Forstå hastighet i vibrasjonsanalyse
Hastighet er endringshastigheten til forskyvning når det gjelder tid — enkelt sagt, et mål på hvor raskt en vibrerende komponent er i bevegelse. Av de tre viktigste vibrasjon parametere — forskyvning, hastighet og akselerasjon — hastighet er det mest brukte målet for å vurdere den generelle helsetilstanden og vibrasjonsintensitet for vanlige roterende maskiner innenfor det mest brukte diagnostiske frekvensområdet. Den befinner seg midt i trioen, både bokstavelig og praktisk talt: ett matematisk skritt unna forskyvning og ett unna akselerasjon.
1. Hvorfor Velocity er standarden for alvorlighetsgrad
Velocity har blitt standardparameteren for generell vibrasjonsovervåking av flere sammenhengende årsaker:
- Den beste indikatoren på destruktiv energi: Energien som sliter på en maskin, henger mest direkte sammen med hastigheten. Et gitt hastighetsnivå tilsvarer et ganske jevnt belastningsnivå over et bredt spekter av maskinhastigheter og -typer, og det er derfor grensene kan fastsettes én gang og brukes generelt.
- «Flat» frekvensrespons: innenfor det viktigste frekvensbåndet for maskindiagnostikk – omtrent 10 Hz til 1 000 Hz, eller 600 til 60 000 CPM – gir hastigheten det mest balanserte bildet. Den er nesten like følsom for lavfrekvente feil som ubalanse og til feil med høyere frekvens, som for eksempel feiljustering, noe som gjør det til et utmerket allsidig enkeltnummer.
- Grunnlag for internasjonale standarder: de globale standardene for maskinvibrasjon — hovedsakelig ISO 20816, som erstattet den mangeårige standarden ISO 10816 — bruk RMS hastighet som hovedparameter for akseptgrenser og alarmnivåer på tvers av de ulike maskinklassene. De velkjente grensene for sonene A/B/C/D i ISO 20816-3 er angitt i mm/s RMS.
2. Enheter og måling
Vanlige enheter
Vibrasjonshastigheten angis vanligvis i en av to enheter:
- mm/s (millimeter per sekund): SI-enheten, som brukes i det meste av verden.
- tommer per sekund (in/s): den britiske måleenheten, som er vanlig i USA.
Hastighet måles og trendes nesten alltid som en RMS verdi, fordi RMS best gjenspeiler signalets energiinnhold. Der det i stedet oppgis et toppverdi, bør dette merkes tydelig, siden konvertering mellom de to forutsetter en sinuskurve; en Omregner for vibrasjonsenheter håndterer beregningene og sikrer at mm/s, in/s og dB er konsistente.
Hvordan måles det?
Hastigheten kan beregnes på to hovedmåter:
- Direkte, ved hjelp av en hastighetssensor: en elektrodynamisk hastighetssensor genererer en spenning som står i direkte forhold til vibrasjonshastigheten. Disse robuste pickupene med bevegelig spole var en gang vanlige, men har i stor grad blitt erstattet av akselerometre.
- Ved å integrere et akselerometersignal: den mest brukte metoden i dag. En robust akselerometer måler akselerasjonen, og datainnsamleren eller overvåkingssystemet utfører elektronisk integrering som omregner den til hastighet. Dette kombinerer det brede frekvensområdet og holdbarheten til et akselerometer med de diagnostiske fordelene ved hastighetsparameteren.
3. Hastighetens rolle i diagnostikk
Et høyt samlet hastighetsnivå indikerer at maskinen har et problem, men sier ikke noe om hva problemet er. Diagnostikkfasen består i å undersøke hastighetsspektrum og se hvilke frekvenser som bidrar til den høye samlede verdien:
- Høy hastighet ved 1× turtall (løpehastighet) points to ubalanse.
- Høy hastighet ved 2× turtall peker til feiljustering.
- En rekke hastighetstopper ved løpehastighet harmoniske betegner mekanisk løshet.
Dette er nettopp arbeidsflyten som et feltinstrument følger. En bærbar tokanalsanalysator som for eksempel Balanset-1A måler den samlede hastigheten ved hvert lager, og bryter den deretter ned i et spektrum slik at ingeniøren kan avlese 1×-, 2×- og harmonisk innhold — og, der årsaken er ubalanse, gå direkte videre til å korrigere dette i maskinens egne lagre.
4. Hastighet sammenlignet med bevegelse og akselerasjon
Ingen enkeltparameter er best overalt; hver av dem dominerer en annen del av frekvensområdet:
- Forskyvning er best egnet for bevegelser med svært lav frekvens – akselrotasjoner, strukturelle bevegelser og klaringer – og er det naturlige valget for nærhetssonde målinger på glidelagre.
- Hastighet dekker det brede midtfrekvensbåndet der de fleste feil i roterende maskiner oppstår, noe som gjør det til den vanligste parameteren for å vurdere den samlede alvorlighetsgraden.
- Akselerasjon fungerer best ved svært høye frekvenser, der den fremhever de tidlige peiling og utstyr feil som hastigheten ville undervurdere.
Du kan veksle mellom de tre ved å integrering (akselerasjon → hastighet → forflytning) og differensiering i motsatt retning. Likevel er hastigheten den aller viktigste parameteren for å få et helhetsbilde av maskinens dynamiske tilstand innenfor det normale driftsområdet — og en rask måte å sammenligne en måling med ISO-sonene på er tabell over vibrasjonsintensitet.
