ISO 5348: Drgania i wstrząsy mechaniczne – Montaż mechaniczny akcelerometrów

Streszczenie

Norma ISO 5348 to fundamentalna i niezwykle praktyczna norma dla każdego analityka drgań. Dotyczy ona kluczowego czynnika, który bezpośrednio wpływa na jakość danych: sposobu, w jaki akcelerometr jest fizycznie przymocowany do maszyny. Norma określa różne metody montażu i opisuje, jak każda z nich wpływa na charakterystykę częstotliwościową pomiaru. Przestrzeganie wytycznych normy ISO 5348 jest niezbędne do uzyskania dokładnych i powtarzalnych danych dotyczących drgań, zwłaszcza podczas pomiaru drgań o wysokiej częstotliwości.

Spis treści (Struktura koncepcyjna)

Norma ma na celu dostarczenie jasnych i praktycznych wskazówek dotyczących technik montażu:

1. 1. Zakres i metody montażu:

   Ta wstępna sekcja określa cel normy: dostarczenie jasnych, technicznych wskazówek dotyczących metod mocowania akcelerometrów do drgającej powierzchni w celu zapewnienia dokładnych danych. W tym miejscu przedstawiono główną tezę normy: metoda montażu jest kluczowym elementem systemu pomiarowego i bezpośrednio określa najwyższą częstotliwość, przy której można zebrać wiarygodne dane. Niewłaściwa technika montażu będzie działać jak filtr mechaniczny, tłumiąc drgania o wysokiej częstotliwości przed ich pomiarem. Następnie sekcja przedstawia podstawowe metody montażu, które zostaną szczegółowo omówione: montaż na kołkach, montaż klejowy i montaż magnetyczny, ustanawiając ramy dla reszty dokumentu.

2. 2. Montaż na kołku:

   Ta metoda jest przedstawiana jako optymalna, referencyjna technika mocowania akcelerometru. Polega ona na wywierceniu otworu w konstrukcji maszyny, nagwintowaniu go, a następnie wkręceniu kołka montażowego akcelerometru bezpośrednio w otwór. Norma określa, że powierzchnia montażowa musi być czysta, płaska i gładka, z w razie potrzeby obrobioną powierzchnią czołową. Na podstawę czujnika należy nałożyć cienką warstwę smaru silikonowego lub podobnego płynu sprzęgającego, aby wypełnić wszelkie mikroskopijne puste przestrzenie, maksymalizując powierzchnię styku i poprawiając transmisję energii o wysokiej częstotliwości. Ta metoda zapewnia najwyższą możliwą sztywność mocowania, co z kolei skutkuje najwyższą częstotliwością rezonansową mocowania. Gwarantuje to, że czujnik może dokładnie mierzyć najszerszy możliwy zakres częstotliwości, bez zakłócania pomiaru przez rezonans samego mocowania. Jest uważana za punkt odniesienia dla wszystkich innych metod i jest niezbędna w przypadku stałych instalacji monitorujących, testów diagnostycznych o wysokiej częstotliwości (np. łożysk i przekładni) oraz kalibracji czujników.

3. 3. Montaż klejony:

   W tej sekcji szczegółowo opisano zastosowanie klejów jako półtrwałego rozwiązania montażowego, często stosowanego w przypadku, gdy wiercenie w maszynie jest niepraktyczne lub niedozwolone. Norma rozróżnia różne rodzaje klejów. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, zaleca się stosowanie twardego, sztywnego kleju, takiego jak cyjanoakrylan („superklej”) lub dwuskładnikowy klej epoksydowy. Kluczową zasadą jest użycie minimalnej ilości kleju, aby utworzyć bardzo cienką, sztywną linię połączenia między podstawą czujnika a powierzchnią maszyny. Gęsty lub miękki klej (np. guma silikonowa) będzie działał jak tłumik, znacznie ograniczając odpowiedź wysokoczęstotliwościową. Prawidłowo wykonany na odpowiednio przygotowanej powierzchni, sztywny montaż klejowy może osiągnąć użyteczny zakres częstotliwości zbliżony do montażu na kołku, co czyni go realną alternatywą dla wielu zastosowań diagnostycznych. Norma obejmuje również zastosowanie podstaw mocowanych klejem, które są małymi metalowymi podkładkami przyklejonymi do maszyny w celu zapewnienia powtarzalnego miejsca do mocowania czujnika mocowanego na kołku.

4. 4. Montaż magnetyczny:

   W tym rozdziale omówiono zastosowanie podstaw magnetycznych, które są niezwykle powszechne w przypadku urządzeń przenośnych, zbieranie danych na podstawie tras ze względu na wygodę. Norma podkreśla jednak, że ta wygoda wiąże się ze znacznym kosztem jakości danych. Mocowanie magnetyczne jest z natury mniej sztywne niż mocowanie na kołek lub klej. Co więcej, magnes dodaje znaczną masę do akcelerometru. To połączenie mniejszej sztywności i większej masy drastycznie obniża częstotliwość rezonansową zamontowanego systemu czujników, co poważnie ogranicza użyteczny górny zakres częstotliwości pomiaru. Norma jasno stwierdza, że dane o wysokiej częstotliwości (zwykle powyżej 2000 Hz) zebrane za pomocą magnesu są często zawodne. Zawiera praktyczne wskazówki dotyczące maksymalizacji jakości mocowania magnetycznego: należy używać silnego magnesu „dwubiegunowego”, upewnić się, że powierzchnie styku są idealnie czyste i płaskie oraz stosować mocną siłę podczas mocowania magnesu do maszyny.

5. 5. Inne metody (sondy):

   W tej sekcji omówiono użycie sond ręcznych, często nazywanych „stingerami”, które są czasami używane do szybkich kontroli lub w trudno dostępnych miejscach. Norma stanowczo odradza stosowanie tej praktyki w przypadku poważnych prac diagnostycznych. Ciało ludzkie jest bardzo skutecznym filtrem dolnoprzepustowym i tłumikiem drgań, a utrzymanie sondy pod stałym naciskiem lub pod idealnie prostopadłym kątem jest niemożliwe. W rezultacie metoda ta okazuje się wysoce niepowtarzalna, a jej charakterystyka częstotliwościowa jest mocno ograniczona, często poniżej 1000 Hz. Chociaż sonda może potwierdzić obecność bardzo silnych drgań o niskiej częstotliwości (takich jak poważne niewyważenie), jest ona całkowicie nieodpowiednia do wiarygodnej analizy trendów lub wykrywania usterek o wysokiej częstotliwości, takich jak uszkodzenia łożysk i przekładni.

6. 6. Przygotowanie powierzchni i okablowanie:

   Ta ostatnia sekcja zawiera kluczowe, praktyczne wskazówki dotyczące zapewnienia jakości danych, niezależnie od zastosowanej metody montażu. Podkreśla ona, że powierzchnia montażowa musi być odpowiednio przygotowana. Obejmuje to zapewnienie, że powierzchnia jest jak najbardziej płaska i gładka, a także usunięcie wszelkiej farby, rdzy i brudu, aby zapewnić bezpośredni kontakt metal-metal (lub metal-klej-metal). W przypadku montażu na kołkach, norma określa potrzebę obróbki powierzchni punktowej, jeśli powierzchnia nie jest idealnie płaska. Norma zawiera również ważne wskazówki dotyczące okablowania czujników. Zaleca, aby kabel był mocno przymocowany do konstrukcji w niewielkiej odległości od czujnika. Zapewnia to odciążenie złącza i, co ważniejsze, zapobiega przemieszczaniu się kabla. Jeśli kabel będzie się szarpał podczas pomiaru, może generować sygnał elektryczny o niskiej częstotliwości z powodu efektu tryboelektrycznego, który może zanieczyścić rzeczywisty sygnał drgań i prowadzić do błędnych danych.

Kluczowe koncepcje

• Kluczowa jest odpowiedź częstotliwościowa: Głównym założeniem normy jest to, że sposób montażu działa jak filtr mechaniczny. Słabe mocowanie (jak magnes) zwiększa masę i zmniejsza sztywność, tworząc filtr dolnoprzepustowy, który odcina drgania o wysokiej częstotliwości, zanim dotrą one do czujnika.
• Sztywność jest najważniejsza: Aby precyzyjnie przenosić drgania o wysokiej częstotliwości, połączenie między czujnikiem a maszyną musi być jak najsztywniejsze i najlżejsze. Właśnie dlatego bezpośredni montaż na kołkach jest lepszy od wszystkich innych metod.
• Kompromis między wygodą a dokładnością: Norma jasno wskazuje na konieczność kompromisu. Mocowania magnetyczne są wygodne w przypadku zbierania danych z tras, ale analityk musi zaakceptować ograniczenie użytecznego zakresu częstotliwości. W przypadku analizy łożysk lub przekładni o wysokiej częstotliwości zdecydowanie preferowane jest mocowanie kołkowe lub klejone.
• Powtarzalność: Przestrzeganie wytycznych normy, na przykład stosowanie podkładek montażowych umożliwiających powtarzalne rozmieszczenie czujników, jest kluczowe dla prawidłowej analizy trendów, gdyż daje pewność, że zmiany danych wynikają ze stanu maszyny, a nie ze zmian w technice pomiaru.

← Powrót do indeksu głównego