ISO 13373-1: Monitorowanie stanu i diagnostyka maszyn – Monitorowanie stanu drgań – Część 1: Procedury ogólne

Streszczenie

Norma ISO 13373-1 ustanawia systematyczną i powtarzalną procedurę wykonywania pomiarów i analizy drgań w ramach programu monitorowania stanu. Stanowi ona podstawowy przewodnik „jak to zrobić” podczas konfigurowania programu monitorowania, szczegółowo opisując wszystko, od wyboru punktów pomiarowych i parametrów, po gromadzenie danych i podstawową analizę. Celem jest zapewnienie spójności, wiarygodności i przydatności zebranych danych dotyczących drgań do wykrywania zmian stanu maszyny w czasie. Norma ta formalizuje najlepsze praktyki w zakresie… zbieranie danych na podstawie tras.

Spis treści (Struktura koncepcyjna)

Norma ta zawiera przewodnik krok po kroku, który pomoże w opracowaniu skutecznego systemu monitorowania drgań:

1. 1. Zakres i cele:

   Ten fundamentalny rozdział jednoznacznie definiuje cel normy, którym jest ustanowienie ogólnego, systematycznego i powtarzalnego zestawu procedur dla całego procesu monitorowania stanu drgań. Głównym celem jest zapewnienie, że dane dotyczące drgań są gromadzone w spójny i wiarygodny sposób, dzięki czemu nadają się do zamierzonego celu: wykrywania zmian w dynamicznym zachowaniu maszyny w czasie. Norma ma stanowić podstawę proceduralną do tworzenia nowego programu monitorowania drgań lub audytu istniejącego. Podkreśla, że przestrzegając tych procedur, organizacja może stworzyć wysokiej jakości bazę danych historii drgań maszyny, co jest niezbędnym warunkiem skutecznego wykrywania usterek, analizy trendów i diagnostyki. Wyjaśnia, że ta część normy obejmuje ogólną metodologię, podczas gdy kolejne części (np. ISO 13373-2) zawierają bardziej szczegółowe techniki diagnostyczne.

2. 2. Pomiar i wybór czujnika:

   W tym rozdziale zagłębiamy się w kluczowe decyzje, które stanowią podstawę każdego pomiaru drgań. Nakazuje on ustrukturyzowane podejście do wyboru punktów pomiarowych, podkreślając, że powinny one znajdować się jak najbliżej łożysk maszyny, aby dokładnie uchwycić siły przenoszone z wirnika. Zawiera szczegółowe wskazówki dotyczące orientacji pomiarów (poziomej, pionowej, osiowej), aby zapewnić pełny, trójwymiarowy obraz ruchu maszyny. Znaczna część tego rozdziału poświęcona jest doborowi czujników, wyjaśniając kompromisy między różnymi typami przetworników. Podkreśla, że akcelerometr jest najczęstszym wyborem ze względu na szeroki zakres częstotliwości i wytrzymałość, ale omawia również zastosowanie sond prędkości i bezkontaktowych sondy zbliżeniowe dla konkretnych zastosowań. Co najważniejsze, podkreśla, że jakość danych jest bezpośrednio zależna od metody montażu czujnika, co stanowi zdecydowane zalecenie stosowania stałych mocowań kołkowych w celu uzyskania najwyższej jakości i powtarzalności danych, a także odnosi się do szczegółowych wytycznych w ISO 5348.

3. 3. Parametry pomiaru:

   Ta sekcja jest prawdopodobnie najbardziej techniczna, ponieważ określa ustawienia modułu zbierającego dane, które decydują o jakości i użyteczności danych widmowych i przebiegów. Zawiera szczegółową metodologię doboru tych parametrów w oparciu o konkretną maszynę i potencjalne monitorowane usterki. Kluczowe omówione parametry obejmują:

   • Zakres częstotliwości (Fmax): Norma wyjaśnia, jak wybrać maksymalną częstotliwość pomiaru. Musi być ona wystarczająco wysoka, aby uchwycić interesujące sygnały, takie jak tony o wysokiej częstotliwości z wady łożysk lub zazębienie, ale nie na tyle wysoki, żeby nie wprowadzał niepotrzebnego hałasu.
   • Rozdzielczość: Odnosi się to do liczby wierszy w FFT Widmo. Norma zawiera wytyczne dotyczące wyboru rozdzielczości wystarczającej do oddzielenia blisko rozmieszczonych składowych częstotliwości, co jest kluczowe dla identyfikacji pasm bocznych wokół częstotliwości zazębienia lub rozróżniania blisko rozmieszczonych prędkości obrotowych w maszynach wielowałowych.
   • Uśrednianie: Norma wyjaśnia zastosowanie uśredniania sygnału w celu poprawy stosunku sygnału do szumu (SNR) i zapewnienia bardziej stabilnego, powtarzalnego pomiaru. Opisuje różne rodzaje uśredniania, takie jak uśrednianie RMS i utrzymywanie wartości szczytowej, oraz kiedy je stosować.
   • Okienkowanie: Wyjaśnia to konieczność zastosowania funkcja okienkowa (jak okno Hanninga) do danych czasowych przed wykonaniem FFT w celu zminimalizowania błędu znanego jako wyciek widmowy.
4. 4. Procedury pozyskiwania danych:

   Niniejszy rozdział omawia etapy od konfiguracji do wykonania, przedstawiając rygorystyczną procedurę samego procesu gromadzenia danych. Główny nacisk położono na zapewnienie porównywalności każdego wykonanego pomiaru ze wszystkimi pomiarami z przeszłości i przyszłości. Szczególny nacisk położono na dokumentowanie warunków pracy maszyny w momencie testu, w tym jej prędkości obrotowej, obciążenia, temperatury i wszelkich innych istotnych zmiennych procesowych. Jest to niezwykle istotne, ponieważ zmiana tych warunków może znacząco zmienić charakterystykę drgań maszyny, a bez tego kontekstu zmiana wibracji mogłaby zostać błędnie zinterpretowana jako rozwijająca się usterka. Norma zawiera również listę kontrolną do weryfikacji integralności toru pomiarowego przed rozpoczęciem gromadzenia danych, upewniając się, że czujnik jest prawidłowo zamontowany, kabel jest w dobrym stanie, a ustawienia modułu zbierającego dane są poprawne.

5. 5. Analiza i ocena danych:

   Po zebraniu wysokiej jakości danych, niniejszy rozdział przedstawia ramy do ich interpretacji. Formalizuje on dwutorowe podejście do oceny, wprowadzone po raz pierwszy w takich standardach jak Norma ISO 10816-1Pierwsza metoda to **porównanie limitu bezwzględnego**, w którym zmierzona wartość drgań szerokopasmowych jest porównywana z predefiniowanymi wykresami nasilenia (np. z serii ISO 10816), aby określić, czy maszyna jest w stanie „dobrym”, „zadowalającym” czy „niezadowalającym”. Drugą, bardziej zaawansowaną metodą jest **analiza trendów**. Polega ona na wykreślaniu wartości pomiarów w czasie w celu ustalenia stabilnej linii bazowej, a następnie poszukiwaniu istotnych odchyleń od tej linii bazowej. Norma podkreśla, że wykrycie zmiany jest często ważniejsze niż wartość bezwzględna. Dostarcza metodologię ustawiania poziomów alarmów „Alert” i „Trip” opartych na danych — na przykład ustawienie Alertu, jeśli drgania podwoją się (wzrost o 100%) i Trip, jeśli wzrosną pięciokrotnie (wzrost o 400%) od swojej normalnej linii bazowej, nawet jeśli wartości bezwzględne nadal mieszczą się w akceptowalnej strefie.

6. 6. Podstawowa identyfikacja usterek:

   Ten ostatni rozdział stanowi wprowadzenie do procesu diagnostycznego. Podczas gdy główny nacisk w Części 1 położony jest na akwizycję i detekcję danych, ta sekcja uzupełnia lukę w diagnostyce, wyjaśniając fundamentalną zasadę, że różne usterki mechaniczne i elektryczne generują unikalne, rozpoznawalne wzorce w danych dotyczących drgań. Wprowadza koncepcję korelacji określonych częstotliwości w Widmo FFT do ich fizycznych źródeł na maszynie. Na przykład wyjaśnia, że wysoki szczyt o dokładnie jednokrotnej prędkości biegu (1X) jest zazwyczaj wskaźnikiem brak równowagipodczas gdy wysoki szczyt przy prędkości biegu 2X często wskazuje na niewspółosiowośćOpisuje również, w jaki sposób szczyty o wysokiej częstotliwości i niesynchroniczne mogą być powiązane z wady łożyskW tym rozdziale przedstawiono podstawową wiedzę niezbędną analitykowi do rozpoczęcia procesu analizy przyczyn źródłowych, który jest przedmiotem bardziej zaawansowanych norm z serii ISO 13373.

Kluczowe koncepcje

• Spójność i powtarzalność: Główny temat normy: Program monitorowania jest bezużyteczny, jeśli dane nie są gromadzone w spójny sposób. Norma ISO 13373-1 zawiera zasady pozwalające to osiągnąć.
• Jakość danych: Norma kładzie duży nacisk na czynniki wpływające na jakość danych, zwłaszcza sposób montażu przetwornika i dobór odpowiednich ustawień pomiaru (np. zakres częstotliwości, rozdzielczość).
• Fundacja Programu: Niniejsza norma nie jest podręcznikiem diagnostycznym, który podpowiada, jak identyfikować konkretne usterki. Stanowi ona niezbędny pierwszy krok, który wyjaśnia, jak prawidłowo *zbierać dane*, które zostaną wykorzystane do diagnostyki (co jest omówione w innych normach, takich jak ISO 13373-2 i -3).

← Powrót do indeksu głównego