan

Kecacatan Pemasangan biasanya didedahkan dengan ujian getaran:

• Keadaan kaki lembut
• Gandingan salah jajaran
• Regangan paip
• Resonans asas

Piawaian dan Spesifikasi Teknikal

Penerimaan getaran peralatan marin bergantung pada piawaian teknikal yang ditetapkan yang mentakrifkan prosedur pengukuran, kriteria penilaian dan had penerimaan untuk pelbagai jenis jentera.

Prosedur Pecah Masuk Peralatan

Peralatan marin baharu memerlukan prosedur pecah masuk sistematik yang membolehkan komponen haus secara beransur-ansur sambil memantau keadaan tidak normal. Pemantauan getaran semasa pecah masuk memberikan amaran awal tentang kemungkinan masalah.

Fasa Pemantauan Pecah Masuk:

1. Pengesahan permulaan awal
2. Penilaian operasi beban rendah
3. Penilaian pemuatan progresif
4. Pengesahan prestasi beban penuh
5. Pengesahan operasi lanjutan

Semasa pecah masuk, jurutera menjangkakan perubahan beransur-ansur dalam ciri-ciri getaran apabila komponen mendap dan corak haus terbentuk. Perubahan mendadak atau tahap yang terus meningkat menunjukkan potensi masalah yang memerlukan penyiasatan.

5.2 Sistem Pemantauan Getaran

Sistem pemantauan getaran yang komprehensif menyediakan pengawasan berterusan peralatan marin kritikal, membolehkan pengesanan kerosakan awal, analisis arah aliran dan perancangan penyelenggaraan ramalan. Reka bentuk sistem mesti menampung cabaran unik persekitaran marin sambil menyediakan keupayaan diagnostik yang boleh dipercayai.

Pembangunan dan Pengurusan Pangkalan Data

Program pemantauan yang berkesan memerlukan sistem pangkalan data yang teguh yang menyusun maklumat peralatan, data pengukuran dan hasil analisis dalam format yang boleh diakses untuk membuat keputusan.

Struktur Hierarki Peralatan:

• Pengenalan aras kapal
• Klasifikasi sistem (pendorong, elektrik, tambahan)
• Pengkategorian jenis peralatan
• Perincian tahap komponen
• Definisi titik ukuran

Jenis Data dan Organisasi:

• Penyimpanan bentuk gelombang masa
• Pengarkiban spektrum frekuensi
• Trend parameter statistik
• Rekod keadaan operasi
• Penyepaduan sejarah penyelenggaraan

Pemilihan Peralatan dan Pembangunan Program

Program pemantauan yang berjaya memerlukan pemilihan peralatan dan parameter pengukuran yang sistematik berdasarkan analisis kritikal, akibat kegagalan dan keberkesanan diagnostik.

Faktor Penilaian Kritikal:

• Kesan keselamatan kegagalan peralatan
• Akibat ekonomi daripada masa henti
• Ketersediaan alat ganti
• Membaiki kerumitan dan tempoh
• Kekerapan kegagalan sejarah

Pemilihan Parameter Pengukuran:

• Julat kekerapan untuk kerosakan yang dijangkakan
• Arah pengukuran (jejarian, paksi)
• Lokasi dan kuantiti penderia
• Kadar pensampelan dan resolusi data

Perancangan dan Penjadualan Pengukuran

Penjadualan pengukuran yang sistematik memastikan pengumpulan data yang konsisten sambil mengoptimumkan penggunaan sumber dan meminimumkan gangguan operasi.

Garis Panduan Kekerapan Pengukuran:

Penetapan Tahap Penggera dan Penubuhan Garis Dasar

Konfigurasi penggera yang betul menghalang kedua-dua penggera palsu dan keadaan kesalahan terlepas sambil memberikan pemberitahuan tepat pada masanya tentang masalah yang sedang berkembang.

Prosedur Penubuhan Baseline:

1. Kumpulkan berbilang ukuran semasa keadaan operasi yang baik
2. Sahkan parameter operasi yang konsisten (beban, kelajuan, suhu)
3. Kira parameter statistik (min, sisihan piawai)
4. Wujudkan tahap penggera menggunakan kaedah statistik
5. Dokumen syarat dan andaian garis dasar

Kaedah Tetapan Tahap Penggera:

• Kaedah statistik (min + 3σ)
• Had berasaskan standard (zon ISO)
• Ambang berasaskan pengalaman
• Kriteria khusus komponen

Analisis Trend dan Pengesanan Perubahan

Analisis arah aliran mengenal pasti perubahan beransur-ansur dalam keadaan peralatan yang menunjukkan masalah berkembang sebelum ia mencapai tahap kritikal. Analisis arah aliran yang berkesan memerlukan prosedur pengukuran yang konsisten dan tafsiran statistik yang betul.

Parameter Arah Aliran:

• Tahap getaran keseluruhan
• Komponen frekuensi tertentu
• Ukuran statistik (faktor puncak, kurtosis)
• Parameter sampul surat

Kaedah Pengesanan Perubahan:

• Kawalan proses statistik
• Analisis regresi
• Teknik jumlah kumulatif
• Algoritma pengecaman corak

5.3 Sistem Teknikal dan Perisian

Pemantauan getaran marin moden bergantung pada sistem perkakasan dan perisian bersepadu yang menyediakan pengumpulan data automatik, analisis dan keupayaan pelaporan yang direka khusus untuk aplikasi maritim.

Seni Bina Sistem Mudah Alih

Sistem pemantauan getaran mudah alih menawarkan fleksibiliti untuk tinjauan jentera yang komprehensif sambil mengekalkan keupayaan analisis profesional yang sesuai untuk persekitaran marin.

Komponen Teras:

• Pengumpul data lasak
• Pelbagai jenis dan kabel sensor
• Perisian analisis dan pelaporan
• Sistem pengurusan pangkalan data
• Antara muka komunikasi

Keperluan Khusus Laut:

• Operasi yang selamat secara intrinsik
• Rintangan suhu dan kelembapan
• Imuniti kejutan dan getaran
• Hayat bateri yang panjang
• Antara muka pengguna yang intuitif

Sistem Pemantauan Kekal

Sistem pemantauan kekal menyediakan pengawasan berterusan peralatan kritikal dengan pengumpulan data automatik, pemprosesan dan keupayaan penjanaan penggera.

Seni Bina Sistem:

• Rangkaian sensor yang diedarkan
• Unit pemprosesan tempatan
• Stesen pemantauan pusat
• Infrastruktur komunikasi
• Keupayaan capaian jauh

Faedah Sistem Kekal:

• Pemantauan keadaan berterusan
• Penjanaan penggera automatik
• Keadaan pengukuran yang konsisten
• Pemeliharaan data sejarah
• Integrasi dengan sistem kapal

Keperluan dan Keupayaan Perisian

Perisian pemantauan mesti menyediakan keupayaan analisis yang komprehensif sambil kekal boleh diakses oleh jurutera marin dengan pelbagai tahap kepakaran getaran.

Ciri Perisian Penting:

• Analisis berbilang domain (masa, kekerapan, pesanan)
• Algoritma pengesanan kesalahan automatik
• Format pelaporan yang boleh disesuaikan
• Analisis dan ramalan trend
• Penyepaduan pangkalan data

Keperluan Antara Muka Pengguna:

• Persembahan data grafik
• Panduan sistem pakar
• Papan pemuka boleh disesuaikan
• Keserasian peranti mudah alih
• Sokongan berbilang bahasa

6. Diagnostik Peralatan Marin Berputar

6.1 Ciri-ciri Getaran Komponen Jentera

Komponen jentera yang berbeza menghasilkan tandatangan getaran ciri yang membolehkan penganalisis terlatih mengenal pasti masalah tertentu dan menilai keterukan mereka. Memahami tandatangan ini membentuk asas diagnostik getaran yang berkesan dalam aplikasi marin.

Diagnostik Galas Elemen Bergolek

Galas elemen bergolek mewakili komponen kritikal dalam jentera marin, dan keadaannya memberi kesan ketara kepada kebolehpercayaan peralatan. Kecacatan galas menghasilkan corak getaran tersendiri yang boleh dikenal pasti dan dijejaki oleh penganalisis.

Kekerapan Kecacatan Galas: Setiap geometri galas menjana frekuensi kerosakan tertentu apabila kecacatan berkembang:

Di mana: N = bilangan elemen bergolek, d = diameter elemen bergolek, D = diameter pic, φ = sudut sentuhan

Peringkat Penilaian Keadaan Galas:

1. Peringkat 1 - Permulaan: Peningkatan sedikit dalam lantai hingar frekuensi tinggi
2. Peringkat 2 - Pembangunan: Kekerapan galas diskret muncul
3. Peringkat 3 - Kemajuan: Harmonik dan jalur sisi berkembang
4. Peringkat 4 - Lanjutan: Subharmonik dan modulasi meningkat
5. Peringkat 5 - Akhir: Getaran rawak jalur lebar mendominasi

Analisis Plain Bearing (Journal Bearing).

Galas biasa dalam aplikasi marin, terutamanya dalam enjin diesel besar dan mesin turbo, mempamerkan mod kegagalan dan ciri getaran yang berbeza berbanding dengan galas elemen bergolek.

Masalah Galas Biasa Biasa:

• Pusaran Minyak: Berlaku pada kira-kira 0.4-0.48× RPM
• Cambuk minyak: Kekerapan mengunci kepada kelajuan kritikal pertama
• Pakai Galas: Meningkatkan getaran segerak (1× RPM)
• salah jajaran: Mencipta komponen 2× RPM

Diagnostik Sistem Gear

Sistem gear dalam aplikasi marin termasuk gear pengurangan utama, kotak gear tambahan, dan pelbagai kereta api pandu. Masalah gear menghasilkan corak frekuensi ciri yang berkaitan dengan jaringan gigi dan pengagihan beban.

Frekuensi Gear Asas:

• Kekerapan Gear Mesh (GMF): Bilangan gigi × RPM ÷ 60
• Kekerapan jalur sisi: GMF ± frekuensi aci
• Kekerapan Gigi Memburu: Berkaitan dengan hubungan nombor gigi

Penunjuk Kerosakan Gear:

• Peningkatan amplitud GMF
• Pembangunan jalur sisi di sekitar GMF
• Generasi harmonik
• Corak modulasi

Dinamik Aci dan Rotor

Masalah berkaitan aci mencipta corak getaran yang mencerminkan keadaan mekanikal dan kelakuan dinamik pemasangan berputar.

Masalah Aci Biasa:

• Tidak seimbang: Getaran 1× RPM yang dominan
• Aci Tunduk/Bengkok: Komponen 1× dan 2× RPM
• Masalah Gandingan: 2× RPM getaran
• Kelonggaran: Berbilang harmonik RPM

Jenis dan Tandatangan Salah Jajaran:

Pendesak dan Getaran Berkaitan Aliran

Pam, kipas dan pemampat menjana getaran yang berkaitan dengan corak aliran bendalir dan keadaan pendesak. Sumber hidraulik atau aerodinamik ini mencipta corak frekuensi yang tersendiri.

Frekuensi Berkaitan Aliran:

• Kekerapan Lulus Bilah (BPF): Bilangan bilah × RPM ÷ 60
• Harmonik BPF: Menunjukkan gangguan aliran
• Komponen sub-segerak: Mungkin menunjukkan peronggaan atau peredaran semula

Masalah Khusus Pam:

• Peronggaan: Getaran frekuensi tinggi rawak
• Kerosakan pendesak: Peningkatan BPF dan harmonik
• Edaran semula: Getaran rawak frekuensi rendah
• Turbulensi Aliran: Peningkatan getaran jalur lebar

6.2 Pengesanan dan Pengenalpastian Kesalahan

Pengesanan kesalahan sistematik memerlukan penggabungan analisis spektrum dengan teknik domain masa, kaedah statistik dan pengecaman corak untuk mengenal pasti masalah yang sedang berkembang dan menilai keterukan mereka dengan tepat.

Analisis Spektrum untuk Pengesanan Kesalahan

Analisis domain frekuensi menyediakan alat utama untuk mengenal pasti jenis kerosakan tertentu dengan mendedahkan komponen frekuensi ciri yang dikaitkan dengan mod kegagalan yang berbeza.

Analisis Harmonik: Banyak kerosakan jentera menghasilkan siri harmonik yang membantu mengenal pasti punca dan keterukan masalah:

• Tidak seimbang: Kebanyakannya 1× RPM dengan harmonik minimum
• salah jajaran: 2× RPM yang kuat dengan potensi harmonik 3× dan 4×
• Kelonggaran: Berbilang harmonik (sehingga 10× RPM atau lebih tinggi)
• Gosok: Harmonik pecahan (0.5×, 1.5×, 2.5× RPM)

Analisis jalur sisi: Kesan modulasi mencipta jalur sisi di sekitar frekuensi utama yang menunjukkan mekanisme kerosakan tertentu:

• Masalah gigi gear mencipta jalur sisi di sekitar frekuensi jaringan
• Kecacatan perlumbaan galas memodulasi resonans frekuensi tinggi
• Masalah elektrik mencipta jalur sisi sekitar frekuensi talian

Teknik Analisis Masa-Domain

Analisis domain masa melengkapkan analisis frekuensi dengan mendedahkan ciri isyarat yang tidak jelas dalam data spektrum, terutamanya untuk fenomena impulsif atau sementara.

Analisis Bentuk Gelombang:

• sinusoidal: Menunjukkan pengujaan berkala mudah (tidak seimbang)
• Dipotong/Dipotong: Mencadangkan kesan atau masalah pelepasan
• Termodulat: Menunjukkan variasi amplitud atau frekuensi
• rawak: Menunjukkan pengujaan bergelora atau stokastik

Parameter Statistik untuk Pengesanan Kerosakan:

• Faktor Puncak: Nisbah puncak/RMS menunjukkan kepantasan isyarat
• Kurtosis: Statistik detik keempat sensitif kepada kesan
• Kecondongan: Statistik detik ketiga yang menunjukkan asimetri
• Arah Aliran RMS: Perubahan kandungan tenaga keseluruhan

Analisis Sampul untuk Diagnostik Galas

Analisis sampul surat (penyahmodulatan amplitud) mengekstrak maklumat modulasi daripada isyarat frekuensi tinggi, menjadikannya amat berkesan untuk mengesan kecacatan galas elemen gelek yang menghasilkan kesan berkala.

Proses Analisis Sampul:

1. Penapis laluan jalur di sekitar resonans struktur (biasanya 1-5 kHz)
2. Gunakan pengesanan sampul surat (transformasi atau pembetulan Hilbert)
3. Penapis laluan rendah isyarat sampul surat
4. Lakukan analisis FFT pada sampul surat
5. Kenal pasti frekuensi kerosakan galas dalam spektrum sampul surat

Kelebihan Analisis Sampul:

• Kepekaan yang dipertingkatkan kepada kerosakan galas awal
• Mengurangkan gangguan daripada sumber getaran lain
• Menyediakan pengenalpastian kekerapan kerosakan galas yang jelas
• Mendayakan penilaian keterukan kerosakan

Pengecaman Corak Lanjutan

Sistem diagnostik moden menggunakan algoritma pengecaman corak canggih yang secara automatik mengklasifikasikan jenis kerosakan dan menilai tahap keterukan berdasarkan corak yang dipelajari dan pengetahuan pakar.

Pendekatan Pembelajaran Mesin:

• Rangkaian Neural: Ketahui corak kerosakan yang kompleks daripada data latihan
• Mesin Vektor Sokongan: Kelaskan kesalahan menggunakan sempadan keputusan yang optimum
• Pokok Keputusan: Menyediakan prosedur pengenalan kesalahan logik
• Logik Kabur: Mengendalikan ketidakpastian dalam pengelasan kerosakan

Sistem Pakar: Menggabungkan pengetahuan domain daripada penganalisis berpengalaman untuk membimbing pengesanan kesalahan automatik dan memberikan alasan diagnostik.

6.3 Penilaian Keterukan Kerosakan

Menentukan keterukan kerosakan membolehkan keutamaan tindakan penyelenggaraan dan anggaran baki hayat peralatan, faktor kritikal dalam operasi marin di mana masa henti yang tidak dirancang boleh membawa akibat yang teruk.

Metrik Keterukan Kuantitatif

Penilaian keterukan yang berkesan memerlukan metrik kuantitatif yang mengaitkan ciri getaran dengan keadaan komponen sebenar dan baki hayat berguna.

Metrik Berasaskan Amplitud:

• Amplitud kekerapan kerosakan relatif kepada garis dasar
• Kadar amplitud meningkat dari semasa ke semasa
• Nisbah kekerapan kerosakan kepada getaran keseluruhan
• Perbandingan dengan had keterukan yang ditetapkan

Petunjuk Keterukan Statistik:

• Trend kemajuan faktor puncak
• Corak perkembangan Kurtosis
• Perubahan parameter sampul surat
• Pengubahsuaian pengedaran spektrum

Pemodelan Prognostik

Model prognostik meramalkan baki hayat berguna dengan menganalisis arah aliran keadaan semasa dan menggunakan model degradasi berasaskan fizik atau dipacu data.

Kaedah Analisis Arah Aliran:

• Regresi Linear: Arah aliran ringkas untuk kemerosotan yang mantap
• Model Eksponen: Mempercepatkan corak degradasi
• Model Undang-undang Kuasa: Kadar degradasi berubah-ubah
• Pemasangan Polinomial: Trajektori degradasi kompleks

Model Berasaskan Fizik: Menggabungkan mekanisme degradasi asas untuk meramalkan perkembangan kerosakan berdasarkan keadaan operasi dan sifat bahan.

Model Terpacu Data: Gunakan data kegagalan sejarah dan ukuran semasa untuk meramalkan baki hayat tanpa pemodelan fizik yang jelas.

Sokongan Keputusan Penyelenggaraan

Hasil diagnostik mesti diterjemahkan ke dalam cadangan penyelenggaraan yang boleh diambil tindakan yang mempertimbangkan kekangan operasi, ketersediaan alat ganti dan keperluan keselamatan.

Faktor Keputusan:

• Tahap keterukan kerosakan semasa
• Kadar degradasi yang diramalkan
• Akibat operasi kegagalan
• Ketersediaan tetingkap penyelenggaraan
• Alat ganti dan ketersediaan sumber

Tindakan yang Disyorkan mengikut Keterukan:

7. Pelarasan dan Penalaan Getaran

7.1 Penjajaran Aci

Penjajaran aci yang betul mewakili salah satu faktor paling kritikal yang mempengaruhi kebolehpercayaan peralatan marin dan tahap getaran. Penyelewengan menghasilkan daya yang berlebihan, mempercepatkan haus dan menghasilkan tandatangan getaran ciri yang mudah dikesan oleh sistem diagnostik.

Asas Penjajaran Aci

Penjajaran aci memastikan elemen berputar yang disambungkan beroperasi dengan garis tengahnya bertepatan di bawah keadaan operasi biasa. Persekitaran marin memberikan cabaran unik termasuk kesan terma, pesongan badan kapal, dan penyelesaian asas yang merumitkan prosedur penjajaran.

Jenis salah jajaran:

• Penyelewengan (Offset) Selari: Garis tengah aci kekal selari tetapi disesarkan
• Penyelewengan sudut: Garis tengah aci bersilang pada satu sudut
• Penyelewengan Gabungan: Gabungan keadaan selari dan sudut
• Penjajaran paksi: Kedudukan paksi yang salah antara komponen berganding

Pengesanan Penyelewengan Statik dan Dinamik

Penyelewengan Statik merujuk kepada keadaan penjajaran yang diukur apabila peralatan tidak beroperasi. Prosedur penjajaran tradisional memberi tumpuan kepada keadaan statik menggunakan penunjuk dail atau sistem penjajaran laser.

Penyelewengan Dinamik mewakili keadaan penjajaran operasi sebenar, yang mungkin berbeza dengan ketara daripada penjajaran statik disebabkan oleh pertumbuhan haba, pergerakan asas dan daya operasi.

Kaedah Pengesanan Berasaskan Getaran:

• Komponen getaran 2× RPM tinggi
• Fasa perhubungan merentas gandingan
• Corak getaran arah
• Perubahan getaran bergantung pada beban

Kaedah Pengukuran dan Had Ketepatan

Prosedur penjajaran marin moden menggunakan sistem pengukuran berasaskan laser yang memberikan ketepatan dan dokumentasi yang unggul berbanding kaedah penunjuk dail tradisional.

Kelebihan Sistem Penjajaran Laser:

• Ketepatan ukuran yang lebih tinggi (±0.001 inci biasa)
• Maklum balas masa nyata semasa pelarasan
• Pengiraan automatik pergerakan pembetulan
• Dokumentasi dan pelaporan digital
• Mengurangkan masa persediaan dan kerumitan

Faktor Ketepatan Pengukuran:

• Kestabilan asas semasa pengukuran
• Kestabilan suhu
• Gandingan kesan fleksibiliti
• Status penentukuran instrumen

Pengesanan dan Pembetulan Kaki Lembut

Keadaan kaki lembut berlaku apabila kaki pelekap jentera tidak membuat sentuhan yang betul dengan permukaan asas, mewujudkan keadaan sokongan berubah-ubah yang menjejaskan ciri penjajaran dan getaran.

Jenis Kaki Lembut:

• Kaki Lembut Selari: Kaki digantung di atas asas
• Kaki Lembut Sudut: herotan rangka mesin
• Kaki Lembut Teraruh: Dihasilkan oleh bolt yang terlalu ketat
• Kaki Lembut Springing: Isu pematuhan yayasan

Kaedah Pengesanan:

• Longgar dan pengukuran bolt sistematik
• Pengukuran tolok feeler
• Pengukuran laser perubahan kedudukan
• Analisis getaran resonans pelekap

8. Perspektif Masa Depan dalam Diagnostik Getaran

8.1 Trend Teknologi Semasa

Bidang diagnostik getaran marin terus berkembang pesat, didorong oleh kemajuan dalam teknologi penderia, keupayaan pemprosesan isyarat, kecerdasan buatan dan penyepaduan dengan sistem pengurusan kapal yang lebih luas. Memahami trend ini membantu jurutera marin bersedia untuk keupayaan diagnostik masa depan dan merancang pelaburan teknologi.

Teknologi Sensor Termaju

Penderia generasi akan datang menawarkan keupayaan yang dipertingkatkan yang mengatasi batasan tradisional sambil menyediakan kemungkinan pengukuran baharu untuk aplikasi marin.

Rangkaian Penderia Wayarles: Hilangkan keperluan untuk kabel yang meluas sambil menyediakan penempatan sensor yang fleksibel dan mengurangkan kos pemasangan. Penderia wayarles moden menawarkan:

• Hayat bateri yang panjang (biasa 5+ tahun)
• Protokol komunikasi yang mantap
• Keupayaan pengkomputeran tepi
• Topologi rangkaian penyusunan sendiri
• Penyulitan untuk keselamatan data

Sensor Berasaskan MEMS: Sistem mikro-elektromekanikal menyediakan penyelesaian penderiaan padat, kos efektif dengan keupayaan pemprosesan isyarat bersepadu.

Penderia Gentian Optik: Menawarkan imuniti kepada gangguan elektromagnet dan keselamatan intrinsik dalam persekitaran berbahaya sambil mendayakan penderiaan teragih sepanjang gentian.

Kecerdasan Buatan dan Pembelajaran Mesin

Teknologi AI mengubah diagnostik getaran dengan mengautomasikan pengecaman corak, mendayakan analitik ramalan dan menyediakan sistem sokongan keputusan pintar.

Aplikasi Pembelajaran Mendalam:

• Pengelasan kerosakan automatik daripada data getaran mentah
• Pengesanan anomali dalam set data berbilang dimensi yang kompleks
• Pemodelan prognostik untuk baki ramalan hayat berguna
• Pengecaman corak dalam persekitaran marin yang bising

Teknologi Kembar Digital: Mencipta perwakilan maya peralatan fizikal yang menggabungkan data penderia masa nyata dengan model berasaskan fizik untuk membolehkan:

• Penilaian keadaan masa nyata
• Simulasi dan ujian senario
• Pengoptimuman strategi penyelenggaraan
• Platform latihan dan pendidikan

Pengkomputeran Tepi dan Penyepaduan Awan

Sistem diagnostik moden menggunakan seni bina pengkomputeran teragih yang mengimbangi keperluan pemprosesan masa nyata dengan keupayaan analisis yang komprehensif.

Faedah Pengkomputeran Tepi:

• Mengurangkan keperluan jalur lebar komunikasi
• Penjanaan penggera masa nyata
• Operasi berterusan semasa gangguan komunikasi
• Privasi data dan peningkatan keselamatan

Kelebihan Integrasi Awan:

• Kapasiti storan dan pemprosesan yang tidak terhad
• Analisis dan penanda aras seluruh kumpulan
• Keupayaan sokongan pakar jauh
• Kemas kini dan penambahbaikan algoritma berterusan

8.2 Integrasi dengan Sistem Pengurusan Kapal

Sistem diagnostik getaran masa hadapan akan disepadukan dengan lancar dengan platform pengurusan kapal yang lebih luas, memberikan kesedaran keadaan holistik dan membolehkan pembuatan keputusan penyelenggaraan autonomi.

Pemantauan Keadaan Bersepadu

Sistem pemantauan keadaan yang komprehensif menggabungkan analisis getaran dengan teknik diagnostik lain untuk menyediakan penilaian kesihatan peralatan yang lengkap.

Penyepaduan Berbilang Parameter:

• Analisis getaran untuk keadaan mekanikal
• Termografi untuk penilaian keadaan terma
• Analisis minyak untuk pelinciran dan pemantauan haus
• Ujian ultrasonik untuk integriti struktur
• Pemantauan prestasi untuk kecekapan operasi

Teknik Percantuman Data: Algoritma lanjutan menggabungkan pelbagai jenis sensor untuk memberikan penilaian keadaan yang lebih dipercayai daripada teknik individu sahaja.

Integrasi Sistem Autonomi

Apabila industri maritim bergerak ke arah operasi autonomi, sistem diagnostik getaran mesti menyediakan keupayaan pemantauan keadaan yang boleh dipercayai dan berdikari.

Ciri Diagnostik Autonomi:

• Sistem penderia penentukuran sendiri
• Diagnosis kerosakan automatik dan penilaian keterukan
• Penjadualan penyelenggaraan ramalan
• Penyelarasan tindak balas kecemasan
• Pengesyoran pengoptimuman prestasi

Integrasi Sokongan Keputusan:

• Penilaian dan pengurusan risiko
• Pengoptimuman peruntukan sumber
• Pertimbangan perancangan misi
• Antara muka sistem keselamatan

Evolusi Kawal Selia dan Piawaian

Organisasi maritim antarabangsa terus membangunkan piawaian dan peraturan yang menggabungkan teknologi diagnostik termaju sambil memastikan keselamatan dan perlindungan alam sekitar.

Piawaian Baru Muncul:

• Keperluan keselamatan siber untuk sistem bersambung
• Perkongsian data dan piawaian kebolehoperasian
• Prosedur pensijilan sistem autonomi
• Integrasi pemantauan alam sekitar