Razumevanje hitrosti pri analizi vibracij
Hitrost je hitrost spremembe premik glede na čas — preprosto povedano, mera tega, kako hitro kako hitro se premika vibracijska komponenta. Od treh primarnih vibracije parametrov — pomika, hitrosti in pospešek — hitrost je tista, ki se najpogosteje uporablja za ocenjevanje splošnega stanja in jakost vibracij splošnih rotacijskih strojev v najpogostejšem diagnostičnem frekvenčnem območju. V trikotniku parametrov zavzema srednje mesto tako dobesedno kot praktično: en matematični korak oddaljena od pomika in en od pospeška.
1. Zakaj je hitrost standardno merilo resnosti
Hitrost je postala privzeti parameter za splošno vibracijski nadzor iz več med seboj povezanih razlogov:
- Najboljši pokazatelj uničujoče energije: energija, ki utruja stroj, je najbolj neposredno povezana s hitrostjo. Določena raven hitrosti ustreza dokaj enakovredni stopnji resnosti v širokem razponu hitrosti in vrst strojev, zato je mogoče meje določiti enkrat in jih splošno uporabljati.
- “Ploska” frekvenčna karakteristika: v najkritičnejšem frekvenčnem pasu za diagnostiko strojev — približno 10 Hz do 1.000 Hz oziroma 600 do 60.000 CPM — hitrost daje najbolj uravnotežen pregled. Je skoraj enako občutljiva na napake pri nizkih frekvencah, kot so neravnovesje kot tudi na napake pri višjih frekvencah, kot so neusklajenost, kar ga naredi odličnega splošnega enostavnega števila.
- Osnova za mednarodne standarde: globalni standardi za strojne vibracije — predvsem ISO 20816, ki je nadomestil dolgoletni ISO 10816 — uporabljajo RMS hitrost kot primarno merilo za sprejemne meje in alarmne ravni pri različnih razredih strojev. Znane meje con A/B/C/D v ISO 20816-3 so navedene v mm/s RMS.
2. Enote in merjenje
Skupne enote
Hitrost vibracij se navadno izraža v eni od dveh enot:
- mm/s (milimetri na sekundo): enota SI, ki se uporablja v večini sveta.
- in/s (palcev na sekundo): imperialna enota, ki je pogosta v Združenih državah Amerike.
Hitrost se skoraj vedno meri in spremlja kot RMS vrednost, ker RMS najbolje predstavlja energijsko vsebino signala. Kadar je namesto tega navedena vrednost vrha, jo je treba jasno označiti, saj pretvorba med njima predpostavlja sinusoido; pretvornik vibracijskih enot opravi aritmetiko in vzdržuje doslednost med mm/s, in/s in dB.
Kako se meri?
Hitrost vibracij je mogoče pridobiti na dva osnovna načina:
- Neposredno z merilnikom hitrosti: elektrodinamski senzor hitrosti generira napetost v neposrednem sorazmerju s hitrostjo vibracij. Ti robustni elektrodinamični merilniki so bili nekoč razširjeni, a so jih v veliki meri nadomestili pospeškomeri.
- Z integracijo signala pospeškomera: danes prevladujoča metoda. Robusten merilnik pospeška meri pospešek, zbiralnik podatkov ali sistem za nadzor pa elektronsko izvaja integracija ki ga pretvori v hitrost. S tem se združita široko frekvenčno območje in robustnost pospeškometra z diagnostičnimi prednostmi parametra hitrosti.
3. Vloga hitrosti v diagnostiki
Visoka skupna raven hitrosti kaže, da ima stroj težavo, ne pove pa, za katero gre. Diagnostični korak je pregled spekter hitrosti in ugotoviti, katere frekvence prispevajo k visoki skupni vrednosti:
- Visoka hitrost pri 1× vrtljaji na minuto (hitrost teka) points to neravnovesje.
- Visoka hitrost pri 2× vrtljaji na minuto kaže na neusklajenost.
- Niz vrhov hitrosti pri vrtilni frekvenci harmoniki nakazuje mehansko ohlapnost.
Natanko tak je potek dela terenskega instrumenta. Prenosni dvokanalni analizator, kot je Balanset-1A meri skupno hitrost na vsakem ležaju, jo nato razčleni v spekter, tako da inženir lahko odčita vsebino 1×, 2× in višjih harmonikov — in kjer je vzrok neuravnoteženost, neposredno pristopi k njeni odpravi v lastnih ležajih stroja’s.
4. Hitrost v primerjavi s pomikom in pospeškom
Noben posamezni parameter ni najboljši povsod; vsak prevladuje v drugem delu frekvenčnega območja:
- Premik je najboljši za gibanja pri zelo nizkih frekvencah — orbite gredi, strukturne premike in reže — in je naravna izbira za Proximity-probe meritve na drsnih ležajih.
- Hitrost pokriva širok srednji frekvenčni pas, kjer živijo najpogostejše napake rotacijskih strojev, kar ga dela vsakodnevni parameter za oceno splošne resnosti.
- Pospešek je najboljši pri zelo visokih frekvencah, kjer poudari zgodnje ležaj in . oprema napake, ki bi jih hitrost podcenila.
Med trojico se lahko premikate z integracija (pospešek → hitrost → pomik) in differentiation v nasprotni smeri. Kljub temu za “splošni pregled” dinamičnega stanja stroja v njegovem normalnem obratovalnem območju ostaja hitrost najpomembnejši posamezni parameter — hiter način za primerjavo odčitka z območji ISO pa je tabela intenzivnosti vibracij.
