Vibrasjonsanalyse med Balanset-1A: En nybegynnerguide til spektrumdiagnostikk

Introduksjon: Fra balansering til diagnostikk – Få vibrasjonsanalysatorens fulle potensial ut av det

Balanset-1A-enheten er først og fremst kjent som et effektivt verktøy for dynamisk balansering. Imidlertid strekker dens funksjoner seg langt utover det, noe som gjør den til en kraftig og tilgjengelig vibrasjonsanalysator. Utstyrt med følsomme sensorer og programvare for Fast Fourier Transform (FFT) spektralanalyse, er Balanset-1A et utmerket instrument for omfattende vibrasjonsanalyse. Denne veiledningen bygger bro over gapet som er igjen i den offisielle håndboken, og forklarer hva vibrasjonsdataene avslører om maskinens helse.

Denne veiledningen er strukturert sekvensielt for å lede deg fra det grunnleggende til praktisk anvendelse:

• Del 1 vil legge det teoretiske grunnlaget, og enkelt og tydelig forklare hva vibrasjon er, hvordan spektralanalyse (FFT) fungerer, og hvilke spektrale parametere som er viktige for en diagnostiker.
• Avsnitt 2 vil gi trinnvise instruksjoner for å oppnå vibrasjonsspektre av høy kvalitet og pålitelighet ved bruk av Balanset-1A-enheten i forskjellige moduser, med fokus på praktiske nyanser som ikke er beskrevet i standardinstruksjonen.
• Del 3 er kjernen i artikkelen. Her vil «fingeravtrykkene» – karakteristiske spektrale tegn på de vanligste feilene: ubalanse, feiljustering, mekanisk løshet og lagerfeil – bli grundig analysert.
• Del 4 vil integrere den tilegnede kunnskapen i et enhetlig system, og gi praktiske anbefalinger for implementering av overvåking og en enkel beslutningsalgoritme.

Ved å mestre materialet i denne artikkelen, vil du kunne bruke Balanset-1A ikke bare som en balanseringsenhet, men også som et fullverdig diagnostisk kompleks på inngangsnivå, slik at du kan identifisere problemer tidlig, forhindre kostbare ulykker og øke påliteligheten til driftsutstyret ditt betydelig.

Seksjon 1: Grunnleggende prinsipper for vibrasjons- og spektralanalyse (FFT)

1.1. Hva er vibrasjon, og hvorfor er det viktig?

Alt roterende utstyr, enten det er en pumpe, vifte eller elektrisk motor, skaper vibrasjoner under drift. Vibrasjon er den mekaniske svingningen til en maskin eller dens individuelle deler i forhold til deres likevektsposisjon. I en ideell, fullt funksjonell tilstand genererer en maskin et lavt og stabilt vibrasjonsnivå – dette er dens normale «driftsstøy». Men etter hvert som feil oppstår og utvikler seg, begynner denne vibrasjonsbakgrunnen å endre seg.

Vibrasjon er mekanismens strukturs reaksjon på sykliske eksiterende krefter. Kildene til disse kreftene kan være svært forskjellige:

• Sentrifugalkraft på grunn av ubalanse i rotoren: Oppstår på grunn av ujevn fordeling av masse i forhold til rotasjonsaksen. Dette er det såkalte «tunge punktet», som under rotasjon skaper en kraft som overføres til lagrene og maskinhuset.
• Krefter assosiert med geometriske unøyaktigheter: Feiljustering av koblede aksler, akselbøyning, feil i girkassens tannprofiler – alt dette skaper sykliske krefter som forårsaker vibrasjon.
• Aerodynamiske og hydrodynamiske krefter: Oppstår under rotasjon av løpehjul i vifter, røykavsug, pumper og turbiner.
• Elektromagnetiske krefter: Karakteristisk for elektriske motorer og generatorer, og kan for eksempel være forårsaket av viklingsasymmetri eller tilstedeværelse av korte viklinger.

Hver av disse kildene skaper vibrasjoner med unike egenskaper. Det er derfor vibrasjonsanalyse er et så kraftig diagnostisk verktøy. Ved å måle og analysere vibrasjoner kan vi ikke bare si at «maskinen vibrerer sterkt», men også, med høy sannsynlighet, bestemme den underliggende årsaken. Denne avanserte diagnostiske funksjonen er avgjørende for ethvert moderne vedlikeholdsprogram.

1.2. Fra tidssignal til spektrum: En enkel forklaring av FFT

En vibrasjonssensor (akselerometer), montert på lagerhuset, konverterer mekaniske svingninger til et elektrisk signal. Hvis dette signalet vises på en skjerm som en funksjon av tid, får vi et tidssignal eller en bølgeform. Denne grafen viser hvordan vibrasjonsamplituden endres i hvert øyeblikk.

For et enkelt tilfelle, som ren ubalanse, vil tidssignalet se ut som en glatt sinuskurve. I virkeligheten påvirkes imidlertid en maskin nesten alltid av flere eksiterende krefter samtidig. Som et resultat er tidssignalet en kompleks, tilsynelatende kaotisk kurve, hvorfra det er praktisk talt umulig å utvinne nyttig diagnostisk informasjon.

Det er her et matematisk verktøy kommer til unnsetning – Fast Fourier Transform (FFT). Det kan forestilles som et magisk prisme for vibrasjonssignaler.

Tenk deg at et komplekst tidssignal er en stråle av hvitt lys. Det virker enhetlig og umulig å skille fra hverandre for oss. Men når denne strålen passerer gjennom et glassprisme, brytes den ned i sine bestanddeler – rød, oransje, gul og så videre – og danner en regnbue. FFT gjør det samme med et vibrasjonssignal: den tar en kompleks kurve fra tidsdomenet og dekomponerer den til enkle sinusformede komponenter, som hver har sin egen frekvens og amplitude.

Resultatet av denne transformasjonen vises på en graf som kalles et vibrasjonsspektrum. Spekteret er det viktigste arbeidsverktøyet for alle som utfører vibrasjonsanalyse. Det lar deg se hva som er skjult i tidssignalet: hvilke "rene" vibrasjoner som utgjør maskinens totale støy.

1.3. Viktige spektrumparametere å forstå

Vibrasjonsspekteret du vil se på Balanset-1A-skjermen i modusene «Vibrometer» eller «Diagram» har to akser, noe som er helt nødvendig for diagnostikk.

Horisontal akse (X): Frekvens

Denne aksen viser hvor ofte oscillasjoner oppstår, og måles i Hertz (Hz). 1 Hz er én fullstendig oscillasjon per sekund. Frekvensen er direkte relatert til vibrasjonskilden. Ulike mekaniske og elektriske komponenter i en maskin genererer vibrasjoner ved sine karakteristiske, forutsigbare frekvenser. Når vi kjenner frekvensen der en høy vibrasjonstopp observeres, kan vi identifisere årsaken – en spesifikk enhet eller defekt.

Rotasjonsfrekvens (1x): Dette er den viktigste frekvensen i all vibrasjonsdiagnostikk. Den tilsvarer rotasjonshastigheten til maskinens aksel. Hvis for eksempel en motoraksel roterer med 3000 omdreininger per minutt (o/min), vil rotasjonsfrekvensen være: f = 3000 o/min / 60 s/min = 50 Hz. Denne frekvensen er betegnet som 1x. Den fungerer som et referansepunkt for å identifisere mange andre defekter.

Vertikal akse (Y): Amplitude

Denne aksen viser intensiteten eller styrken til vibrasjonen ved hver spesifikke frekvens. I Balanset-1A-enheten måles amplituden i millimeter per sekund (mm/s), som tilsvarer rotmiddelkvadratverdien (RMS) av vibrasjonshastigheten. Jo høyere toppen i spekteret er, desto mer vibrasjonsenergi er konsentrert ved den frekvensen, og som regel desto mer alvorlig er den tilhørende feilen.

Harmoniske

Harmoniske er frekvenser som er heltallsmultipler av grunnfrekvensen. Grunnfrekvensen er oftest rotasjonsfrekvensen 1x. Dermed vil dens harmoniske være: 2x (andre harmoniske) = 2×1x, 3x (tredje harmoniske) = 3×1x, 4x (fjerde harmoniske) = 4×1x, og så videre. Tilstedeværelsen og den relative høyden av harmoniske bærer med seg viktig diagnostisk informasjon. For eksempel manifesterer ren ubalanse seg hovedsakelig ved 1x med svært lave harmoniske. Mekanisk løshet eller akselfeiljustering genererer imidlertid en hel "skog" av høye harmoniske (2x, 3x, 4x,...). Ved å analysere forholdet mellom amplituder mellom 1x og dens harmoniske, kan ulike typer feil skilles ut.

Del 2: Innhenting av et vibrasjonsspektrum ved bruk av Balanset-1A

Kvaliteten på diagnostikken avhenger direkte av kvaliteten på de opprinnelige dataene. Feil målinger kan føre til feilaktige konklusjoner, unødvendige reparasjoner eller, omvendt, til at man går glipp av en utviklende feil. Denne delen gir en praktisk veiledning for å samle inn nøyaktige og repeterbare data ved hjelp av enheten din.

2.1. Forberedelse til målinger: Nøkkelen til nøyaktige data

Før tilkobling av kabler og oppstart av programmet, må man være nøye med riktig installasjon av sensorer. Dette er det viktigste stadiet, som bestemmer påliteligheten til all påfølgende analyse.

Monteringsmetode: Balanset-1A leveres med magnetiske sensorbaser. Dette er en praktisk og rask monteringsmetode, men for at den skal være effektiv, må flere regler overholdes. Overflaten ved målepunktet må være:

• Rengjøre: Fjern smuss, rust og avskallende maling.
• Flat: Sensoren må ligge i flukt med hele magnetoverflaten. Ikke installer den på avrundede overflater eller bolthoder.
• Massiv: Målepunktet skal være en del av maskinens bærende konstruksjon (f.eks. lagerhus), ikke et tynt beskyttelsesdeksel eller en kjøleribbe.

For stasjonær overvåking eller for å oppnå maksimal nøyaktighet ved høye frekvenser, anbefales det å bruke en gjenget tilkobling (bolt) hvis maskinkonstruksjonen tillater det.

Sted: Krefter som oppstår under rotorens drift overføres til maskinhuset gjennom lagrene. Derfor er det beste stedet å installere sensorer i lagerhusene. Prøv å plassere sensoren så nærme lageret som mulig for å måle vibrasjon med minimal forvrengning.

Måleretning: Vibrasjon er en tredimensjonal prosess. For et fullstendig bilde av maskinens tilstand bør målinger tas i tre retninger:

• Radial horisontal (H): Vinkelrett på akselaksen, i horisontalplanet.
• Radial vertikal (V): Vinkelrett på akselaksen, i vertikalplanet.
• Aksial (A): Parallelt med akselaksen.

Som regel er konstruksjonens stivhet i horisontal retning lavere enn i vertikal retning, så vibrasjonsamplituden i horisontal retning er ofte høyest. Det er derfor den horisontale retningen ofte velges for innledende vurdering. Aksialvibrasjon bærer imidlertid med seg unik informasjon, kritisk viktig for å diagnostisere defekter som akselfeiljustering.

Balanset-1A er en tokanals enhet, som primært vurderes i manualen fra perspektivet til toplansbalansering. For diagnostikk åpner dette imidlertid for mye bredere muligheter. I stedet for å måle vibrasjon på to forskjellige lagre, kan begge sensorene kobles til samme lagerenhet, men i forskjellige retninger. For eksempel kan sensorkanal 1 installeres radielt (horisontalt), og sensorkanal 2 aksialt. Samtidig innsamling av spektre i to retninger muliggjør umiddelbar sammenligning av aksial og radial vibrasjon, som er en standardteknikk innen profesjonell diagnostikk for pålitelig feiljusteringsdeteksjon. Denne metoden utvider enhetens diagnostiske muligheter betydelig, og går utover det som er beskrevet i manualen.

2.2. Trinn for trinn: Bruk av «Vibrometer»-modus (F5) for rask vurdering

Denne modusen er utviklet for driftskontroll av de viktigste vibrasjonsparameterne og er ideell for rask vurdering av maskinens tilstand "på stedet". Fremgangsmåten for å innhente et spektrum i denne modusen er som følger:

1. Koble til sensorer: Installer vibrasjonssensorer på utvalgte punkter og koble dem til inngangene X1 og X2 på måleenheten. Koble laserturtelleren til inngangen X3 og fest en reflekterende markør på akselen.
2. Start programmet: I hovedvinduet til Balanset-1A klikker du på knappen «F5 – Vibrasjonsmåler».
3. Arbeidsvinduet åpnes (fig. 7.4 i håndboken). Den øvre delen viser digitale verdier: total vibrasjon (V1s), vibrasjon ved rotasjonsfrekvens (V1o), fase (F1) og rotasjonshastighet (N o/min).
4. Start måling: Klikk på «F9 - Kjør»-knappen. Programmet vil begynne å samle inn og vise data i sanntid.
5. Analyser spekteret: Nederst i vinduet er grafen «Vibrasjonsspektrum – kanal 1 og 2 (mm/s)». Dette er vibrasjonsspekteret. Den horisontale aksen viser frekvens i Hz, og den vertikale aksen viser amplitude i mm/s.

Denne modusen muliggjør den første, viktigste diagnostiske kontrollen, som anbefales selv i balanseringshåndboken. Sammenlign verdiene til V1s (total vibrasjon) og V1o (vibrasjon ved rotasjonsfrekvens 1x).

• Hvis V1s≈V1o, betyr det at mesteparten av vibrasjonsenergien er konsentrert ved rotasjonsfrekvensen. Hovedårsaken til vibrasjonen er mest sannsynlig ubalanse.
• Hvis V1s≫V1o, indikerer det at en betydelig del av vibrasjonen er forårsaket av andre kilder (feiljustering, løshet, lagerfeil osv.). I dette tilfellet vil ikke enkel balansering løse problemet, og en dypere analyse av spekteret er nødvendig.

2.3. Steg for steg: Bruk av «Diagrammer»-modus (F8) for detaljert analyse

For seriøs diagnostikk som krever en mer detaljert undersøkelse av spekteret, er "Diagrammer"-modus betydelig bedre. Den gir en større og mer informativ graf, noe som forenkler identifiseringen av topper og analysen av strukturen deres. Fremgangsmåten for å innhente et spektrum i denne modusen:

1. Koble til sensorene på samme måte som for "Vibrometer"-modus.
2. Startmodus: Klikk på knappen «F8 - Diagrammer» i hovedprogramvinduet.
3. Velg diagramtype: I det åpne vinduet (fig. 7.19 i manualen) vil det være en rad med knapper øverst. Klikk på "F5-Spektre (Hz)".
4. Vinduet for spektrumanalyse åpnes (fig. 7.23 i håndboken). Den øvre delen viser tidssignalet, og den nedre hoveddelen viser vibrasjonsspekteret.
5. Start måling: Klikk på «F9-Kjør»-knappen. Enheten vil utføre en måling og lage detaljerte grafer.

Spekteret som oppnås i denne modusen er mye mer praktisk for analyse. Du kan tydeligere se topper ved forskjellige frekvenser, evaluere høyden deres og identifisere harmoniske serier. Denne modusen anbefales for å diagnostisere feil beskrevet i neste avsnitt.

Del 3: Diagnostikk av typiske feil ved hjelp av vibrasjonsspektre (opptil 1000 Hz)

Denne delen er den praktiske kjernen i veiledningen. Her lærer vi å lese spektre og korrelere dem med spesifikke mekaniske problemer. For enkelhets skyld og rask orientering i felten er de viktigste diagnostiske indikatorene oppsummert i en konsolidert tabell. Den vil tjene som en rask referanse når man analyserer reelle data.

Tabell 3.1: Sammendrag av diagnostiske indikatorer

Feil	Primær spektral signatur	Typiske harmoniske	Merknader
Ubalanse	Høy amplitude ved 1× rotasjonsfrekvens	Lav	Radial vibrasjon dominerer. Amplituden øker kvadratisk med hastigheten.
Feiljustering	Høy amplitude ved 2× rotasjonsfrekvens	1×, 3×, 4×	Ofte ledsaget av aksial vibrasjon.
Mekanisk løshet	Flere harmoniske 1× ("skog" av harmoniske)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Subharmoniske (0,5×, 1,5×) kan oppstå ved 1/2x, 3/2x osv. på grunn av sprekker.
Lagerfeil	Topper ved ikke-synkrone frekvenser (BPFO, BPFI, osv.)	Flere harmoniske av defektfrekvenser	Ofte synlig som sidebånd rundt topper. Høres ut som «støy» i høyfrekvensområdet.
Defekt girnett	Høyfrekvent girinngrep (GMF) og dens harmoniske svingninger	Sidebånd rundt GMF ved 1x	Indikerer slitasje, tannskade eller eksentrisitet.

Deretter vil vi gå nærmere inn på hver av disse feilene.

3.1. Ubalanse: Det vanligste problemet

Fysisk årsak: Ubalanse oppstår når massesenteret til en roterende del (rotor) ikke sammenfaller med dens geometriske rotasjonsakse. Dette skaper en "tung flekk" som under rotasjon genererer en sentrifugalkraft som virker i radial retning og overføres til lagrene og fundamentet.

Spektrale signaturer: Hovedtegnet er en topp med høy amplitude strengt ved rotasjonsfrekvensen (1x). Vibrasjonen er hovedsakelig radial. Det finnes to hovedtyper ubalanse:

Statisk ubalanse (ettplan)

Spektrumbeskrivelse: Spekteret er fullstendig dominert av en enkelt topp ved den grunnleggende rotasjonsfrekvensen (1x). Vibrasjonen er sinusformet, med minimal energi ved andre frekvenser.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Primært en sterk 1x rotasjonsfrekvenskomponent. Lite eller ingen høyere harmoniske (en ren 1x-tone).

Nøkkelfunksjon: Stor 1x amplitude i alle radielle retninger. Vibrasjon ved begge lagrene er i fase (ingen faseforskjell mellom de to endene). Omtrent 90° faseforskyvning observeres ofte mellom horisontale og vertikale målinger ved samme lager.

Dynamisk ubalanse (toplans / par)

Spektrumbeskrivelse: Spekteret viser også en dominerende frekvenstopp (1x) én gang per omdreining, tilsvarende statisk ubalanse. Vibrasjon skjer ved rotasjonshastigheten, uten noe betydelig innhold av høyere frekvenser hvis ubalanse er det eneste problemet.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Dominerende 1x RPM-komponent (ofte med en "svingning" eller vingling av rotoren). Høyere harmoniske er vanligvis fraværende med mindre andre feil er tilstede.

Nøkkelfunksjon: 1x vibrasjon ved hvert lager er ute av fase — det er omtrent en faseforskjell på 180° mellom vibrasjonene i de to endene av rotoren (noe som indikerer en ubalanse i paret). Den sterke 1x-toppen med dette faseforholdet er et tegn på dynamisk ubalanse.

Hva du skal gjøre: Hvis spekteret indikerer ubalanse, må en balanseringsprosedyre utføres. For statisk ubalanse er balansering i ett plan tilstrekkelig (manual avsnitt 7.4), for dynamisk ubalanse – balansering i to plan (manual avsnitt 7.5).

3.2. Feiljustering av aksel: En skjult trussel

Fysisk årsak: Feiljustering oppstår når rotasjonsaksene til to koblede aksler (f.eks. motoraksel og pumpeaksel) ikke sammenfaller. Når feiljusterte aksler roterer, oppstår det sykliske krefter i koblingen og lagrene, noe som forårsaker vibrasjon.

Parallell feiljustering (forskjøvede aksler)

Spektrumbeskrivelse: Vibrasjonsspekteret viser forhøyet energi ved grunntonen (1x) og dens harmoniske 2x og 3x, spesielt i radial retning. Vanligvis er 1x-komponenten dominerende med feiljustering tilstede, ledsaget av en merkbar 2x-komponent.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Inneholder betydelige topper ved 1x, 2x og 3x akselrotasjonsfrekvenser. Disse forekommer hovedsakelig i radielle vibrasjonsmålinger (vinkelrett på akselen).

Nøkkelfunksjon: Høy 1x og 2x vibrasjon i radial retning er indikative. En faseforskjell på 180° mellom radielle vibrasjonsmålinger på motsatte sider av koblingen observeres ofte, noe som skiller det fra ren ubalanse.

Vinkelfeiljustering (skråstilte aksler)

Spektrumbeskrivelse: Frekvensspekteret viser sterke harmoniske svingninger i akselhastigheten, særlig en fremtredende 2x driftshastighetskomponent i tillegg til 1x. Vibrasjon ved 1x, 2x (og ofte 3x) vises, med aksial (langs akselen) vibrasjon som betydelig.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Merkbare topper ved 1x og 2x (og noen ganger 3x) kjørehastighet. 2x-komponenten er ofte like stor som eller større enn 1x. Disse frekvensene er uttalt i det aksiale vibrasjonsspekteret (langs maskinens akse).

Nøkkelfunksjon: Relativt høy amplitude av den andre harmoniske (2x) sammenlignet med 1x, kombinert med sterk aksial vibrasjon. Aksiale målinger på hver side av koblingen er 180° ute av fase, et kjennetegn på vinkelfeiljustering.

Hva du skal gjøre: Balansering vil ikke hjelpe her. Stopp enheten og utfør en akseljusteringsprosedyre med spesialverktøy.

3.3. Mekanisk løshet: "Ranglende lyd" i maskinen

Fysisk årsak: Denne feilen er forbundet med tap av stivhet i strukturelle forbindelser: løse bolter, sprekker i fundamentet, økte klaringer i lagersetene. På grunn av klaringer oppstår støt, som danner et karakteristisk vibrasjonsmønster.

Mekanisk løshet (komponentløshet)

Beskrivelse: Spekteret er rikt på frekvenskomponenter av rotasjonshastigheten. Et bredt spekter av heltallsmultipler av 1x (fra 1x til høyere ordener, som ~10x) med betydelige amplituder forekommer. I noen tilfeller kan også subharmoniske frekvenser (f.eks. 0,5x) forekomme.

Spektrale komponenter: Dominerende er flere frekvenskomponenter av rotasjonshastigheten (1x, 2x, 3x ... opptil ~10x). Noen ganger kan brøkdelte (halvtalls) frekvenskomponenter også være tilstede ved 1/2x, 3/2x, osv. på grunn av gjentatte støt.

Nøkkelfunksjon: Den særegne «serien av topper» i spekteret – en rekke jevnt fordelte topper ved frekvenser som er heltallsmultipler av rotasjonshastigheten. Dette indikerer tap av stivhet eller feil montering av deler som forårsaker gjentatte støt. Tilstedeværelsen av mange harmoniske (og muligens halvtalls subharmoniske) er en nøkkelindikator.

Strukturell løshet (løshet i base/montering)

Beskrivelse: I vibrasjonsspekteret dominerer ofte vibrasjon ved grunnfrekvensen eller den doble rotasjonsfrekvensen. Vanligvis oppstår en topp ved 1x og/eller 2x. Høyere harmoniske (over 2x) har vanligvis mye mindre amplituder sammenlignet med disse hovedharmoniske.

Spektrale komponenter: Viser hovedsakelig frekvenskomponenter ved 1x og 2x hastigheter på akselen. Andre harmoniske (3x, 4x, osv.) er vanligvis fraværende eller ubetydelige. Komponenten 1x eller 2x kan dominere avhengig av typen løshet (f.eks. ett slag per omdreining eller to slag per omdreining).

Nøkkelfunksjon: Merkbart høye topper ved 1x eller 2x (eller begge) i forhold til resten av spekteret, noe som indikerer løshet i lagre eller konstruksjon. Vibrasjonen er sterkere i vertikal retning hvis maskinen er løst montert. En eller to dominerende topper av lav orden med et lite antall harmoniske av høy orden er karakteristiske for løshet i strukturen eller fundamentet.

Hva du skal gjøre: En grundig inspeksjon av enheten er nødvendig. Sjekk alle tilgjengelige festebolter (lagre, hus). Inspiser rammen og fundamentet for sprekker. Hvis det er indre løshet (f.eks. lagersete), kan det være nødvendig å demontere enheten.

3.4. Defekter i rullelager: Tidlig varsling

Fysisk årsak: Forekomst av defekter (groper, avskallinger, slitasje) på rulleflatene (indre ring, ytre ring, rulleelementer) eller på buret. Hver gang et rulleelement ruller over en defekt, oppstår det en kort slagimpuls. Disse impulsene gjentas med en spesifikk frekvenskarakteristikk for hvert lagerelement.

Spektrale signaturer: Lagerdefekter opptrer som topper ved ikke-synkrone frekvenser, dvs. ved frekvenser som ikke er heltallsmultipler av rotasjonsfrekvensen (1x). Disse frekvensene (BPFO - defektfrekvens for ytre lagerbane, BPFI - indre lagerbane, BSF - rulleelement, FTF - lagerbur) avhenger av lagergeometrien og rotasjonshastigheten. For en nybegynnerdiagnostiker er det ikke nødvendig å beregne de nøyaktige verdiene. Det viktigste er å lære å gjenkjenne deres tilstedeværelse i spekteret.

Ytre rasefeil

Spektrumbeskrivelse: Vibrasjonsspekteret viser en serie topper som korresponderer med frekvensen til den ytre lagerfeilen og dens harmoniske. Disse toppene er vanligvis ved høyere frekvenser (ikke heltallsmultipler av akselrotasjonen) og indikerer hver gang et rulleelement passerer over den ytre lagerfeilen.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Flere harmoniske overtoner i den ytre lagerringens kulefrekvens (BPFO) er tilstede. Vanligvis kan 8–10 harmoniske overtoner av BPFO observeres i spekteret for en uttalt forkastning i den ytre lagerringen. Avstanden mellom disse toppene er lik BPFO (en karakteristisk frekvens bestemt av lagergeometri og hastighet).

Nøkkelfunksjon: Et tydelig tog av topper ved BPFO og dens påfølgende harmoniske er signaturen. Tilstedeværelsen av en rekke jevnt fordelte høyfrekvente topper (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) peker tydelig på en defekt i det ytre lageret.

Indre rasefeil

Spektrumbeskrivelse: Spekteret for en indre løpsfeil viser flere fremtredende topper ved den indre løpsfeilfrekvensen og dens harmoniske. I tillegg er hver av disse feilfrekvenstoppene vanligvis ledsaget av sidebåndtopper fordelt med kjørehastighetsfrekvensen (1x).

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Inneholder flere harmoniske overtoner i den indre løpebanens kulefrekvens (BPFI), ofte i størrelsesorden 8–10 harmoniske. Karakteristisk er disse BPFI-toppene modulert av sidebånd ved ±1x RPM – som betyr at ved siden av hver BPFI-harmoniske vises mindre sidetopper, atskilt fra hovedtoppen med en mengde som tilsvarer akselrotasjonsfrekvensen.

Nøkkelfunksjon: Det avslørende tegnet er tilstedeværelsen av BPFI-harmoniske frekvenser for indre lagerbanefeil (BPFI) med et sidebåndmønster. Sidebåndene som er fordelt med akselhastigheten rundt BPFI-harmonikkene, indikerer at den indre lagerbanefeilen belastes én gang per omdreining, noe som bekrefter et problem med den indre lagerbanen snarere enn den ytre lagerbanen.

Defekt i rulleelement (kule/rulle)

Spektrumbeskrivelse: En defekt på et rulleelement (kule eller rulle) produserer vibrasjoner ved rulleelementets rotasjonsfrekvens og dets harmoniske. Spekteret vil vise en serie topper som ikke er heltallsmultipler av akselhastigheten, men snarere multipler av kulens/rullens rotasjonsfrekvens (BSF). En av disse harmoniske toppene er ofte betydelig større enn de andre, noe som gjenspeiler hvor mange rulleelementer som er skadet.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Topper ved den grunnleggende rulleelementfeilfrekvensen (BSF) og dens harmoniske. For eksempel vil BSF, 2xBSF, 3xBSF osv. dukke opp. Det er verdt å merke seg at amplitudemønsteret til disse toppene kan indikere antall skadede elementer – f.eks. hvis den andre harmoniske er størst, kan det tyde på at to kuler/ruller har avskallinger. Ofte følger det med noe vibrasjon ved løpebanefeilfrekvensene, ettersom skade på rulleelementet ofte også fører til løpebaneskade.

Nøkkelfunksjon: Tilstedeværelsen av en serie topper med avstand mellom BSF (lagerelementets rotasjonsfrekvens) snarere enn akselrotasjonsfrekvensen identifiserer en defekt i rulleelementet. En spesielt høy amplitude av den N-te harmoniske i BSF innebærer ofte at N elementer er skadet (f.eks. kan en veldig høy 2xBSF-topp indikere to kuler med defekter).

Lagerburdefekt (lagerbur / FTF)

Spektrumbeskrivelse: En burdefekt (separatordefekt) i et rullelager gir vibrasjon ved burets rotasjonsfrekvens – den grunnleggende togfrekvensen (FTF) – og dens harmoniske. Disse frekvensene er vanligvis subsynkrone (under akselhastigheten). Spekteret vil vise topper ved FTF, 2xFTF, 3xFTF osv., og ofte noe interaksjon med andre lagerfrekvenser på grunn av modulering.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Lavfrekvente topper som tilsvarer burets rotasjonsfrekvens (FTF) og heltallsmultipler av den. Hvis for eksempel FTF ≈ 0,4x akselhastighet, kan du se topper ved ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x osv. I mange tilfeller eksisterer en burdefekt samtidig med løpsdefekter, slik at FTF kan modulere løpsdefektsignaler og produsere sum-/differansefrekvenser (sidebånd rundt løpsfrekvenser).

Nøkkelfunksjon: En eller flere subharmoniske topper (under 1x) som samsvarer med lagerburets rotasjonshastighet (FTF) indikerer et burproblem. Dette vises ofte sammen med andre indikasjoner på lagerfeil. Nøkkelsignaturen er tilstedeværelsen av FTF og dens harmoniske i spekteret, noe som ellers er uvanlig med mindre buret svikter.

Hva du skal gjøre: Tilsynekomsten av lagerfrekvenser er en oppfordring til handling. Det er nødvendig å intensivere overvåkingen av denne enheten, kontrollere smøretilstanden og begynne å planlegge lagerutskifting så snart som mulig.

3.5. Girfeil

Gireksentrisitet / bøyd aksel

Spektrumbeskrivelse: Denne feilen forårsaker modulering av girinngrepsvibrasjonen. I spekteret er girinngrepsfrekvenstoppen (GMF) omgitt av sidebåndtopper med avstand på girets akselrotasjonsfrekvens (1x girets o/min). Ofte er girets egen 1x driftshastighetsvibrasjon også forhøyet på grunn av den ubalanselignende effekten av eksentrisitet.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Merkbar økning i amplitude ved girets nettfrekvens og dens lavere harmoniske (f.eks. 1x, 2x, 3x GMF). Tydelige sidebånd vises rundt GMF (og noen ganger rundt dens harmoniske) med intervaller lik 1x rotasjonshastigheten til det berørte giret. Tilstedeværelsen av disse sidebåndene indikerer amplitudemodulasjon av nettfrekvensen ved girets rotasjon.

Nøkkelfunksjon: Girinngrepsfrekvens med uttalte sidebånd ved 1x girfrekvens er signaturtrekket. Dette sidebåndmønsteret (topper likt fordelt rundt GMF etter driftshastigheten) indikerer sterkt gireksentrisitet eller en bøyd giraksel. I tillegg kan girets grunnleggende (1x) vibrasjon være høyere enn normalt.

Slitasje eller skade på girtann

Spektrumbeskrivelse: Feil i girtenner (som slitte eller ødelagte tenner) gir en økning i vibrasjon ved girets inngrepsfrekvens og dens harmoniske overtoner. Spekteret viser ofte flere GMF-topper (1xGMF, 2xGMF, osv.) med høy amplitude. I tillegg dukker det opp en rekke sidebåndfrekvenser rundt disse GMF-toppene, med avstand mellom akselrotasjonsfrekvensen. I noen tilfeller kan man også observere eksitasjon av girets naturlige frekvenser (resonanser) med sidebånd.

Kort beskrivelse av spektrale komponenter: Forhøyede topper ved girinngrepsfrekvensen (tanninngrepsfrekvens) og dens harmoniske (for eksempel 2xGMF). Rundt hver større GMF-harmoniske er det sidebåndtopper atskilt med 1x kjørehastighet. Antallet og størrelsen på sidebånd rundt 1x-, 2x- og 3x GMF-komponentene har en tendens til å øke med alvorlighetsgraden av tannskaden. I alvorlige tilfeller kan det oppstå ytterligere topper som tilsvarer girets resonansfrekvenser (med egne sidebånd).

Nøkkelfunksjon: Flere harmoniske girnettfrekvenser med høy amplitude, ledsaget av tette sidebåndmønstre, er kjennetegnet. Dette indikerer uregelmessig tannpassasje på grunn av slitasje eller en brukket tann. Et sterkt slitt eller skadet gir vil vise omfattende sidebånd (med intervaller på 1x girhastigheten) rundt nettfrekvenstoppene, noe som skiller det fra et sunt gir (som ville ha et renere spektrum konsentrert ved GMF).

Hva du skal gjøre: Frekvenser relatert til girkasser krever nærmere oppmerksomhet. Det anbefales å kontrollere oljetilstanden i girkassen for metallpartikler og å avtale en inspeksjon av girkassen for å vurdere tannslitasje eller skade.

Det er viktig å forstå at maskiner sjelden lider av bare én feil under reelle forhold. Svært ofte er spekteret en kombinasjon av tegn på flere defekter, som ubalanse og feiljustering. Dette kan være forvirrende for en nybegynnerdiagnostiker. I slike tilfeller gjelder en enkel regel: ta tak i problemet som tilsvarer toppen med størst amplitude først. Ofte forårsaker én alvorlig feil (f.eks. alvorlig feiljustering) sekundære problemer, som økt lagerslitasje eller løsning av festemidler. Ved å eliminere den underliggende årsaken kan du redusere manifestasjonen av sekundære defekter betydelig.

Del 4: Praktiske anbefalinger og neste steg

Etter å ha mestret det grunnleggende om spektrumtolkning, har du tatt det første og viktigste steget. Nå er det nødvendig å integrere denne kunnskapen i din daglige vedlikeholdspraksis. Denne delen er dedikert til hvordan du går fra engangsmålinger til en systematisk tilnærming og hvordan du bruker de innhentede dataene til å ta informerte beslutninger.

4.1. Fra enkeltstående måling til overvåking: Trendenes kraft

Et enkelt spektrum er bare et «øyeblikksbilde» av maskinens tilstand på et gitt tidspunkt. Det kan være svært informativt, men dets sanne verdi avsløres når det sammenlignes med tidligere målinger. Denne prosessen kalles tilstandsovervåking eller trendanalyse.

Ideen er veldig enkel: i stedet for å bedømme maskinens tilstand etter absolutte vibrasjonsverdier ("bra" eller "dårlig"), sporer du hvordan disse verdiene endrer seg over tid. En langsom, gradvis økning i amplitude ved en viss frekvens indikerer systematisk slitasje, mens et plutselig hopp er et alarmsignal som indikerer rask utvikling av en defekt.

Praktisk tips:

• Lag et grunnlinjespektrum: Utfør en grundig måling på nytt, nylig reparert eller kjent fungerende utstyr. Lagre disse dataene (spektre og numeriske verdier) i Balanset-1A-programarkivet. Dette er din "helsebenchmark" for denne maskinen.
• Etabler periodisitet: Bestem hvor ofte du skal utføre kontrollmålinger. For kritisk viktig utstyr kan dette være annenhver uke; for tilleggsutstyr, én gang i måneden eller kvartalet.
• Sørg for repeterbarhet: Utfør målinger hver gang på de samme punktene, i samme retninger og, om mulig, under de samme driftsforholdene for maskinen (belastning, temperatur).
• Sammenlign og analyser: Etter hver ny måling, sammenlign det oppnådde spekteret med grunnlinjen og tidligere spektre. Vær oppmerksom ikke bare på forekomsten av nye topper, men også på økningen i amplituden til eksisterende topper. En kraftig økning i amplituden til en topp (f.eks. to ganger sammenlignet med forrige måling) er et pålitelig signal om en utviklende defekt, selv om den absolutte vibrasjonsverdien fortsatt er innenfor akseptable grenser i henhold til ISO-standarder.

4.2. Når skal man balansere og når skal man se etter en annen årsak?

Det endelige målet med diagnostikk er ikke bare å finne en feil, men å ta den riktige beslutningen om nødvendige tiltak. Basert på spektrumanalyse kan en enkel og effektiv beslutningsalgoritme bygges.

Handlingsalgoritme basert på spektrumanalyse:

1. Skaff et spektrum av høy kvalitet ved hjelp av Balanset-1A, helst i "Charts"-modus (F8), ved å ta målinger i både radial og aksial retning.
2. Identifiser toppen med størst amplitude. Den indikerer det dominerende problemet som bør tas tak i først.
3. Bestem feiltypen ved hjelp av frekvensen til denne toppen:
   • Hvis 1x-toppen dominerer: Den mest sannsynlige årsaken er ubalanse.
     Handling: Utfør en dynamisk balanseringsprosedyre ved hjelp av funksjonaliteten til Balanset-1A-enheten.
   • Hvis 2x-toppen dominerer (spesielt hvis den er høy i aksial retning): Den mest sannsynlige årsaken er feiljustering av akselen.
     Handling: Balanseringen er ineffektiv. Det er nødvendig å stoppe enheten og utføre akseljustering.
   • Hvis en "skog" av mange harmoniske (1x, 2x, 3x,...) observeres: Den mest sannsynlige årsaken er mekanisk løshet.
     Handling: Utfør en visuell inspeksjon. Kontroller og stram alle monteringsbolter. Inspiser rammen og fundamentet for sprekker.
   • Hvis ikke-synkrone topper dominerer i mellom- eller høyfrekvensområdet: Den mest sannsynlige årsaken er en defekt på rullelageret.
     Handling: Sjekk smøringen i lagerenheten. Begynn å planlegge lagerutskifting. Øk hyppigheten av overvåking av denne enheten for å spore hastigheten på feilutviklingen.
   • Hvis girnettfrekvensen (GMF) med sidebånd dominerer: Den mest sannsynlige årsaken er en girfeil.
     Handling: Sjekk oljetilstanden i girkassen. Bestill en girkasseinspeksjon for å vurdere tannslitasje eller skade.

Denne enkle algoritmen tillater overgang fra abstrakt analyse til konkrete, målrettede vedlikeholdstiltak, som er det endelige målet med alt diagnostisk arbeid.

Konklusjon

Balanset-1A-enheten, opprinnelig utviklet som et spesialisert verktøy for balansering, har et betydelig større potensial. Muligheten til å innhente og vise vibrasjonsspektre forvandler den til en kraftig vibrasjonsanalysator på inngangsnivå. Denne artikkelen var ment å være en bro mellom enhetens driftsmuligheter beskrevet i håndboken og den grunnleggende kunnskapen som er nødvendig for å tolke de innhentede dataene fra vibrasjonsanalyseøktene dine.

Å mestre grunnleggende spektrumanalyseferdigheter handler ikke bare om å studere teori, men å tilegne seg et praktisk verktøy for å øke effektiviteten i arbeidet ditt. Å forstå hvordan ulike feil – ubalanse, feiljustering, løshet og lagerfeil – manifesterer seg som unike «fingeravtrykk» på vibrasjonsspekteret, lar deg se inn i en løpende maskin uten å demontere den.

Viktige punkter fra denne veiledningen:

• Vibrasjon er informasjon. Hver topp i spekteret bærer informasjon om en spesifikk prosess som skjer i mekanismen.
• FFT er din oversetter. Rask Fourier-transformasjon oversetter det komplekse og kaotiske språket til vibrasjoner til det enkle og forståelige språket til frekvenser og amplituder.
• Diagnostikk er mønstergjenkjenning. Ved å lære å identifisere karakteristiske spektralmønstre for større defekter, kan du raskt og nøyaktig bestemme årsaken til økt vibrasjon.
• Trender er viktigere enn absolutte verdier. Regelmessig overvåking og sammenligning av nåværende data med basisdata er grunnlaget for en prediktiv tilnærming, som gjør det mulig å identifisere problemer på et tidligst stadium.

Veien til å bli en trygg og kompetent vibrasjonsanalytiker krever tid og øvelse. Ikke vær redd for å eksperimentere, samle inn data fra diverse utstyr og lag ditt eget bibliotek med «helsespektre» og «sykdomsspektre». Denne veiledningen har gitt deg et kart og kompass. Bruk Balanset-1A ikke bare til å «behandle» symptomer ved å balansere, men også til å stille en nøyaktig «diagnose». Denne tilnærmingen vil tillate deg å øke påliteligheten til utstyret ditt betydelig, redusere antall nødavstengninger og gå videre til et kvalitativt nytt vedlikeholdsnivå.