Inzicht in geluidsdrukniveau
Definitie: Wat is geluidsdrukniveau?
Geluidsdrukniveau (SPL) is de logaritmische maat voor akoestische druk ten opzichte van een referentiedruk, uitgedrukt in decibel (dB). Voor machines kwantificeert SPL de geluidsemissie-intensiteit – de luidheid van het geluid dat door apparatuur wordt uitgestraald – gemeten met microfoons of geluidsniveaumeters op specifieke afstanden. SPL correleert met trillingen omdat trillende oppervlakken geluid uitstralen, waardoor akoestische metingen een aanvulling vormen op trillingsanalyse voor het beoordelen van de toestand van machines, met name voor het diagnosticeren van aerodynamische, tandwiel- en lagerproblemen die karakteristieke tonale of breedbandige ruiskenmerken produceren.
Hoewel SPL-metingen in de eerste plaats een kwestie zijn van gezondheid op het werk en milieu (gehoorbescherming, geluidsvoorschriften), bieden ze diagnostische waarde: veranderingen in geluid gaan vaak vooraf aan of gaan gepaard met mechanische achteruitgang. Met akoestische analyse kunnen specifieke fouten worden geïdentificeerd via karakteristieke frequentiepatronen die lijken op trillingsspectra.
Wiskundige uitdrukking
Formule
- Geluidsniveau (dB) = 20 × log₁₀(P / P₀)
- Waarbij P = gemeten geluidsdruk (Pa)
- P₀ = referentiedruk = 20 µPa (drempelwaarde van het menselijk gehoor)
- Logaritmische schaal biedt ruimte voor een enorm drukbereik
Decibelschaal
- 0 dB: Drempel van het gehoor
- 30-40 dB: Stille kamer
- 60-70 dB: Normaal gesprek
- 80-90 dB: Lawaaierige machines, gehoorbescherming aanbevolen
- 100-110 dB: Zeer luide machines, gehoorbescherming vereist
- 120+ dB: Pijngrens, onmiddellijke gehoorschade
Meting
Geluidsniveaumeters
- Precisiemicrofoon
- Frequentieweging (A, C of Z)
- Tijdsweging (snel, langzaam, impuls)
- Weergave in dB SPL
- Klasse 1 (precisie) of klasse 2 (algemeen) volgens IEC 61672
Meetafstand
- Dichtbijgelegen veld: < 1 meter van de bron (nabijheidsmetingen)
- Verre veld: > 1 meter (vrije veldmetingen)
- Standaard: Vaak 1 meter voor machines
- SPL daalt: ~6 dB per verdubbeling van de afstand (vrij veld)
Frequentieweging
- A-Weging: Bootst de gevoeligheid van het menselijk oor na, meest voorkomend
- C-weging: Relatief vlak, inclusief lage frequenties
- Z (Lineair): Geen weging, alle frequenties gelijk
- Eenheden: dBA, dBC, dBZ (geeft de gebruikte weging aan)
Relatie tot trillingen
Geluidsstraling door trillingen
- Trillende oppervlakken zenden geluidsgolven uit
- Geluidsvermogen ∝ snelheid² × oppervlakte (ongeveer)
- Correlatie: Hogere trillingen over het algemeen → hogere SPL
- Maar de relatie is complex (stralingsrendement varieert)
Diagnostische correlatie
- Lagerproblemen: Hoogfrequent sissen of schuren
- Problemen met de versnelling: Karakteristiek gejank bij de mesh-frequentie
- Onbalans: Laagfrequent gerommel bij 1×
- Cavitatie: Willekeurig geknetter of ploppen
Akoestische spectrumanalyse
Tonale componenten
- Tandwielnetwerk: Zuivere toon bij tandcontactfrequentie
- Blade Passing: Frequentie van ventilator- of compressorbladen
- Elektrisch: 120/100 Hz brom van motoren
- Tonen dragen: Harmonischen van de foutfrequentie
Breedbandruis
- Aerodynamisch: Turbulentie, stromingsgeluid
- Cavitatie: Willekeurige bubbelinstorting
- Lagerschade: Breedband groeit met defecten
- Wrijving: Continue willekeurige emissies
Toepassingen
Conditiebewaking
- Aanvullende trillingsmetingen
- Vroegtijdige indicatie van lagerdefecten (geluid neemt toe vóór trillingen)
- Bewaking van slijtage van tandwielen (veranderingen in de geluidskwaliteit)
- Snelle kwalitatieve beoordelingen
Kwaliteitscontrole
- Acceptatie van nieuwe apparatuur (geluidslimieten)
- Verificatie na reparatie
- Productkwaliteit in de productie
Naleving van regelgeving
- Blootstelling aan lawaai op het werk (OSHA, EU-richtlijnen)
- Limieten voor gemeenschappelijk geluid
- Specificaties van de apparatuur
- Documentatievereisten
Probleemoplossing
- Lokaliseer geluidsbronnen
- Identificeer factoren die bijdragen aan het algehele geluid van de faciliteit
- Valideer geluidsreductiemaatregelen
Typische machinegeluidsniveaus
Op type apparatuur
- Elektrische motoren: 70-85 dBA
- Centrifugaalpompen: 75-90 dBA
- Ventilatoren/Blowers: 80-100 dBA
- Versnellingsbakken: 75-95 dBA
- Compressoren: 85-105 dBA
- Dieselmotoren: 95-110 dBA
Ruis als diagnostische indicator
Toenemend lawaai
- Lagerslijtage (knarsen, piepen)
- Slijtage van de versnelling (de intensiteit van het gejank neemt toe)
- Smeerproblemen (verhoogde wrijvingsgeluiden)
- Losheid (rammelen)
Veranderend ruiskarakter
- Nieuwe tonen verschijnen
- Frequentieverschuivingen
- Onderbroken geluiden
- Allemaal wijzen ze op zich ontwikkelende problemen
Meetnormen
- IEC 61672: Specificatie van geluidsniveaumeters
- ISO 3744: Bepaling van het geluidsvermogen
- ISO 1680: Code voor het testen van machinegeluid
- ANSI S12.19: Machinegeluidsmetingen
Geluidsdrukniveau, hoewel primair een gezondheids- en milieumaatstaf, levert waardevolle diagnostische informatie op die verband houdt met de mechanische conditie. Akoestische metingen vormen een aanvulling op de trillingsanalyse en geven soms eerdere indicaties van lager- of tandwieldegradatie. Ze zijn essentieel voor een uitgebreide beoordeling van machines, waarbij mechanische trillingen worden gecombineerd met akoestische straling voor een complete evaluatie van de gezondheid van de apparatuur.