Amplituda wibracji: kluczowy wskaźnik stanu maszyny

Definicja: Czym jest amplituda drgań?

Amplituda drgań Jest miarą intensywności lub nasilenia drgań. Określa, „jak bardzo” drga maszyna i jest jednym z najważniejszych parametrów wykorzystywanych w monitorowaniu stanu i diagnostyce maszyn. Zmiana amplitudy w czasie jest często pierwszym sygnałem rozwijającego się problemu mechanicznego. Podczas gdy częstotliwość pomaga zdiagnozować *rodzaj* usterki, amplituda pomaga określić jej *poważność*.

Znaczenie pomiaru amplitudy

Monitorowanie amplitudy drgań jest niezbędne dla każdego programu konserwacji predykcyjnej. Wzrost amplitudy jest bezpośrednio skorelowany ze wzrostem sił dynamicznych działających na podzespoły maszyny. Monitorowanie tych poziomów pomaga:

• Ustal punkt odniesienia: Pomiar amplitudy na sprawnym komputerze stanowi punkt odniesienia do przyszłych porównań.
• Trend Machine Health: Dzięki wykresom odczytów amplitudy w czasie inżynierowie mogą wykryć stopniowe pogorszenie stanu na długo przed wystąpieniem awarii.
• Ustaw alarmy: Poziomy amplitudy służą do ustawiania alarmów ostrzegawczych i alarmów o niebezpieczeństwie, powiadamiając personel o znaczącym pogorszeniu się stanu maszyny.
• Oceń powagę: Wielkość amplitudy jest bezpośrednim wskaźnikiem powagi problemu, co pomaga ustalić priorytety działań konserwacyjnych.

Różne sposoby pomiaru amplitudy

Wibracje są sygnałem dynamicznym, a ich amplitudę można mierzyć na kilka różnych sposobów. Wybór metody pomiaru zależy od rodzaju maszyny i poszukiwanych informacji.

1. Amplituda szczytowa (Pk)

Wartość szczytowa to maksymalna amplituda osiągana przez przebieg drgań w jednym kierunku (dodatnim lub ujemnym) od położenia zerowego lub równowagi. Pomiary szczytowe są szczególnie przydatne do oceny krótkotrwałych zdarzeń o dużym wpływie, takich jak te spowodowane zerwanym zębem przekładni lub poważną wadą łożyska. Wskazuje ona maksymalne naprężenie lub siłę przyłożoną do elementu podczas cyklu drgań.

2. Amplituda szczytowa (Pk-Pk)

Wartość międzyszczytowa to całkowita odległość, jaką drgający element pokonuje od maksymalnego dodatniego szczytu do maksymalnego ujemnego szczytu. Reprezentuje ona całkowite wychylenie lub całkowity ruch elementu. Wartość międzyszczytowa jest najczęściej używana do pomiaru. przemieszczenie, ponieważ jest to kluczowe dla oceny luzów. Na przykład, może określić, czy obracający się wał porusza się na tyle, że istnieje ryzyko kontaktu z nieruchomą obudową łożyska.

3. Amplituda RMS (średnia kwadratowa)

Wartość RMS to najpowszechniejsza i najprzydatniejsza miara oceny ogólnej intensywności drgań. Oblicza się ją, wyciągając pierwiastek kwadratowy ze średniej kwadratów wartości przebiegu fali w czasie. Główną zaletą RMS jest to, że jest ona bezpośrednio związana z… zawartość energii i destrukcyjną moc drgań. Wartość RMS uwzględnia cały sygnał drgań w czasie, a nie tylko maksymalne wartości szczytowe, co czyni ją znacznie bardziej stabilną i reprezentatywną miarą ogólnego stanu maszyny. Większość norm międzynarodowych, takich jak ISO 10816, wykorzystuje prędkość RMS do określania limitów drgań.

Związek między Pk, Pk-Pk i RMS

W przypadku idealnej fali sinusoidalnej wartości te mają prostą zależność matematyczną:

• Szczyt-szczyt = 2 × szczyt
• RMS = szczyt / √2 ≈ 0,707 × szczyt

Jednak w przypadku złożonych, niesinusoidalnych sygnałów występujących w rzeczywistych maszynach (które często zawierają uderzenia i harmoniczne), zależność ta nie obowiązuje. Stosunek wartości szczytowej do wartości skutecznej (RMS) jest znany jako współczynnik szczytu (Crest Factor), który sam w sobie może być użytecznym narzędziem diagnostycznym.

Jakiej jednostki amplitudy użyć?

Amplitudę mierzy się w jednostkach przemieszczenia, prędkości lub przyspieszenia, a wybór zależy od częstotliwości zainteresowania:

• Przesunięcie (μm, mils): Najlepiej sprawdza się w przypadku drgań o niskiej częstotliwości (<10 Hz), np. przy ruchach konstrukcyjnych lub braku równowagi w bardzo wolnych maszynach.
• Prędkość (mm/s, cale/s): Najlepszy wskaźnik ogólnego przeznaczenia dla średnich częstotliwości (10 Hz do 1000 Hz), w których występują najczęstsze usterki maszyn, takie jak niewyważenie i rozbieżność.
• Przyspieszenie (g, m/s²): Najlepiej sprawdza się w przypadku drgań o wysokiej częstotliwości (>1000 Hz), np. uszkodzeń zazębienia lub łożysk.

← Powrót do indeksu głównego