ISO 2041: Wibracje mechaniczne, wstrząsy i monitorowanie stanu – słownictwo

Streszczenie

Norma ISO 2041 to główny standard słownikowy dla całej dziedziny monitorowania drgań, wstrząsów i stanu. Jej zakres jest znacznie szerszy niż norm takich jak ISO 1940-2, która koncentruje się wyłącznie na wyważaniu. Norma ISO 2041 pełni funkcję obszernego słownika, zawierającego precyzyjne definicje tysięcy terminów używanych we wszystkich powiązanych dyscyplinach, w tym pomiarach, analizie, testowaniu i diagnostyce. Jej celem jest stworzenie wspólnego, jednoznacznego języka, który zapewni jasną komunikację między specjalistami w tych powiązanych ze sobą dziedzinach.

Spis treści (Struktura koncepcyjna)

Norma ma formę obszernego słownika, w którym terminy pogrupowano w kilka sekcji tematycznych, co ułatwia odnalezienie i zrozumienie powiązanych pojęć. Główne sekcje obejmują:

1. 1. Podstawowe koncepcje:

   Ta sekcja kładzie podwaliny pod całą dziedzinę, definiując jej najbardziej podstawowe pojęcia fizyczne. Formalnie definiuje Wibracje jako zmienność w czasie wielkości wielkości opisującej ruch lub położenie układu mechanicznego, gdy wielkość ta jest na przemian większa i mniejsza od pewnej wartości średniej. Odróżnia to Zaszokować, które jest zdarzeniem przejściowym i Oscylacja, ogólny termin określający dowolną wielkość, która zmienia się w ten sposób. Co istotne, definiuje on również fundamentalne właściwości fizyczne, które rządzą zachowaniem wibracyjnym dowolnego układu: Masa (bezwładność), właściwość, która przeciwdziała przyspieszeniu; Sztywność (sprężystość), właściwość odporna na odkształcenia; i Tłumienie, właściwość rozpraszająca energię z układu, powodująca zanik oscylacji. Koncepcja Stopnie swobody Wprowadzono również definicję liczby niezależnych współrzędnych niezbędnych do opisu ruchu układu.

2. 2. Parametry drgań i wstrząsów:

   W tym rozdziale zdefiniowano podstawowe wielkości służące do pomiaru i opisu ruchu drgającego. Zawiera on formalne definicje kluczowych cech drgań. Częstotliwość jest definiowana jako liczba cykli ruchu okresowego, które występują w jednostce czasu (mierzona w hercach, Hz). Amplituda jest maksymalną wartością wielkości oscylującej. Norma następnie precyzuje trzy podstawowe parametry ruchu: Przemieszczenie (jak daleko coś się porusza), Prędkość (jak szybko się porusza) i Przyśpieszenie (szybkość zmiany prędkości, która jest związana z siłami działającymi na układ). W tej sekcji precyzyjnie zdefiniowano również różne sposoby kwantyfikowania amplitudy sygnału: Od szczytu do szczytu (całkowite odchylenie od maksymalnej wartości dodatniej do maksymalnej wartości ujemnej), Szczyt (maksymalna wartość od zera) i RMS (średnia kwadratowa), który jest najpowszechniejszym wskaźnikiem całościowych drgań, ponieważ jest powiązany z zawartością energii sygnału.

3. 3. Pomiary i instrumenty:

   W tej sekcji skupiono się na terminologii urządzeń służących do rejestrowania sygnałów wibracyjnych. Definiuje ona Transduktor (lub czujnik) jako urządzenie przeznaczone do przetwarzania wielkości mechanicznej (wibracji) na sygnał elektryczny. Następnie definiuje najpopularniejsze typy przetworników stosowanych w monitorowaniu maszyn: Akcelerometr, który jest czujnikiem kontaktowym mierzącym przyspieszenie i jest najbardziej wszechstronnym i powszechnym typem czujnika; i Sonda zbliżeniowa (lub sonda prądów wirowych), która jest czujnikiem bezkontaktowym mierzącym względne przemieszczenie między sondą a przewodzącym obiektem, zazwyczaj obracającym się wałem. W tej sekcji zdefiniowano również towarzyszącą aparaturę, taką jak wzmacniacze sygnału, filtry oraz sprzęt i oprogramowanie do akwizycji danych (analizatory) służy do przetwarzania i wyświetlania sygnałów.

4. 4. Przetwarzanie i analiza sygnałów:

   W tym rozdziale zdefiniowano słownictwo dotyczące technik matematycznych wykorzystywanych do przekształcania surowych danych o drganiach w informacje diagnostyczne. Definiuje on dwie główne dziedziny analizy: Przebieg czasu, który jest wykresem amplitudy w funkcji czasu i Widmo (lub wykres dziedziny częstotliwości), który pokazuje amplitudę w funkcji częstotliwości. Norma definiuje Analiza widmowa jako proces rozkładu sygnału czasowego na jego składowe częstotliwości. Algorytm matematyczny używany do tego celu to FFT (szybka transformata Fouriera)W tej sekcji zdefiniowano również kluczowe cechy widmowe, takie jak Harmonia (wielokrotności całkowite częstotliwości podstawowej) i Wstęgi boczne (częstotliwości występujące wokół częstotliwości środkowej). Ponadto definiuje kluczowe koncepcje cyfrowego przetwarzania sygnałów, takie jak: Aliasing (forma zniekształcenia występująca, gdy częstotliwość próbkowania jest zbyt niska) i Okienkowanie (zastosowanie funkcji matematycznej w celu zmniejszenia błędu znanego jako wyciek widmowy).

5. 5. Charakterystyka systemów (analiza modalna):

   W tej sekcji zdefiniowano terminologię stosowaną do opisu inherentnych właściwości dynamicznych konstrukcji mechanicznej. Definiuje ona Częstotliwość naturalna jako częstotliwość, z jaką układ będzie wibrował, jeśli zostanie wytrącony z położenia równowagi, a następnie pozwoli mu się swobodnie poruszać. Gdy częstotliwość wymuszenia zewnętrznego pokrywa się z częstotliwością własną, zjawisko Rezonans Występuje stan, który definiuje się jako stan maksymalnej amplitudy drgań. W tej sekcji zdefiniowano również terminy używane w eksperymentalnej analizie modalnej, takie jak: Kształt trybu (charakterystyczny wzór ugięcia konstrukcji przy określonej częstotliwości drgań własnych) i Funkcja odpowiedzi częstotliwościowej (FRF), która jest miarą charakteryzującą relację wejścia i wyjścia systemu i służy do identyfikowania jego częstotliwości własnych i właściwości tłumiących.

6. 6. Monitorowanie stanu i diagnostyka:

   W tym ostatnim rozdziale zdefiniowano terminy związane z praktycznym zastosowaniem analizy drgań w konserwacji maszyn. Monitorowanie stanu jako proces monitorowania parametru stanu maszyn (w tym przypadku drgań) w celu zidentyfikowania istotnej zmiany wskazującej na rozwijającą się usterkę. W oparciu o to, Diagnostyka jest definiowany jako proces wykorzystywania monitorowanych danych do identyfikacji konkretnej usterki, jej lokalizacji i stopnia zaawansowania. Norma wprowadza również bardziej zaawansowaną koncepcję Prognostyka, czyli proces prognozowania przyszłego stanu maszyny i jej pozostałego okresu użytkowania. Zawiera również definicje kluczowych wskaźników diagnostycznych obliczanych na podstawie sygnału drgań, takich jak: Współczynnik szczytu oraz Kurtoza, które są wskaźnikami statystycznymi służącymi do wykrywania wczesnych etapów uszkodzeń łożysk i przekładni.

Kluczowe znaczenie

• Komunikacja interdyscyplinarna: Stanowi wspólny język umożliwiający inżynierom mechanikom, specjalistom ds. niezawodności, technikom i pracownikom naukowym skuteczną komunikację.
• Dokument pomocniczy: Jest to główny punkt odniesienia dla terminologii stosowanej w niemal wszystkich innych normach ISO dotyczących monitorowania drgań i stanu. Jeśli inna norma używa terminu takiego jak „intensywność drgań”, jest on formalnie zdefiniowany w normie ISO 2041.
• Fundacja Edukacyjna: Dla każdego, kto zgłębia temat analizy drgań, norma ta stanowi wiarygodne źródło prawidłowej terminologii i definicji.

← Powrót do indeksu głównego