ISO 2041: Monitorovanie mechanických vibrácií, nárazov a stavu – Slovník

Zhrnutie

Norma ISO 2041 je hlavnou slovnou normou pre celú oblasť vibrácií, otrasov a monitorovania stavu. Jej rozsah pôsobnosti je oveľa širší ako v prípade noriem ako ISO 1940-2, ktoré sa zameriavajú iba na vyvažovanie. Norma ISO 2041 slúži ako komplexný slovník, ktorý poskytuje presné definície tisícok pojmov používaných vo všetkých súvisiacich disciplínach vrátane merania, analýzy, testovania a diagnostiky. Jej účelom je vytvoriť spoločný a jednoznačný jazyk na zabezpečenie jasnej komunikácie medzi odborníkmi v týchto prepojených oblastiach.

Obsah (koncepčná štruktúra)

Norma je usporiadaná ako rozsiahly glosár s termínmi zoskupenými do niekoľkých tematických sekcií, ktoré pomáhajú pri vyhľadávaní a pochopení súvisiacich konceptov. Medzi hlavné sekcie patria:

1. 1. Základné pojmy:

   Táto časť kladie základy pre celú oblasť definovaním jej najzákladnejších fyzikálnych konceptov. Formálne definuje Vibrácie ako zmena veľkosti veličiny v čase, ktorá opisuje pohyb alebo polohu mechanického systému, keď je veľkosť striedavo väčšia a menšia ako nejaká priemerná hodnota. Rozlišuje to od Šok, čo je prechodná udalosť a Oscilácia, všeobecný termín pre akúkoľvek veličinu, ktorá sa mení týmto spôsobom. Rozhodujúce je, že tiež definuje základné fyzikálne vlastnosti, ktoré riadia vibračné správanie akéhokoľvek systému: Hmota (zotrvačnosť), vlastnosť, ktorá odoláva zrýchleniu; Tuhosť (pružina), vlastnosť, ktorá odoláva deformácii; a Tlmenie, vlastnosť, ktorá rozptyľuje energiu zo systému, čo spôsobuje útlm kmitov. Koncept Stupne voľnosti je tiež zavedený, ktorý definuje počet nezávislých súradníc potrebných na opis pohybu systému.

2. 2. Parametre vibrácií a nárazov:

   Táto kapitola definuje základné veličiny používané na meranie a opis vibračného pohybu. Poskytuje formálne definície kľúčových charakteristík kmitania. Frekvencia je definovaný ako počet cyklov periodického pohybu, ktoré sa vyskytnú v jednotke času (merané v Hertzoch, Hz). Amplitúda je maximálna hodnota kmitajúcej veličiny. Norma potom objasňuje tri hlavné parametre pohybu: Posun (ako ďaleko sa niečo pohne), Rýchlosť (ako rýchlo sa pohybuje) a Zrýchlenie (rýchlosť zmeny rýchlosti, ktorá súvisí so silami pôsobiacimi na systém). Táto časť tiež presne definuje rôzne spôsoby kvantifikácie amplitúdy signálu: Od vrcholu k vrcholu (celková odchýlka od maximálnej kladnej po maximálnu zápornú hodnotu), Vrchol (maximálna hodnota od nuly) a RMS (stredná kvadratická hodnota), čo je najbežnejšia metrika celkovej vibrácie, pretože súvisí s energetickým obsahom signálu.

3. 3. Prístrojové vybavenie a meranie:

   Táto časť sa zameriava na terminológiu zariadení používaných na zachytávanie vibračných signálov. Definuje Prevodník (alebo senzor) ako zariadenie určené na prevod mechanickej veličiny (vibrácií) na elektrický signál. Definuje teda najbežnejšie typy prevodníkov používaných pri monitorovaní strojov: Akcelerometer, čo je kontaktný senzor merajúci zrýchlenie a je najuniverzálnejším a najbežnejším typom senzora; a Sonda priblíženia (alebo sonda s vírivým prúdom), čo je bezkontaktný senzor, ktorý meria relatívny posun medzi sondou a vodivým cieľom, zvyčajne rotujúcim hriadeľom. Táto časť tiež definuje súvisiace prístrojové vybavenie, ako sú zosilňovače signálu, filtre a hardvér a softvér na zber údajov (analyzátory) používané na spracovanie a zobrazenie signálov.

4. 4. Spracovanie a analýza signálu:

   Táto kapitola definuje slovnú zásobu matematických techník používaných na transformáciu surových vibračných údajov na diagnostické informácie. Definuje dve hlavné oblasti analýzy: Časový priebeh, čo je graf amplitúdy v závislosti od času, a Spektrum (alebo graf frekvenčnej domény), ktorý zobrazuje amplitúdu v závislosti od frekvencie. Norma definuje Spektrálna analýza ako proces rozkladu časového signálu na jeho základné frekvencie. Matematický algoritmus, ktorý sa na to používa, je FFT (rýchla Fourierova transformácia)Táto časť tiež definuje kľúčové spektrálne vlastnosti, ako napríklad Harmonické (celočíselné násobky základnej frekvencie) a Bočné pásma (frekvencie, ktoré sa objavujú okolo stredovej frekvencie). Okrem toho definuje kritické koncepty pre digitálne spracovanie signálu, ako napríklad Aliasing (forma skreslenia, ku ktorému dochádza, ak je vzorkovacia frekvencia príliš nízka) a Okná (aplikácia matematickej funkcie na zníženie chyby známej ako spektrálny únik).

5. 5. Charakteristiky systémov (modálna analýza):

   Táto časť definuje terminológiu používanú na opis inherentných dynamických vlastností mechanickej štruktúry. Definuje Prirodzená frekvencia ako frekvencia, pri ktorej bude systém vibrovať, ak je vyrušený z rovnovážnej polohy a potom sa nechá voľne pohybovať. Keď sa frekvencia vonkajšieho pôsobenia zhoduje s prirodzenou frekvenciou, jav Rezonancia nastane, čo je definované ako podmienka maximálnej amplitúdy vibrácií. Táto časť tiež definuje pojmy používané v experimentálnej modálnej analýze, ako napríklad Tvar režimu (charakteristický vzorec vychýlenia konštrukcie pri špecifickej prirodzenej frekvencii) a Funkcia frekvenčnej odozvy (FRF), čo je meranie charakterizujúce vzťah medzi vstupom a výstupom systému a používa sa na identifikáciu jeho vlastných frekvencií a tlmiacich vlastností.

6. 6. Monitorovanie a diagnostika stavu:

   Táto záverečná kapitola definuje pojmy súvisiace s praktickým využitím vibračnej analýzy pre údržbu strojov. Definuje Monitorovanie stavu ako proces monitorovania parametra stavu strojov (v tomto prípade vibrácií) s cieľom identifikovať významnú zmenu, ktorá naznačuje vznikajúcu poruchu. Na základe toho Diagnostika je definovaný ako proces použitia monitorovaných údajov na identifikáciu konkrétnej poruchy, jej umiestnenia a závažnosti. Norma tiež zavádza pokročilejší koncept Prognostika, čo je proces predpovedania budúceho stavu stroja a jeho zostávajúcej životnosti. Poskytuje tiež definície kľúčových diagnostických indikátorov, ktoré sa vypočítavajú z vibračného signálu, ako napríklad Výkyvný faktor a Kurtóza, čo sú štatistické metriky používané na detekciu porúch ložísk a ozubených kolies v počiatočnom štádiu.

Kľúčový význam

• Interdisciplinárna komunikácia: Poskytuje spoločný jazyk pre strojných inžinierov, špecialistov na spoľahlivosť, technikov a akademikov, aby mohli efektívne komunikovať.
• Podporný dokument: Je to hlavný referenčný dokument pre terminológiu používanú takmer vo všetkých ostatných normách ISO týkajúcich sa vibrácií a monitorovania stavu. Keď iná norma používa termín ako „závažnosť vibrácií“, je formálne definovaný v norme ISO 2041.
• Vzdelávacia nadácia: Pre každého, kto sa učí v oblasti vibračnej analýzy, predstavuje táto norma autoritatívny zdroj správnej terminológie a definícií.

← Späť na hlavný index