Pochopenie rýchlosti vo vibračnej analýze
Rýchlosť je rýchlosť zmeny výtlak z hľadiska času – jednoducho povedané, mierou ako rýchlo pohybuje sa vibrujúci komponent. Zo troch hlavných vibrácie parametre — posun, rýchlosť a zrýchlenie — rýchlosť je najčastejšie používaným ukazovateľom na posúdenie celkového zdravotného stavu a intenzita vibrácií u bežných rotačných strojov v najbežnejšom diagnostickom frekvenčnom rozsahu. Nachádza sa uprostred tejto trojice doslova aj prakticky: jeden matematický krok od objemového prúdu a jeden od zrýchlenia.
1. Prečo je stupnica Velocity štandardom pre klasifikáciu závažnosti
Rýchlosť sa stala štandardným parametrom pre všeobecné monitorovanie vibrácií z viacerých súvisiacich dôvodov:
- Najlepší ukazovateľ ničivej energie: energia, ktorá spôsobuje opotrebenie stroja, priamo súvisí s rýchlosťou. Určitej úrovni rýchlosti zodpovedá pomerne stabilná miera opotrebenia v širokom rozsahu rýchlostí a typov strojov, a preto je možné stanoviť limity jednorazovo a uplatňovať ich všeobecne.
- „Rovná“ frekvenčná charakteristika: v najkritickejšom frekvenčnom pásme pre diagnostiku strojov – približne od 10 Hz do 1 000 Hz, resp. od 600 do 60 000 CPM – poskytuje rýchlosť najvyváženejší obraz. Je takmer rovnako citlivá na nízkofrekvenčné poruchy, ako sú nevyváženosť a poruchám s vyššou frekvenciou, ako sú nesprávne zarovnanie, čo z neho robí vynikajúci všestranný model.
- Základ pre medzinárodné normy: globálne normy týkajúce sa vibrácií strojov — predovšetkým ISO 20816, ktorá nahradila dlhodobo používanú normu ISO 10816 — používajte RMS rýchlosť ako primárny ukazovateľ pre akceptačné limity a úrovne alarmov v rôznych triedach strojov. Známych hraníc zón A/B/C/D v ISO 20816-3 sú uvedené v mm/s RMS.
2. Jednotky a meranie
Bežné jednotky
Rýchlosť vibrácií sa zvyčajne uvádza v jednej z dvoch jednotiek:
- mm/s (milimetre za sekundu): jednotka SI, používaná vo väčšine krajín sveta.
- in/s (palce za sekundu): imperiálna jednotka, bežne používaná v Spojených štátoch.
Rýchlosť sa takmer vždy meria a zaznamenáva jej trend ako RMS hodnota, pretože RMS najlepšie vystihuje energetický obsah signálu. Ak sa namiesto toho uvádza špičková hodnota, malo by to byť jasne označené, keďže prevod medzi týmito dvoma hodnotami predpokladá priebeh v tvare sínusovej krivky; a prevodník jednotiek vibrácií zabezpečuje aritmetické výpočty a zachováva konzistentnosť jednotiek mm/s, in/s a dB.
Ako sa to meria?
Rýchlosť možno zistiť dvoma hlavnými spôsobmi:
- Priamo, pomocou snímača rýchlosti: elektrodynamický snímač rýchlosti vytvára napätie priamo úmerné rýchlosti vibrácií. Tieto odolné snímače s pohyblivou cievkou boli kedysi bežné, dnes ich však vo veľkej miere nahradili akcelerometre.
- Integráciou signálu z akcelerometra: dnes prevládajúca metóda. Spoľahlivá akcelerometer meria zrýchlenie a zariadenie na zber údajov alebo monitorovací systém elektronicky vykonáva integrácia ktorý ho prevádza na rýchlosť. Tým sa spája široký frekvenčný rozsah a odolnosť akcelerometra s diagnostickými výhodami parametra rýchlosti.
3. Úloha rýchlosti v diagnostike
Vysoká celková hodnota rýchlosti naznačuje, že stroj má nejaký problém, ale neprezradí, o aký problém ide. V rámci diagnostiky je potrebné preskúmať spektrum rýchlostí a zistiť, ktoré frekvencie prispievajú k vysokej celkovej hodnote:
- Vysoká rýchlosť pri 1× ot./min. (prevádzková rýchlosť) points to nevyváženosť.
- Vysoká rýchlosť pri 2× ot./min. poukazuje na nesprávne zarovnanie.
- Séria rýchlostných špičiek pri bežeckej rýchlosti harmonické označuje mechanický uvoľnenosť.
Presne takýmto postupom sa riadi prácu prístroj používaný v teréne. Prenosný dvojkanálový analyzátor, ako je napríklad Balanset-1A zmeria celkovú rýchlosť v každom ložisku, následne ju rozloží na spektrum, aby mohol technik zistiť obsah 1×, 2× a harmonických zložiek – a v prípade, že príčinou je nevyváženosť, môže priamo pristúpiť k jej odstráneniu v samotných ložiskách stroja.
4. Rýchlosť v porovnaní s posunom a zrýchlením
Žiaden parameter nie je ideálny vo všetkých prípadoch; každý z nich vyniká v inej časti frekvenčného rozsahu:
- Posun je najvhodnejší pre pohyby s veľmi nízkou frekvenciou – otáčky hriadeľa, pohyb konštrukcie a voľné priestory – a je prirodzenou voľbou pre bezkontaktná sonda merania na kĺbových ložiskách.
- Rýchlosť pokrýva široké stredné pásmo, v ktorom sa vyskytuje väčšina porúch rotačných strojov, čo z neho robí bežný parameter pre celkovú závažnosť poruchy.
- Zrýchlenie je najlepší pri veľmi vysokých frekvenciách, kde zdôrazňuje počiatočné ložisko a výstroj chyby, ktoré by táto rýchlosť podhodnotila.
Medzi týmito tromi možnosťami môžete prechádzať integrácia (zrýchlenie → rýchlosť → posun) a diferenciácia v opačnom smere. Napriek tomu, pokiaľ ide o celkový prehľad o dynamickom stave stroja v normálnom prevádzkovom rozsahu, rýchlosť zostáva najcennejším parametrom – a rýchlym spôsobom, ako porovnať nameranú hodnotu so zónami podľa ISO, je Tabuľka intenzity vibrácií.
