RMS (średnia kwadratowa): standard intensywności drgań

Definicja: Czym jest RMS?

RMS, Lub Średnia kwadratowa, to statystyczna metoda pomiaru amplitudy sygnału zmiennego, takiego jak napięcie prądu przemiennego lub drgania mechaniczne. Jest to najszerzej stosowany i najważniejszy pomiar służący ocenie ogólnego stanu maszyny wirującej. Wartość skuteczna sygnału drganiowego jest miarą jego całkowitej zawartości energii i jest bezpośrednio związana z niszczycielską zdolnością drganiową.

Matematycznie rzecz biorąc, oblicza się ją poprzez wyciągnięcie pierwiastka kwadratowego ze średniej kwadratów wartości sygnału w danym okresie czasu. Ten proces daje wynik równoważny wartości prądu stałego, która wytworzyłaby taką samą ilość ciepła lub mocy.

Dlaczego RMS jest preferowaną miarą stanu maszyny?

Chociaż wartości szczytowe i międzyszczytowe są przydatne w przypadku konkretnej diagnostyki, RMS jest lepszym parametrem do określania ogólnego stanu maszyny z kilku kluczowych powodów:

• Bezpośrednio związane z energią: Niszcząca siła drgań w czasie jest związana z ich zawartością energii, a nie tylko z ich maksymalnymi wartościami szczytowymi. RMS to jedyny pomiar, który dokładnie odzwierciedla tę całkowitą energię. Dlatego dobrze koreluje ze zmęczeniem i zużyciem komponentów.
• Bierze pod uwagę cały przebieg fali: W przeciwieństwie do pomiaru szczytowego, który obejmuje tylko pojedynczy punkt, wartość RMS uwzględnia całą historię sygnału w całym okresie pomiaru. Dzięki temu pomiar jest znacznie bardziej stabilny, powtarzalny i niezawodny.
• Mniejsza wrażliwość na losowe wpływy: Pojedynczy, nie powtarzający się wstrząs lub uderzenie może spowodować znaczny skok wartości szczytowej, co może wywołać fałszywy alarm. Wartość RMS, będąc wartością średnią, jest znacznie mniej podatna na tego typu zdarzenia losowe i lepiej odzwierciedla ciągłą pracę maszyny.
• Podstawy norm międzynarodowych: Globalne normy dotyczące intensywności drgań maszyn, takie jak ISO 20816 i serii 10816, określają swoje limity alarmowe i wyłączające w zakresie Prędkość średniokwadratowa (mm/s). Wykorzystanie RMS pozwala na bezpośrednie porównanie stanu maszyny z powszechnie akceptowanymi w branży punktami odniesienia.

Związek między RMS a szczytem

Aby uzyskać idealną, czystą falę sinusoidalną, istnieje prosta zależność matematyczna między wartością skuteczną (RMS) a amplitudą szczytową:

RMS = szczyt / √2 ≈ 0,707 × szczyt

Jednak ta zależność jest prawdziwa tylko dla czystej fali sinusoidalnej. Drgania maszyn w warunkach rzeczywistych są złożone i zawierają wiele częstotliwości, a czasami impulsy. W przypadku tych złożonych sygnałów prosty współczynnik konwersji nie ma zastosowania. Stosunek wartości szczytowej do wartości skutecznej (RMS) jest znany jako Współczynnik szczytuWysoki współczynnik szczytu (większy niż 3) wskazuje, że sygnał zawiera uderzenia, co samo w sobie stanowi cenną wskazówkę diagnostyczną.

Średnia kwadratowa czego? Prędkości, przyspieszenia czy przemieszczenia?

Wartość skuteczną (RMS) można zastosować do dowolnego parametru pomiarowego. Jednak w przypadku ogólnego monitorowania stanu maszyn w najpopularniejszym zakresie częstotliwości (od ok. 10 Hz do 1000 Hz) Prędkość RMS jest standardem branżowym. Dzieje się tak, ponieważ:

• Dany poziom prędkości średniokwadratowej (RMS) odpowiada stałemu poziomowi intensywności drgań w szerokim zakresie prędkości i typów maszyn.
• Zapewnia „najbardziej płaską” odpowiedź, co oznacza, że jest równie wrażliwy na problemy, takie jak niewyważenie przy niskich częstotliwościach i problemy z łożyskami przy wyższych częstotliwościach.

Chociaż RMS Velocity jest standardem dla alarmów ogólnych, analitycy będą również zwracać uwagę na RMS Acceleration w przypadku problemów o wysokiej częstotliwości i RMS Displacement w przypadku problemów o bardzo niskiej częstotliwości.

Jak korzystać z RMS w programie konserwacji predykcyjnej

1. Ustal punkt odniesienia: Zmierz prędkość średniokwadratową (RMS) na nowej lub sprawnej maszynie, aby ustalić punkt odniesienia.
2. Trend danych: Wykonuj regularne odczyty (np. co miesiąc) i kreśl wartości RMS na przestrzeni czasu.
3. Ustaw alarmy: Ustaw poziomy alarmów „Alert” i „Niebezpieczeństwo” na podstawie norm ISO lub zmiany statystycznej w stosunku do poziomu bazowego (np. Alert na poziomie 2x poziomu bazowego, Niebezpieczeństwo na poziomie 5x poziomu bazowego).
4. Analiza zmian: W przypadku wyzwolenia alarmu RMS sygnalizuje on potrzebę przeprowadzenia bardziej szczegółowej analizy (przy użyciu FFT, fazy itp.) w celu zdiagnozowania konkretnej przyczyny problemu.

Dzięki stałemu monitorowaniu drgań RMS program konserwacji może skutecznie monitorować stan maszyny i przechodzić ze strategii konserwacji reaktywnej na strategię konserwacji predykcyjnej.

← Powrót do indeksu głównego