ISO 2041: Mekanisk vibrasjon, støt og tilstandsovervåking – Vokabular

Sammendrag

ISO 2041 er hovedvokabularstandarden for hele feltet vibrasjons-, støt- og tilstandsovervåking. Omfanget er mye bredere enn standarder som ISO 1940-2, som kun fokuserer på balansering. ISO 2041 fungerer som en omfattende ordbok som gir presise definisjoner for tusenvis av begreper som brukes på tvers av alle relaterte disipliner, inkludert måling, analyse, testing og diagnostikk. Formålet er å etablere et felles, entydig språk for å sikre tydelig kommunikasjon mellom fagfolk innen disse sammenkoblede feltene.

Innholdsfortegnelse (konseptuell struktur)

Standarden er organisert som en stor ordliste, med termer gruppert i en rekke tematiske seksjoner for å hjelpe med å finne og forstå relaterte konsepter. Hovedseksjonene inkluderer:

1. 1. Grunnleggende konsepter:

   Denne delen legger grunnlaget for hele feltet ved å definere dets mest grunnleggende fysiske konsepter. Den definerer formelt Vibrasjoner som variasjonen over tid av størrelsen på en mengde som beskriver bevegelsen eller posisjonen til et mekanisk system, når størrelsen vekselvis er større og mindre enn en gjennomsnittsverdi. Det skiller dette fra Sjokk, som er en forbigående hendelse, og Oscillasjon, den generelle betegnelsen for enhver mengde som varierer på denne måten. Avgjørende er det at den også definerer de grunnleggende fysiske egenskapene som styrer vibrasjonsoppførselen til ethvert system: Masse (treghet), egenskapen som motstår akselerasjon; Stivhet (fjær), egenskapen som motstår deformasjon; og Demping, egenskapen som avleder energi fra systemet, noe som får oscillasjoner til å avta. Konseptet med Frihetsgrader introduseres også, som definerer antallet uavhengige koordinater som kreves for å beskrive systemets bevegelse.

2. 2. Parametre for vibrasjon og støt:

   Dette kapittelet definerer de viktigste størrelsene som brukes til å måle og beskrive vibrasjonsbevegelse. Det gir formelle definisjoner for de viktigste egenskapene til en oscillasjon. Hyppighet er definert som antall sykluser av en periodisk bevegelse som oppstår i en tidsenhet (målt i Hertz, Hz). Amplitude er den maksimale verdien av den oscillerende mengden. Standarden tydeliggjør deretter de tre primære bevegelsesparametrene: Forskyvning (hvor langt noe beveger seg), Hastighet (hvor raskt den beveger seg), og Akselerasjon (hastighetsendringsraten, som er relatert til kreftene som virker på systemet). Denne delen definerer også presist de ulike måtene amplitude kvantifiseres for et signal: Topp-til-topp (den totale avviket fra den maksimale positive til den maksimale negative verdien), Topp (maksimalverdien fra null), og RMS (rotmiddelkvadrat), som er den vanligste metrikken for generell vibrasjon, ettersom den er relatert til signalets energiinnhold.

3. 3. Instrumentering og måling:

   Denne delen fokuserer på terminologien til utstyret som brukes til å fange opp vibrasjonssignaler. Den definerer en Transduser (eller sensor) som en enhet designet for å konvertere en mekanisk mengde (vibrasjon) til et elektrisk signal. Den definerer deretter de vanligste typene transdusere som brukes i maskinovervåking: Akselerometer, som er en kontaktsensor som måler akselerasjon og er den mest allsidige og vanlige sensortypen; og Nærhetssonde (eller virvelstrømssonde), som er en berøringsfri sensor som måler den relative forskyvningen mellom sonden og et ledende mål, vanligvis en roterende aksel. Avsnittet definerer også tilhørende instrumenter, som signalforsterkere, filtre og datainnsamlingsmaskinvare og -programvare (analysatorer) brukes til å behandle og vise signalene.

4. 4. Signalbehandling og -analyse:

   Dette kapittelet definerer vokabularet for de matematiske teknikkene som brukes til å transformere rå vibrasjonsdata til diagnostisk informasjon. Det definerer de to primære analysedomenene: Tidsbølgeform, som er et plott av amplitude versus tid, og Spektrum (eller frekvensdomeneplott), som viser amplitude versus frekvens. Standarden definerer Spektralanalyse som prosessen med å dekomponere et tidssignal til dets bestanddeler. Den matematiske algoritmen som brukes til å gjøre dette er FFT (rask Fourier-transformasjon)Denne delen definerer også viktige spektrale funksjoner som Harmoniske (heltallsmultipler av en grunnfrekvens) og Sidebånd (frekvenser som opptrer rundt en senterfrekvens). I tillegg definerer den kritiske konsepter for digital signalbehandling, som for eksempel Aliasing (en form for forvrengning som oppstår hvis samplingsfrekvensen er for lav) og Vindusbygging (anvendelsen av en matematisk funksjon for å redusere en feil kjent som spektral lekkasje).

5. 5. Systemegenskaper (modalanalyse):

   Denne delen definerer terminologien som brukes for å beskrive de iboende dynamiske egenskapene til en mekanisk struktur. Den definerer Naturfrekvens som en frekvens der et system vil vibrere hvis det forstyrres fra sin likevektsposisjon og deretter får bevege seg fritt. Når en ekstern tvangsfrekvens sammenfaller med en naturlig frekvens, oppstår fenomenet Resonans oppstår, som er definert som en tilstand med maksimal vibrasjonsamplitude. Denne delen definerer også begrepene som brukes i eksperimentell modalanalyse, for eksempel Modusform (det karakteristiske nedbøyningsmønsteret til en struktur ved en spesifikk egenfrekvens) og Frekvensresponsfunksjon (FRF), som er en måling som karakteriserer input-output-forholdet til et system og brukes til å identifisere dets naturlige frekvenser og dempningsegenskaper.

6. 6. Tilstandsovervåking og diagnostikk:

   Dette siste kapittelet definerer begrepene knyttet til den praktiske anvendelsen av vibrasjonsanalyse for maskinvedlikehold. Det definerer Tilstandsovervåking som prosessen med å overvåke en tilstandsparameter i maskineri (i dette tilfellet vibrasjon) for å identifisere en betydelig endring som indikerer en utviklende feil. Byggende på dette, Diagnostikk er definert som prosessen med å bruke de overvåkede dataene til å identifisere den spesifikke feilen, dens plassering og alvorlighetsgrad. Standarden introduserer også det mer avanserte konseptet med Prognoser, som er prosessen med å forutsi maskinens fremtidige tilstand og dens gjenværende levetid. Den gir også definisjoner for viktige diagnostiske indikatorer som beregnes fra vibrasjonssignalet, for eksempel Crest-faktor og Kurtose, som er statistiske målinger som brukes til å oppdage tidlige lager- og girfeil.

Nøkkelbetydning

• Tverrfaglig kommunikasjon: Det gir et felles språk for maskiningeniører, pålitelighetsspesialister, teknikere og akademikere for å kommunisere effektivt.
• Støttedokument: Det er hovedreferansen for terminologi som brukes i nesten alle andre ISO-standarder knyttet til vibrasjons- og tilstandsovervåking. Når en annen standard bruker et begrep som «vibrasjonsalvorlighetsgrad», er det formelt definert i ISO 2041.
• Utdanningsgrunnlag: For alle som lærer seg vibrasjonsanalyse, representerer denne standarden den autoritative kilden for korrekt terminologi og definisjoner.

← Tilbake til hovedindeksen