Inzicht in snelheid bij trillingsanalyse
Snelheid is de afwijking van verplaatsing wat betreft de tijd — simpel gezegd, een maatstaf voor hoe snel een trillende onderdeel beweegt. Van de drie belangrijkste trillingen parameters — verplaatsing, snelheid en versnelling — snelheid is de meest gebruikte maatstaf om de algehele gezondheid te beoordelen en trillingssterkte van algemene roterende machines binnen het meest gangbare diagnostische frequentiebereik. Het bevindt zich zowel letterlijk als praktisch in het midden van het drietal: één wiskundige stap verwijderd van de verplaatsing en één van de versnelling.
1. Waarom Velocity de norm is voor ernst
Velocity is om verschillende, onderling samenhangende redenen de standaardparameter geworden voor algemene trillingsmonitoring:
- De beste graadmeter voor destructieve energie: De energie die een machine belast, hangt het meest direct samen met de snelheid. Een bepaald snelheidsniveau komt overeen met een vrij constant belastingsniveau over een breed spectrum van machinesnelheden en -types, en daarom kunnen grenswaarden eenmalig worden vastgelegd en breed worden toegepast.
- Een „vlakke“ frequentierespons: binnen het meest cruciale frequentiebereik voor machinediagnostiek — grofweg 10 Hz tot 1.000 Hz, of 600 tot 60.000 CPM — biedt snelheid het meest evenwichtige beeld. Deze parameter is bijna even gevoelig voor laagfrequente storingen zoals onevenwicht en bij storingen met een hogere frequentie, zoals verkeerde uitlijning, waardoor het een uitstekend allround nummer is.
- Grondslag voor internationale normen: de wereldwijde normen voor machinetrillingen — voornamelijk ISO 20816, die de al lang bestaande norm ISO 10816 heeft vervangen — gebruik RMS snelheid als belangrijkste maatstaf voor acceptatielimieten en alarmniveaus voor de verschillende machineklassen. De bekende grenzen van de zones A/B/C/D in ISO 20816-3 worden uitgedrukt in mm/s RMS.
2. Eenheden en maten
Gemeenschappelijke eenheden
De trillingssnelheid wordt doorgaans uitgedrukt in een van de volgende twee eenheden:
- mm/s (millimeter per seconde): de SI-eenheid, die in het grootste deel van de wereld wordt gebruikt.
- in/s (inches per seconde): de imperiale eenheid, die in de Verenigde Staten veel wordt gebruikt.
Snelheid wordt bijna altijd gemeten en getrend als een RMS waarde, omdat de RMS-waarde de energie-inhoud van het signaal het beste weergeeft. Wanneer in plaats daarvan een piekwaarde wordt vermeld, moet dit duidelijk worden aangegeven, aangezien bij de omrekening tussen beide waarden wordt uitgegaan van een sinusgolf; een omrekenaar voor trillingseenheden zorgt voor de berekeningen en zorgt ervoor dat mm/s, in/s en dB consistent blijven.
Hoe wordt het gemeten?
De snelheid kan op twee manieren worden bepaald:
- Rechtstreeks, met een snelheidssensor: een elektrodynamische snelheidssensor genereert een spanning die recht evenredig is met de trillingssnelheid. Deze robuuste moving-coil-pickups kwamen vroeger veel voor, maar zijn inmiddels grotendeels vervangen door versnellingsmeters.
- Door een versnellingsmetersignaal te integreren: de gangbare methode van vandaag. Een robuuste versnellingsmeter meet de versnelling, en de datacollector of het monitoringsysteem voert elektronisch de integratie die dit omzet in snelheid. Dit combineert het brede frequentiebereik en de duurzaamheid van een versnellingsmeter met de diagnostische voordelen van de snelheidsparameter.
3. De rol van snelheid bij diagnostiek
Een hoge totale snelheid geeft aan dat er een probleem is met de machine, maar zegt niets over wat het probleem precies is. De diagnostische stap bestaat uit het onderzoeken van de snelheidsspectrum en kijk welke frequenties bijdragen aan de hoge totale waarde:
- Hoge snelheid bij 1× toerental (bedrijfssnelheid) points to onevenwicht.
- Hoge snelheid bij 2× toerental wijst naar verkeerde uitlijning.
- Een reeks snelheidspieken bij hardloopsnelheid harmonischen duidt op mechanisch losheid.
Dit is precies de werkwijze die een veldinstrument volgt. Een draagbare tweekanaalsanalysator zoals de Balans-1a meet de totale snelheid bij elk lager en splitst deze vervolgens op in een spectrum, zodat de ingenieur de 1×-, 2×- en harmonische componenten kan aflezen — en, wanneer onbalans de oorzaak blijkt te zijn, direct kan overgaan tot het verhelpen ervan in de lagers van de machine zelf.
4. Snelheid in vergelijking met verplaatsing en versnelling
Er is geen enkele parameter die overal het beste is; elke parameter is het sterkst in een ander deel van het frequentiebereik:
- Verplaatsing is het meest geschikt voor bewegingen met een zeer lage frequentie — asbewegingen, constructiebewegingen en speling — en is de logische keuze voor proximity-probe metingen aan glijlagers.
- Snelheid omvat het brede middenfrequentiegebied waar de meeste storingen in roterende machines zich voordoen, waardoor het de standaardparameter is voor de algehele ernst.
- Versnelling presteert het best bij zeer hoge frequenties, waar het de vroege handelswijze en versnelling fouten die bij die snelheid te weinig gewicht zouden krijgen.
Je kunt tussen de drie schakelen door integratie (versnelling → snelheid → verplaatsing) en differentiatie in de andere richting. Toch blijft de snelheid de allerbelangrijkste parameter om een totaalbeeld te krijgen van de dynamische toestand van een machine binnen het normale werkingsbereik — en een snelle manier om een meetwaarde af te zetten tegen de ISO-zones is de trillingsintensiteitsgrafiek.
