Analiza drgań — Diagnostyka Spectrum Przewodnik
From FFT fundamentals to fault diagnosis: learn to read vibration spectra, calculate bearing defect frequencies, assess severity per ISO 10816, and diagnose unbalance, misalignment, looseness, bearing and gear defects — with interactive tools and the Balanset-1A.
Interaktywne kalkulatory diagnostyczne
Niezbędne narzędzia do analizy drgań — częstotliwości defektów łożysk, częstotliwości zazębienia kół zębatych, ocena intensywności drgań i konwersja jednostek.
Identyfikacja usterek w skrócie
Każda usterka mechaniczna tworzy charakterystyczny "odcisk palca" w widmie wibracji
| Wada | Częstotliwość podstawowa | Harmonia | Kierunek | Zachowanie w fazie | Kluczowa cecha wyróżniająca |
|---|---|---|---|---|---|
| Niewyważenie statyczne | 1× | Niski / brak | Promieniowy (H,V) | W fazie oba łożyska | Czysta sinusoida 1×. Amplituda ∝ ω². |
| Dynamiczne niewyważenie | 1× | Niski / brak | Promieniowy (H,V) | ~180° między łożyskami | 1× dominujący, łożyska poza fazą (para). |
| Niewspółosiowość równoległa | 2× (≥ 1×) | 1×, 3× | Promieniowy | 180° w poprzek sprzęgła | 2× często > 1×. Wysokie drgania promieniowe przy sprzęgle. |
| Niewspółosiowość kątowa | 1×, 2× | 3× | Dominujący osiowy | 180° w poprzek sprzęgła (osiowo) | Wysoki osiowy. Osiowy ≥ 50% promieniowego. |
| Poluzowanie komponentów | 1×,2×...10×+ | Wiele (~10×) | Promieniowy | Nieregularny | "Las" harmonicznych. Możliwe 0,5× subharm. |
| Luźność strukturalna | 1× lub 2× | Niewiele powyżej 2× | Pionowy | Nietrwały | Mocna składowa pionowa. Reaguje na kontrolę śrub. |
| Bieżnia zewnętrzna (BPFO) | BPFO, 2×BPFO... | Wiele BPFO | Promieniowy | NIE DOTYCZY | Niesynchroniczny. Brak pasm bocznych 1×. |
| Bieżnia wewnętrzna (BPFI) | BPFI, 2×BPFI... | Wiele BPFI | Promieniowy | Modulowany 1× | Harmoniczne BPFI z pasmami bocznymi ±1×. |
| Element toczny (BSF) | BSF, 2×BSF... | Wiele BSF | Promieniowy | NIE DOTYCZY | 2×BSF często > 1×BSF. Niesynchroniczne. |
| Klatka (FTF) | FTF ≈ 0,4× | 2,3× FTF | Promieniowy | NIE DOTYCZY | Sub-synchroniczny (< 1×). |
| Siatka przekładni | GMF=N×1× | 2,3× GMF | Promieniowy+osiowy | Modulowany 1× | GMF z pasmami bocznymi. N = zęby. |
| Elektryczne (silnik) | 2× częstotliwość linii | — | Promieniowy | Spadki po wyłączeniu zasilania | 100/120 Hz. Natychmiastowy test wyłączenia zasilania. |
Interaktywna demonstracja widma FFT — 16 scenariuszy usterek
Wybierz typ usterki, aby zobaczyć charakterystyczny przebieg czasowy i widmo częstotliwości. Porównaj wzorce, aby zidentyfikować główną przyczynę.
Domena czasu (kształt fali)
Widmo częstotliwości (FFT)
Czym jest analiza drgań?
Analiza drgań to proces pomiaru i interpretacji oscylacji mechanicznych obracających się maszyn w celu zdiagnozowania usterek bez demontażu. Użycie FFT (Szybka Transformata Fouriera), złożony sygnał wibracyjny jest rozkładany na poszczególne składowe częstotliwościowe. Każda usterka tworzy charakterystyczny widmowy "odcisk palca": brak równowagi przy 1× obr, niewspółosiowość przy 2×, luz jako wiele harmonicznych, wady łożysk przy częstotliwościach niesynchronicznych. Balans-1a wykonuje zarówno wyważanie, jak i analizę widma w jednym przenośnym urządzeniu.
Każda obracająca się maszyna wibruje. W zdrowej maszynie wibracje są niskie i stabilne — to jej normalna "sygnatura robocza". W miarę rozwoju usterek wibracje zmieniają się w przewidywalny sposób. Mierząc i analizując te zmiany, możemy zidentyfikować pierwotną przyczynę, przewidzieć awarię i zaplanować konserwację przed katastrofalną awarią. Jest to podstawa konserwacja predykcyjna.
FFT: Rdzeń analizy widma
Czujnik drgań (akcelerometr) przekształca drgania mechaniczne w sygnał elektryczny. Wyświetlany w czasie, jest to przebieg - złożona, pozornie chaotyczna krzywa, gdy występuje wiele usterek. FFT (szybka transformata Fouriera) rozkłada ten złożony sygnał na poszczególne składowe sinusoidalne, z których każda ma własną częstotliwość i amplitudę.
Pomyśl o FFT jak o pryzmacie rozszczepiającym białe światło na tęczę. Złożony kształt fali to "białe światło" - FFT ujawnia poszczególne "kolory" (częstotliwości) ukryte wewnątrz. Wynikiem jest widmo drgań - podstawowym narzędziem diagnostycznym.
Kluczowe parametry widma
- Częstotliwość (oś X, Hz): Jak często występują oscylacje. Bezpośrednio związane ze źródłem. 1× = prędkość obrotowa wału. 2× = dwukrotność prędkości obrotowej wału.
- Amplituda (oś Y, mm/s RMS): Intensywność wibracji przy każdej częstotliwości. Wyższe wartości szczytowe = większa energia = poważniejszy stan.
- Harmonia: Całkowite wielokrotności częstotliwości podstawowej: 2× (2.), 3× (3.), 4× itd. Ich obecność i względna wysokość niosą informacje diagnostyczne.
- Faza (°): Zależność czasowa w różnych punktach pomiarowych. Niezbędna do odróżnienia niewyważenia (w fazie) od niewspółosiowości (180°).
Jednostki pomiaru drgań: Przemieszczenie, Prędkość, Przyspieszenie
Drgania mogą być mierzone jako trzy różne parametry fizyczne. Każdy z nich kładzie nacisk na inne zakresy częstotliwości, dzięki czemu nadają się do różnych zadań diagnostycznych. Zrozumienie, kiedy użyć którego parametru, ma fundamentalne znaczenie dla skutecznej analizy.
📏 Przemieszczenie
Mierzy, w jaki sposób daleko powierzchnia się porusza. Podkreśla niskie częstotliwości - idealny do maszyn wolnoobrotowych, analizy orbity wału i sond zbliżeniowych na łożyskach czopowych. 1 mil = 25,4 µm.
Prędkość
Mierzy, w jaki sposób szybki powierzchnia się porusza. standardowy parametr do ogólnego monitorowania maszyn zgodnie z normą ISO 10816. Płaska charakterystyka częstotliwościowa zapewnia równą wagę dla większości typów usterek. Balanset-1A mierzy w mm/s RMS.
💥 Przyspieszenie
Mierzy siła wibracji. Kładzie nacisk na wysokie częstotliwości - idealne do wczesnych uszkodzeń łożysk, zazębień kół zębatych i uderzeń. 1 g = 9,81 m/s². Używany do analizy obwiedni/demodulacji.
| Parametr | Jednostka | Zakres częstotliwości | Najlepsze dla | Standardy |
|---|---|---|---|---|
| Przemieszczenie | μm (szczyt-szczyt) | 1-100 Hz | Wolne maszyny (< 600 RPM), orbita wału, sondy zbliżeniowe, łożyska poprzeczne | ISO 7919 (wibracje wału) |
| Prędkość | mm/s RMS | 10-1000 Hz | Ogólne monitorowanie maszyn - niewyważenie, niewspółosiowość, luz. Parametr domyślny. | ISO 10816, ISO 20816 |
| Przyśpieszenie | g lub m/s² RMS | 500 Hz - 20 kHz | Wczesne usterki łożysk, zazębienie przekładni, uderzenia, maszyny szybkoobrotowe | ISO 15242 (wibracje łożysk) |
Jeśli do wyboru jest tylko jeden czujnik i jeden parametr — wybierz prędkość (mm/s RMS). Obejmuje on najszerszy zakres typowych usterek z płaską reakcją. Balanset-1A wykorzystuje go jako parametr natywny. Pomiar przyspieszenia należy dodawać tylko wtedy, gdy konieczne jest wykrycie wczesnych uszkodzeń łożysk lub przekładni przy wysokich częstotliwościach.
Technika pomiarowa z Balanset-1A
Umieszczenie czujnika
Jakość diagnostyki zależy całkowicie od jakości pomiaru. Siły drgań są przenoszone przez łożyska, dlatego czujniki muszą być montowane na obudowach łożysk - jak najbliżej łożyska, na konstrukcji nośnej (nie na pokrywach lub żebrach chłodzących).
- Przygotowanie powierzchni: Czysta, płaska, wolna od płatków farby. Podstawa magnetyczna musi dokładnie przylegać do powierzchni.
- Promieniowy poziomy (H): Prostopadle do wału, płaszczyzna pozioma. Często najwyższa amplituda.
- Promieniowy pionowy (V): Prostopadle do wału, płaszczyzna pionowa.
- Osiowy (A): Równolegle do wału. Krytyczne dla wykrywania niewspółosiowości.
Balanset-1A ma 2 kanały. W celu diagnostyki należy zamontować oba czujniki na ten sam łożysko - jedno promieniowe, jedno osiowe. Daje to jednoczesne widma promieniowe i osiowe, umożliwiając natychmiastowe wykrywanie niewspółosiowości.
Tryby diagnostyczne Balanset-1A
- F1 - Analizator widma: Wyświetlanie pełnego FFT. Podstawowy tryb diagnostyczny.
- F5 - Wibrometr: Szybka ocena. Porównaj V1s (całkowita RMS) z V1o (1×). Jeśli V1s ≈ V1o → niewyważenie. Jeśli V1s ≫ V1o → inne usterki.
- F8 — Wykresy: Szczegółowe widmo + przebieg czasowy. Najlepsze dla wzorców harmonicznych i częstotliwości łożyskowych.
Przed wyważeniem należy porównać V1s z V1o. Jeśli V1s ≫ V1o (np. 8 vs. 2 mm/s), większość wibracji NIE wynika z niewyważenia. Wyważenie nie rozwiąże problemu - należy zbadać pełne spektrum.
Analiza fazowa — wyróżnik diagnostyczny
Częstotliwość mówi co wibruje; faza mówi ci jak. Dwie usterki mogą generować identyczne widma (obie zdominowane przez 1×) - rozróżnia je tylko analiza fazowa. Faza to relacja kątowa między wibracjami w różnych punktach pomiarowych, mierzona w stopniach (0°-360°).
| Relacja fazowa | Punkty pomiarowe | Diagnoza | Wyjaśnienie |
|---|---|---|---|
| 0° (w fazie) | Łożysko 1 ↔ Łożysko 2 (promieniowe) | Niewyważenie statyczne | Oba łożyska poruszają się synchronicznie — pojedynczy ciężki punkt na środku wirnika. Korekcja jednopłaszczyznowa. |
| ~180° (przeciwfaza) | Łożysko 1 ↔ Łożysko 2 (promieniowe) | Niewyważenie dynamiczne (pary) | Łożyska kołyszą się w przeciwnych kierunkach - dwa ciężkie punkty w różnych płaszczyznach tworzą kołyszącą się parę. Konieczna jest korekta w dwóch płaszczyznach. |
| ~90° | Poziomo ↔ Pionowo (to samo łożysko) | Niewyważenie (dowolnego typu) | Normalny dla niewyważenia - wektor siły obraca się wraz z wałem, tworząc ~90° między H i V w tym samym punkcie. |
| ~180° | Sprzężenie poprzeczne (promieniowe) | Niewspółosiowość równoległa | Siły sprzęgające rozsuwają wały w przeciwnych kierunkach promieniowych. Sprzężenie 180° w poprzek z wysokim 2× jest charakterystyczne. |
| ~180° | Sprzężenie poprzeczne (osiowe) | Niewspółosiowość kątowa | Wały naprzemiennie pchają/ciągną osiowo. Osiowe przesunięcie fazowe 180° na sprzęgle z wysokim 1× i 2× jest rozstrzygające. |
| 0° | Sprzężenie poprzeczne (osiowe) | Nie niewspółosiowość | Obie strony poruszają się w tym samym kierunku osiowym — prawdopodobnie wzrost termiczny, naprężenie rur lub miękka stopa. To nie jest niewspółosiowość kątowa. |
| Nieregularny / niestabilny | Wszelkie spójne punkty | Luz mechaniczny | Odczyty fazy przeskakują losowo między pomiarami - charakterystyczne dla uderzeń w luźne połączenia. Niestabilna faza = poluzowanie. |
| Powolny dryf | Dowolny punkt w czasie | Rezonans lub efekty termiczne | Stopniowe przesunięcie fazowe podczas nagrzewania sugeruje, że sztywność strukturalna zmienia się wraz z temperaturą (niewspółosiowość termiczna). |
| Stały, nie-0/180° | Łożysko 1 ↔ Łożysko 2 | Połączone niewyważenie statyczne + momentowe | Faza pomiędzy 0° a 180° wskazuje na połączenie składowych statycznych i momentowych — wymaga wyważenia w dwóch płaszczyznach. |
Balanset-1A wyświetla fazę dla składowej 1× (wartość F1 w trybie wibrometru), używając tachometru jako punktu odniesienia. Aby porównać fazę między dwoma łożyskami, zmierz każde łożysko w tym samym kierunku (np. poziomym) za pomocą tachometru na tym samym znaczniku odniesienia. Różnica w odczytach fazy ujawnia typ usterki. Nie jest potrzebne specjalne oprogramowanie — wystarczy odjąć dwa odczyty.
Usterka 1: Niewyważenie
Przyczyna: Środek masy przesunięty względem osi obrotu. Tolerancje produkcyjne, gromadzenie się osadów, erozja, złamane ostrze, utrata masy.
Widmo: Dominujący szczyt przy dokładnie 1× RPM. Bardzo niski poziom harmonicznych. Drgania promieniowe. Amplituda wzrasta wraz z prędkością² (kwadrat). Faza jest stabilna i powtarzalna.
Niewyważenie statyczne (jednopłaszczyznowe)
Czysta fala sinusoidalna o wartości szczytowej 1×. Oba łożyska w fazie. Korekcja jednopłaszczyznowa.
Dynamiczne niewyważenie (dwie płaszczyzny / para)
Również 1× dominujący, ale łożyska ~180° poza fazą. Wymagana korekta w dwóch płaszczyznach.
Działanie: Dokonywać wyważanie wirnika z Balanset-1A. Tolerancja klasy G na ISO 1940-1.
Usterka 2: Niewspółosiowość wału
Przyczyna: Osie sprzężonych wałów nie pokrywają się. Mogą być równoległe (przesunięte) lub kątowe (pochylone), zwykle obie.
Niewspółosiowość równoległa (promieniowa)
Wysokie 1× i 2× w kierunku promieniowym. 2× często ≥ 1×. Przesunięcie fazowe 180° przez sprzęgło.
Niewspółosiowość kątowa - promieniowa
1× i 2× obecne w składowej promieniowej, ale 2× zazwyczaj dominuje.
Niewspółosiowość kątowa - osiowa
Drgania osiowe ≥ 50% promieniowych. Faza 180° w poprzek sprzężenia osiowego. Jest to kluczowy pomiar wyróżniający.
Działanie: Wyważanie NIE pomoże. Zatrzymaj maszynę i wykonaj osiowanie wału. Ponownie sprawdź wibracje.
Usterka 3: Luzy mechaniczne
Przyczyna: Utrata sztywności konstrukcji — poluzowane śruby, pęknięcia w fundamencie, zużyte gniazda łożysk, nadmierne luzy.
Luźność komponentów
"Las" harmonicznych - 1×, 2×, 3×, 4×... do 10×+ z malejącą amplitudą. Mogą występować podharmoniczne 0,5×.
Luźność strukturalna
Dominacja 1× i/lub 2×. Niewiele wyższych harmonicznych. Silne wibracje pionowe.
Działanie: Sprawdź i dokręć śruby mocujące. Sprawdź fundament. Zawsze sprawdzaj luzy przed równoważenie.
Usterka 4: Wady łożysk tocznych
Przyczyna: Wżery, odpryski, zużycie bieżni, elementów tocznych lub koszyka.
BPFI = (n/2)(1 + Bd/Pd·cos α) · fs
BSF = (Pd/2Bd)(1 − (Bd/Pd·cos α)²) · fs
FTF = ½(1 − Bd/Pd·cos α) · fs
Uszkodzenie pierścienia zewnętrznego (BPFO)
Seria szczytów przy BPFO, 2×BPFO, 3×BPFO... Brak 1× pasm bocznych (pierścień stacjonarny). Najczęstsza usterka łożyska.
Wada bieżni wewnętrznej (BPFI)
Harmoniczne BPFI z pasmami bocznymi ±1× (pierścień obrotowy, modulacja strefy obciążenia). Wzór pasma bocznego jest kluczowym identyfikatorem.
Wada elementu tocznego (BSF)
Harmoniczne BSF. Często dominują 2×BSF. Niesynchroniczne. Często towarzyszą im uszkodzenia bieżni.
Wada koszyka (FTF)
Podsynchroniczne wartości szczytowe (FTF ≈ 0,4× prędkość wału). Niska częstotliwość. Często towarzyszy innym uszkodzeniom łożysk.
Etap 1 — Podpowierzchniowy: Strefa ultradźwiękowa (> 5 kHz). Niewidoczne na standardowym FFT. Wykrywalne przez energię szczytową / obwiednię.
Etap 2 — Wczesny defekt: Pojawiają się częstotliwości łożysk (BPFO, BPFI). Niska amplituda. W tym miejscu Balanset-1A rozpoczyna wykrywanie.
Etap 3 — Zaawansowany: Wiele harmonicznych. Pojawiają się wstęgi boczne. Wzrasta poziom szumów.
Etap 4 — Zaawansowany: Szum szerokopasmowy. Częstotliwości łożyskowe mogą zniknąć w szumie. Pilna wymiana.
Analiza obwiedni (demodulacja) – wczesna detekcja uszkodzeń łożysk
Standardowa analiza widma FFT wykrywa wady łożysk począwszy od etapu 2. Jednak na etapie 1 uderzenia łożyska są zbyt słabe, aby pojawić się powyżej poziomu szumów. Analiza obwiedni (zwana również demodulacją lub wykrywaniem wysokich częstotliwości, HFD) rozszerza wykrywanie na znacznie wcześniejsze etapy.
Jak to działa
Gdy element toczny uderza w defekt, generuje krótki impuls uderzeniowy, który wzbudza rezonanse strukturalne o wysokiej częstotliwości (zwykle 5-20 kHz). Rezonanse te "dzwonią" krótko przy każdym uderzeniu. Analiza obwiedni przebiega w trzech etapach:
- Filtr pasmowo-przepustowy: Odizolować pasmo rezonansowe o wysokiej częstotliwości (np. 5-15 kHz), w którym występują uderzenia.
- Prostowanie i obwiednia: Wyodrębnij wzór modulacji amplitudy — "obwiednię", która podąża za szczytami dzwonienia.
- FFT obwiedni: Zastosuj FFT do sygnału obwiedni. Wynik pokazuje częstotliwość powtarzania uderzeń — co równa się częstotliwościom defektów łożysk (BPFO, BPFI, BSF, FTF).
W surowym widmie słabe uderzenie przy częstotliwości BPFO może wytworzyć 0,1 mm/s — niewidoczne na tle szumu maszyny wynoszącego 2 mm/s. To samo uderzenie wzbudza jednak rezonans przy 8 kHz, gdzie nie ma innego źródła drgań. Po demodulacji wzorzec powtarzalności BPFO wyłania się wyraźnie z czystego tła.
Powiązane parametry
- Spike Energy (SE): Ogólny pomiar energii uderzenia o wysokiej częstotliwości. Skalarna wartość trendu. Dobry do badań przesiewowych typu "go/no-go".
- gSE / HFD / PeakVue: Nazwy specyficzne dla dostawcy dla parametrów pochodzących z kopert. Wszystkie oparte na tej samej zasadzie.
- Obwiednia przyspieszenia: Balanset-1A mierzy prędkość (mm/s). Do pełnej analizy obwiedni idealny jest dedykowany analizator z wejściem przyspieszenia i możliwością filtrowania pasmowo-przepustowego. Jednak FFT Balanset-1A może nadal skutecznie wykrywać wady łożysk Stage 2+ w standardowym widmie prędkości.
Działanie: Sprawdzić smarowanie. Zaplanować wymianę łożysk. Zwiększyć częstotliwość monitorowania.
Usterka 5: Wady przekładni
Przyczyna: Zużyte, wżarte lub połamane zęby. Mimośrodowość koła zębatego. GMF = liczba zębów × obroty wału / 60.
Mimośrodowość przekładni
GMF z pasmami bocznymi przy ±1× prędkości wału. Przekładnia 1× może być również podniesiona.
Zużycie / uszkodzenie zębów przekładni
Wiele harmonicznych GMF z gęstymi pasmami bocznymi. Nasilenie zależy od liczby i amplitudy pasm bocznych.
Działanie: Sprawdzić olej przekładniowy pod kątem obecności cząstek metalicznych. Zaplanować inspekcję. Monitorować trend pasma bocznego GMF.
Usterki elektryczne (silniki)
Usterki elektromagnetyczne powodują wibracje 2× częstotliwość linii (100 Hz w sieciach 50 Hz, 120 Hz w sieciach 60 Hz). Test krytyczny: wibracje znikają natychmiast po odcięciu zasilania. Usterki mechaniczne zanikają stopniowo.
- Mimośrodowość stojana: 2× częstotliwość linii, stała amplituda.
- Uszkodzenia prętów wirnika: Pasma boczne wokół częstotliwości linii w odstępach częstotliwości poślizgu.
- Miękka stopa: Wibracje zmieniają się po poluzowaniu poszczególnych nóżek silnika.
Usterka 7: Problemy z paskiem napędowym
Przyczyna: Zużyte, źle ustawione lub nieprawidłowo napięte paski. Napędy pasowe generują wibracje w częstotliwość przejścia pasa, która zazwyczaj jest częstotliwością podsynchroniczną (poniżej 1× prędkość wału), ponieważ pasek jest dłuższy niż obwód koła pasowego.
Uproszczone: fpas = prędkość na obwodzie koła pasowego / długość paska
Typowe sygnatury pasów
- Zużycie / uszkodzenie paska: Szczyty przy częstotliwości pasa (fpas) i jego harmoniczne (2×, 3×, 4× fpas). Pojawiają się one poniżej 1× prędkości obrotowej wału - kluczowym wskaźnikiem są szczyty podsynchroniczne.
- Niewspółosiowość paska: Podwyższone wibracje osiowe przy 1× i 2× prędkości wału. Podobne do niewspółosiowości wału, ale ograniczone do maszyny napędzanej paskiem.
- Niewłaściwe napięcie: Wysokie wibracje 1×, które gwałtownie zmieniają się wraz z regulacją napięcia paska. Zbyt ciasne paski zwiększają obciążenie łożysk; luźne paski powodują uderzenia i piki na częstotliwości paska.
- Rezonans: Częstotliwość drgań własnych paska (trzepotanie paska) może zostać wzbudzona, jeśli rezonans rozpiętości paska zbiega się z prędkością roboczą. Widoczne jako szeroki pik przy częstotliwości drgań własnych paska.
Działanie: Sprawdź stan paska, naprężenie i ustawienie kół pasowych. Wymień zużyte paski. W przypadku powtarzających się problemów należy zweryfikować ustawienie koła pasowego za pomocą narzędzia laserowego lub liniału.
Usterka 8: Kawitacja pompy
Przyczyna: Pęcherzyki pary tworzą się i zapadają gwałtownie, gdy lokalne ciśnienie spada poniżej ciśnienia pary cieczy — zazwyczaj na ssaniu pompy. Każde zapadnięcie się pęcherzyka powoduje mikrouderzenie. Tysiące zapadnięć na sekundę generują charakterystyczny szerokopasmowy szum.
Sygnatura widmowa
- Szerokopasmowa energia o wysokiej częstotliwości: W przeciwieństwie do usterek mechanicznych (które generują dyskretne szczyty), kawitacja generuje podwyższony poziom szumu w szerokim zakresie częstotliwości, zwykle powyżej 2–5 kHz. Widmo wygląda jak "garb" lub podniesiony płaskowyż, a nie ostre szczyty.
- Losowe, nieokresowe: Brak harmonicznych, brak związku z prędkością obrotową wału. Hałas brzmi jak "żwir" lub "trzaski" — słyszalny nawet bez przyrządów.
- Efekty niskiej częstotliwości: Silna kawitacja może również powodować niestabilność przy 1× i szerokopasmowy szum o niskiej częstotliwości spowodowany turbulencjami przepływu.
Działanie: Zwiększyć ciśnienie ssania (opuścić pompę, otworzyć zawór ssący, zmniejszyć straty w rurze ssącej). Sprawdzić NPSHdostępny vs. NPSHwymagany. Jeśli to możliwe, należy zmniejszyć prędkość pompy. Kawitacja powoduje szybkie uszkodzenie erozyjne - nie należy jej ignorować.
Usterka 9: Wir olejowy & bicz olejowy (łożyska ślizgowe)
Przyczyna: Niestabilność filmu olejowego w łożyskach poprzecznych (tulejowych). Klin filmu olejowego zmusza wał do orbitowania w luzie łożyskowym z częstotliwością podsynchroniczną. Jest to zjawisko odmienne od wad łożysk tocznych i występuje tylko w łożyskach ślizgowych/czopowych.
Wir olejowy
- Częstotliwość: W przybliżeniu 0,42× do 0,48× prędkość wału (często podawana jako ~0,43×). Jest to podsynchroniczny szczyt, który śledzi prędkość wału - jeśli obroty wzrastają, częstotliwość wirowania wzrasta proporcjonalnie.
- Widmo: Pojedynczy pik przy ~0,43×, który zmienia się wraz z prędkością. Amplituda może być umiarkowana.
- Stan : schorzenie: Prekursor bicza olejowego. Zwykle nie powoduje natychmiastowego zniszczenia, ale wskazuje na niestabilność.
Bita śmietana
- Częstotliwość: Blokuje się na pierwszej prędkości krytycznej wirnika częstotliwość własna (prędkość krytyczna). W przeciwieństwie do wiru, NIE śledzi prędkości wału — częstotliwość pozostaje stała wraz ze zmianą obrotów.
- Widmo: Duży pik podsynchroniczny przy pierwszej prędkości krytycznej wirnika. Amplituda może być bardzo wysoka — destrukcyjna.
- Stan : schorzenie: Niebezpieczne. Wymagane natychmiastowe działanie. Może prowadzić do wytarcia łożyska i uszkodzenia wału.
Obydwa generują subsynchroniczne szczyty, ale: Wir olejowy wynosi ~0,43× (nie dokładnie 0,5×) i podąża za prędkością. Rozluźnienie wytwarza wartości szczytowe dokładnie 0,5×, 1,5×, 2,5× i nie podąża za prędkością (pozostaje na stałych ułamkach 1×). Wir olejowy występuje tylko w łożyskach czopowych/tulejowych - jeśli maszyna ma łożyska toczne, nie może to być wir olejowy.
Działanie: W przypadku wiru olejowego: sprawdź luz łożyska, lepkość oleju i obciążenie. Zwiększyć obciążenie łożyska lub zmienić lepkość oleju. W przypadku biczowania olejowego: natychmiast zmniejszyć prędkość poniżej progu krytycznego. Skonsultuj się ze specjalistą ds. dynamiki wirnika.
ISO 10816 Intensywność drgań — pełna tabela klasyfikacji
Norma ISO 10816 (zastąpiona przez normę ISO 20816, ale nadal szeroko przywoływana) definiuje strefy intensywności drgań dla czterech klas maszyn. Wibracje są mierzone jako prędkość w mm/s RMS na obudowach łożysk. Poniższa tabela przedstawia wszystkie granice stref dla wszystkich czterech klas — użyj jej jako szybkiego odniesienia podczas oceny pomiarów.
| Klasa maszyny | Strefa A Dobry |
Strefa B Do przyjęcia |
Strefa C Alarm |
Strefa D Niebezpieczeństwo |
|---|---|---|---|---|
| Klasa I Małe maszyny ≤ 15 kW (pompy, wentylatory, sprężarki) |
≤ 0.71 | 0.71 - 1.8 | 1.8 - 4.5 | > 4.5 |
| Klasa II Maszyny średnie 15–75 kW (bez specjalnej podstawy) |
≤ 1.8 | 1.8 - 4.5 | 4.5 - 11.2 | > 11.2 |
| Klasa III Duże maszyny > 75 kW (sztywny fundament) |
≤ 2,8 | 2.8 - 7.1 | 7.1 - 18 | > 18 |
| Klasa IV Duże maszyny > 75 kW (elastyczny fundament, np. stalowa rama) |
≤ 4,5 | 4.5 - 11.2 | 11.2 - 28 | > 28 |
Krok 1: Określ klasę maszyny na podstawie mocy i typu fundamentu.
Krok 2: Zmierzyć ogólną prędkość drgań (mm/s RMS) na każdej obudowie łożyska w kierunku promieniowym.
Krok 3: Znajdź strefę. Strefa A = nowo oddany do użytku lub doskonały. Strefa B = nieograniczona długoterminowa praca. Strefa C = akceptowalne tylko przez ograniczony czas — zaplanuj konserwację. Strefa D = występuje uszkodzenie — należy jak najszybciej zatrzymać urządzenie.
Pamiętać: Trendy mają większe znaczenie niż wartości bezwzględne. Maszyna pracująca z prędkością 3,0 mm/s (strefa B dla klasy II), która wcześniej pracowała z prędkością 1,5 mm/s, podwoiła się — zbadaj przyczynę, nawet jeśli nadal jest "akceptowalna". Tryb wibrometru Balanset-1A (F5) wyświetla całkowitą prędkość V1s w celu natychmiastowej oceny strefy.
Norma ISO 10816 została formalnie zastąpiona przez normę ISO 20816 (opublikowaną w latach 2016-2022). Granice stref pozostają podobne dla większości typów maszyn, ale ISO 20816 dodaje kryteria oceny przemieszczenia i rozszerza części specyficzne dla maszyn. W praktyce wartości ISO 10816 pozostają standardem branżowym. Zarówno Balanset-1A, jak i większość przemysłowych programów wibracyjnych nadal wykorzystuje strefy ISO 10816.
Od pomiaru do monitorowania
Analiza trendów
Pojedyncze widmo to migawka. Potęga analizy drgań to analiza trendów - śledzenie zmian w czasie.
- Stwórz punkt odniesienia: Measure new or known-good equipment. Save spectra.
- Ustal interwały: Krytyczne: co tydzień. Standardowe: co miesiąc. Pomocnicze: kwartalnie.
- Zapewnienie powtarzalności: Te same punkty, te same kierunki, te same warunki pracy.
- Śledź zmiany: 2-krotny wzrost w stosunku do wartości wyjściowej jest znaczący, nawet jeśli znajduje się w strefie ISO A.
Algorytm decyzyjny
- Uzyskaj wysokiej jakości widmo (F8 Charts, promieniowy + osiowy).
- Zidentyfikuj najwyższy szczyt — jest to dominujący problem.
- Dopasowanie do typu błędu:
- 1× dominuje → Nierównowaga → Równowaga z Balanset-1A.
- 2× dominuje + wysoki osiowy → Niewspółosiowość → Wyrównaj wały.
- Wiele harmonicznych → Luźność → Sprawdzić i dokręcić.
- Szczyty niesynchroniczne → Łożysko → Plan wymiany.
- GMF + pasma boczne → Przekładnia → Sprawdź olej, sprawdź skrzynię biegów.
- Najpierw należy naprawić dominującą usterkę - objawy wtórne często znikają.
Często zadawane pytania - analiza drgań
▸ Czym jest analiza drgań?
▸ Jak odróżnić niewyważenie od niewspółosiowości?
▸ Jakie są częstotliwości usterek łożysk?
▸ Jaki jest dobry poziom wibracji?
▸ Czy Balanset-1A może wykonywać analizę drgań?
▸ Przebieg czasowy a widmo FFT?
▸ Jak często należy mierzyć wibracje?
▸ Co powoduje wibracje 0,5× (podharmoniczne)?
Powiązane artykuły glosariusza
Najpierw diagnoza — potem wyważanie
Balanset-1A jest zarówno 2-kanałowym analizatorem drgań, jak i precyzyjną wyważarką polową. Zidentyfikuj usterkę na podstawie widma, a następnie ją napraw — wszystko za pomocą jednego urządzenia.
Przeglądaj sprzęt →
0 Comments