การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนด้วย Balanset-1A: คู่มือเบื้องต้นสำหรับการวินิจฉัยสเปกตรัม

บทนำ: จากการปรับสมดุลสู่การวินิจฉัย — การปลดล็อกศักยภาพทั้งหมดของเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของคุณ

อุปกรณ์ Balanset-1A เป็นที่รู้จักในฐานะเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการปรับสมดุลแบบไดนามิก อย่างไรก็ตาม ความสามารถของอุปกรณ์นี้เหนือกว่านั้นมาก ทำให้เป็นเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่ทรงพลังและเข้าถึงได้ง่าย Balanset-1A มาพร้อมกับเซ็นเซอร์และซอฟต์แวร์ที่ไวต่อการตอบสนองสำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมแบบ Fast Fourier Transform (FFT) จึงเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนอย่างครอบคลุม คู่มือนี้ช่วยเติมเต็มช่องว่างที่คู่มืออย่างเป็นทางการทิ้งไว้ โดยอธิบายสิ่งที่ข้อมูลการสั่นสะเทือนเผยให้เห็นเกี่ยวกับสภาพของเครื่องจักร

คู่มือนี้จัดโครงสร้างตามลำดับเพื่อนำคุณจากพื้นฐานสู่การใช้งานจริง:

• หัวข้อที่ 1 จะวางรากฐานทางทฤษฎี อธิบายอย่างเรียบง่ายและชัดเจนว่าการสั่นสะเทือนคืออะไร การวิเคราะห์สเปกตรัม (FFT) ทำงานอย่างไร และพารามิเตอร์สเปกตรัมใดที่สำคัญสำหรับผู้เชี่ยวชาญด้านการวินิจฉัย
• ส่วนที่ 2 จะให้คำแนะนำทีละขั้นตอนในการรับสเปกตรัมการสั่นสะเทือนที่มีคุณภาพสูงและเชื่อถือได้โดยใช้อุปกรณ์ Balanset-1A ในโหมดต่างๆ โดยเน้นที่ความแตกต่างในทางปฏิบัติที่ไม่ได้อธิบายไว้ในคำแนะนำมาตรฐาน
• ส่วนที่ 3 คือแก่นของบทความ ในที่นี้ เราจะวิเคราะห์ "ลายนิ้วมือ" ซึ่งเป็นสัญญาณสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของความผิดปกติที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ ความไม่สมดุล การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ความหลวมทางกลไก และข้อบกพร่องของตลับลูกปืนอย่างละเอียด
• หัวข้อที่ 4 จะมีการบูรณาการความรู้ที่ได้รับเป็นระบบรวม โดยเสนอคำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับการนำการติดตามไปใช้ และอัลกอริทึมการตัดสินใจที่เรียบง่าย

การทำความเข้าใจเนื้อหาในบทความนี้จะทำให้คุณสามารถใช้ Balanset-1A ได้ไม่เพียงแค่เป็นอุปกรณ์ปรับสมดุลเท่านั้น แต่ยังเป็นอุปกรณ์วินิจฉัยระดับเริ่มต้นที่สมบูรณ์แบบอีกด้วย ช่วยให้คุณระบุปัญหาได้ตั้งแต่เนิ่นๆ ป้องกันอุบัติเหตุที่มีค่าใช้จ่ายสูง และเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ปฏิบัติการของคุณได้อย่างมาก

ส่วนที่ 1: พื้นฐานการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนและสเปกตรัม (FFT)

1.1. การสั่นสะเทือนคืออะไร และเหตุใดจึงสำคัญ?

อุปกรณ์หมุนทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นปั๊ม พัดลม หรือมอเตอร์ไฟฟ้า ล้วนก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนระหว่างการทำงาน การสั่นสะเทือนคือการสั่นสะเทือนเชิงกลของเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเมื่อเทียบกับตำแหน่งสมดุล ในสภาวะที่เครื่องจักรทำงานได้อย่างสมบูรณ์ในอุดมคติ เครื่องจักรจะก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนในระดับต่ำและเสถียร ซึ่งถือเป็น "เสียงรบกวนขณะทำงาน" ตามปกติ อย่างไรก็ตาม เมื่อข้อบกพร่องเกิดขึ้นและพัฒนาไป ภูมิหลังของการสั่นสะเทือนนี้จะเริ่มเปลี่ยนแปลงไป

การสั่นสะเทือนคือการตอบสนองของโครงสร้างกลไกต่อแรงกระตุ้นแบบวนซ้ำ แหล่งที่มาของแรงเหล่านี้อาจมีความหลากหลายมาก:

• แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางเนื่องจากโรเตอร์ไม่สมดุล: เกิดจากการกระจายตัวของมวลที่ไม่เท่ากันเมื่อเทียบกับแกนหมุน เรียกว่า "จุดหนัก" ซึ่งในระหว่างการหมุนจะสร้างแรงที่ส่งผ่านไปยังตลับลูกปืนและตัวเรือนเครื่องจักร
• แรงที่เกี่ยวข้องกับความไม่แม่นยำทางเรขาคณิต: การจัดตำแหน่งเพลาที่เชื่อมต่อไม่ถูกต้อง การโค้งงอของเพลา ข้อผิดพลาดในโปรไฟล์ฟันเฟืองของกระปุกเกียร์ ทั้งหมดนี้สร้างแรงแบบวงจรที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน
• แรงทางอากาศพลศาสตร์และอุทกพลศาสตร์: เกิดขึ้นระหว่างการหมุนของใบพัดในพัดลม เครื่องดูดควัน ปั๊ม และกังหัน
• แรงแม่เหล็กไฟฟ้า: ลักษณะเฉพาะของมอเตอร์ไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้า อาจเกิดขึ้นได้จากขดลวดไม่สมมาตรหรือมีรอบลัดวงจร

แหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนแต่ละแหล่งนี้ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนที่มีลักษณะเฉพาะตัว ด้วยเหตุนี้ การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนจึงเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง การวัดและวิเคราะห์การสั่นสะเทือนไม่เพียงแต่ช่วยให้เราสามารถระบุได้ว่า "เครื่องจักรสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง" เท่านั้น แต่ยังช่วยให้เราสามารถระบุสาเหตุที่แท้จริงได้อย่างแม่นยำด้วยความเป็นไปได้สูง ความสามารถในการวินิจฉัยขั้นสูงนี้เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโปรแกรมการบำรุงรักษาสมัยใหม่

1.2. จากสัญญาณเวลาสู่สเปกตรัม: คำอธิบายง่ายๆ ของ FFT

เซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือน (accelerometer) ซึ่งติดตั้งอยู่บนตัวเรือนตลับลูกปืน จะแปลงการสั่นเชิงกลเป็นสัญญาณไฟฟ้า หากสัญญาณนี้แสดงบนหน้าจอเป็นฟังก์ชันของเวลา เราจะได้สัญญาณเวลาหรือรูปคลื่น กราฟนี้แสดงการเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนในแต่ละช่วงเวลา

สำหรับกรณีง่ายๆ เช่น ความไม่สมดุลบริสุทธิ์ สัญญาณเวลาจะมีลักษณะเป็นเส้นไซน์เรียบ อย่างไรก็ตาม ในความเป็นจริง เครื่องจักรมักจะถูกกระทำโดยแรงกระตุ้นหลายแรงพร้อมกันเสมอ ด้วยเหตุนี้ สัญญาณเวลาจึงเป็นเส้นโค้งที่ซับซ้อนและดูเหมือนจะสับสนวุ่นวาย ซึ่งแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะดึงข้อมูลการวินิจฉัยที่มีประโยชน์ออกมา

นี่คือจุดที่เครื่องมือทางคณิตศาสตร์เข้ามาช่วยเหลือ — การแปลงฟูริเยร์แบบเร็ว (FFT) ซึ่งสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นปริซึมมหัศจรรย์สำหรับสัญญาณการสั่นสะเทือน

ลองนึกภาพว่าสัญญาณเวลาเชิงซ้อนคือลำแสงสีขาว ซึ่งดูเหมือนจะเป็นหนึ่งเดียวและแยกไม่ออกสำหรับเรา แต่เมื่อลำแสงนี้ผ่านปริซึมแก้ว มันจะแตกตัวออกเป็นสีต่างๆ เช่น สีแดง สีส้ม สีเหลือง และอื่นๆ กลายเป็นสีรุ้ง FFT ทำเช่นเดียวกันกับสัญญาณการสั่นสะเทือน โดยนำเส้นโค้งเชิงซ้อนจากโดเมนเวลามาแยกเป็นองค์ประกอบไซน์อย่างง่าย ซึ่งแต่ละองค์ประกอบมีความถี่และแอมพลิจูดของตัวเอง

ผลลัพธ์ของการแปลงนี้จะแสดงบนกราฟที่เรียกว่าสเปกตรัมการสั่นสะเทือน สเปกตรัมนี้เป็นเครื่องมือหลักสำหรับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือน ช่วยให้คุณเห็นสิ่งที่ซ่อนอยู่ในสัญญาณเวลา: การสั่นสะเทือน "บริสุทธิ์" ใดที่ประกอบเป็นเสียงรบกวนโดยรวมของเครื่องจักร

1.3. พารามิเตอร์สเปกตรัมหลักที่ต้องเข้าใจ

สเปกตรัมการสั่นสะเทือนที่คุณจะเห็นบนหน้าจอ Balanset-1A ในโหมด "Vibrometer" หรือ "Charts" มีสองแกน ซึ่งการทำความเข้าใจแกนเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการวินิจฉัยโรค

แกนนอน (X): ความถี่

แกนนี้แสดงความถี่ของการสั่นที่เกิดขึ้น โดยมีหน่วยวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) โดย 1 เฮิรตซ์ เท่ากับการสั่นสมบูรณ์หนึ่งครั้งต่อวินาที ความถี่สัมพันธ์โดยตรงกับแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือน ส่วนประกอบทางกลและไฟฟ้าต่างๆ ของเครื่องจักรสร้างการสั่นสะเทือนที่ความถี่เฉพาะตัวและคาดการณ์ได้ เมื่อทราบความถี่ที่ตรวจพบจุดสูงสุดของการสั่นสะเทือนสูง เราจึงสามารถระบุสาเหตุของการสั่นสะเทือนได้ ไม่ว่าจะเป็นชิ้นส่วนหรือข้อบกพร่องเฉพาะเจาะจง

ความถี่ในการหมุน (1x): นี่คือความถี่ที่สำคัญที่สุดในการวินิจฉัยการสั่นสะเทือนทั้งหมด ความถี่นี้สอดคล้องกับความเร็วในการหมุนของเพลาเครื่องจักร ตัวอย่างเช่น หากเพลามอเตอร์หมุนด้วยความเร็ว 3,000 รอบต่อนาที (rpm) ความถี่ในการหมุนจะเป็นดังนี้: f = 3,000 รอบต่อนาที / 60 วินาที/นาที = 50 เฮิรตซ์ ความถี่นี้แสดงเป็น 1x ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดอ้างอิงสำหรับการระบุข้อบกพร่องอื่นๆ อีกมากมาย

แกนตั้ง (Y): แอมพลิจูด

แกนนี้แสดงความเข้มหรือความแรงของการสั่นสะเทือนที่ความถี่เฉพาะแต่ละความถี่ ในอุปกรณ์ Balanset-1A แอมพลิจูดจะวัดเป็นมิลลิเมตรต่อวินาที (mm/s) ซึ่งสอดคล้องกับค่ารากที่สองของค่าเฉลี่ยกำลังสอง (RMS) ของความเร็วการสั่นสะเทือน ยิ่งจุดสูงสุดในสเปกตรัมสูงเท่าใด พลังงานการสั่นสะเทือนที่กระจุกตัวอยู่ที่ความถี่นั้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และโดยทั่วไปแล้ว ข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น

ฮาร์โมนิกส์

ฮาร์มอนิกส์คือความถี่ที่เป็นจำนวนเต็มคูณของความถี่มูลฐาน โดยส่วนใหญ่ความถี่มูลฐานคือความถี่การหมุน 1x ดังนั้น ฮาร์มอนิกส์ของฮาร์มอนิกส์จะเป็นดังนี้: 2x (ฮาร์มอนิกที่สอง) = 2×1x, 3x (ฮาร์มอนิกที่สาม) = 3×1x, 4x (ฮาร์มอนิกที่สี่) = 4×1x และอื่นๆ การมีอยู่และความสูงสัมพัทธ์ของฮาร์มอนิกส์เป็นข้อมูลสำคัญในการวินิจฉัย ตัวอย่างเช่น ความไม่สมดุลที่แท้จริงมักเกิดขึ้นที่ 1x โดยมีฮาร์มอนิกส์ต่ำมาก อย่างไรก็ตาม ความหลวมทางกลหรือการเยื้องศูนย์เพลาที่ไม่ถูกต้องจะก่อให้เกิดฮาร์มอนิกส์สูงจำนวนมาก (2x, 3x, 4x,...) การวิเคราะห์อัตราส่วนแอมพลิจูดระหว่าง 1x และฮาร์มอนิกส์ทำให้สามารถแยกแยะความผิดพลาดประเภทต่างๆ ได้

ส่วนที่ 2: การรับสเปกตรัมการสั่นสะเทือนโดยใช้ Balanset-1A

คุณภาพของการวินิจฉัยขึ้นอยู่กับคุณภาพของข้อมูลเบื้องต้นโดยตรง การวัดที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ข้อสรุปที่ผิดพลาด การซ่อมแซมที่ไม่จำเป็น หรือในทางกลับกัน อาจพลาดข้อบกพร่องที่กำลังพัฒนา ส่วนนี้ให้คำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับการรวบรวมข้อมูลที่แม่นยำและทำซ้ำได้โดยใช้อุปกรณ์ของคุณ

2.1. การเตรียมการวัด: กุญแจสู่ข้อมูลที่แม่นยำ

ก่อนเชื่อมต่อสายเคเบิลและเริ่มต้นโปรแกรม จำเป็นต้องใส่ใจกับการติดตั้งเซ็นเซอร์อย่างถูกต้อง ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการประเมินความน่าเชื่อถือของการวิเคราะห์ทั้งหมดในภายหลัง

วิธีการติดตั้ง: Balanset-1A มาพร้อมฐานเซ็นเซอร์แม่เหล็ก วิธีนี้สะดวกและรวดเร็วในการติดตั้ง แต่เพื่อประสิทธิภาพที่ดี จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎเกณฑ์หลายประการ พื้นผิว ณ จุดวัดต้อง:

• ทำความสะอาด: ขจัดสิ่งสกปรก สนิม และสีที่ลอก
• แบน: เซ็นเซอร์ต้องวางราบสนิทกับพื้นผิวแม่เหล็กทั้งหมด ห้ามติดตั้งบนพื้นผิวโค้งมนหรือหัวน็อต
• มโหฬาร: จุดวัดควรเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างรับน้ำหนักของเครื่อง (เช่น ตัวเรือนรับน้ำหนัก) ไม่ใช่ฝาครอบป้องกันบางๆ หรือครีบระบายความร้อน

สำหรับการตรวจสอบแบบคงที่หรือเพื่อให้ได้ความแม่นยำสูงสุดที่ความถี่สูง ขอแนะนำให้ใช้การเชื่อมต่อแบบเกลียว (สตั๊ด) หากการออกแบบเครื่องจักรอนุญาต

ที่ตั้ง: แรงที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของโรเตอร์จะถูกส่งไปยังตัวเรือนเครื่องจักรผ่านตลับลูกปืน ดังนั้น ตำแหน่งที่ดีที่สุดในการติดตั้งเซ็นเซอร์คือตัวเรือนตลับลูกปืน พยายามวางเซ็นเซอร์ให้ใกล้กับตลับลูกปืนมากที่สุด เพื่อวัดการสั่นสะเทือนโดยให้มีความบิดเบี้ยวน้อยที่สุด

ทิศทางการวัด: การสั่นสะเทือนเป็นกระบวนการสามมิติ เพื่อให้ได้ภาพรวมที่สมบูรณ์ของสภาพเครื่องจักร ควรทำการวัดในสามทิศทาง:

• รัศมีแนวนอน (H): ตั้งฉากกับแกนเพลาในระนาบแนวนอน
• แนวรัศมีแนวตั้ง (V): ตั้งฉากกับแกนเพลาในระนาบแนวตั้ง
• แกน (A): ขนานกับแกนเพลา

โดยทั่วไปแล้ว ความแข็งของโครงสร้างในแนวนอนจะต่ำกว่าในแนวตั้ง ดังนั้นแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนในแนวนอนจึงมักสูงที่สุด ด้วยเหตุนี้ ทิศทางแนวนอนจึงมักถูกเลือกสำหรับการประเมินเบื้องต้น อย่างไรก็ตาม การสั่นสะเทือนตามแนวแกนมีข้อมูลเฉพาะ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวินิจฉัยข้อบกพร่อง เช่น การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง

Balanset-1A เป็นอุปกรณ์สองช่องสัญญาณ ซึ่งในคู่มือพิจารณาเป็นหลักจากมุมมองของการปรับสมดุลสองระนาบ อย่างไรก็ตาม สำหรับการวินิจฉัย สิ่งนี้เปิดโอกาสที่กว้างขึ้นมาก แทนที่จะวัดการสั่นสะเทือนบนตลับลูกปืนสองชุดที่แตกต่างกัน เซ็นเซอร์ทั้งสองสามารถเชื่อมต่อกับชุดตลับลูกปืนเดียวกันได้ แต่ในทิศทางที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น ช่องสัญญาณเซ็นเซอร์ 1 สามารถติดตั้งในแนวรัศมี (แนวนอน) และช่องสัญญาณเซ็นเซอร์ 2 ในแนวแกน การรับสเปกตรัมพร้อมกันในสองทิศทางช่วยให้สามารถเปรียบเทียบการสั่นสะเทือนในแนวแกนและแนวรัศมีได้ทันที ซึ่งเป็นเทคนิคมาตรฐานในการวินิจฉัยระดับมืออาชีพสำหรับการตรวจจับความคลาดเคลื่อนที่เชื่อถือได้ วิธีการนี้ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการวินิจฉัยของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ซึ่งเหนือกว่าที่อธิบายไว้ในคู่มือ

2.2 ทีละขั้นตอน: การใช้โหมด "Vibrometer" (F5) เพื่อการประเมินอย่างรวดเร็ว

โหมดนี้ออกแบบมาเพื่อควบคุมการทำงานของพารามิเตอร์การสั่นสะเทือนหลัก และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการประเมินสภาพเครื่องจักรแบบ "ออนไซต์" อย่างรวดเร็ว ขั้นตอนในการรับสเปกตรัมในโหมดนี้มีดังนี้:

1. การเชื่อมต่อเซ็นเซอร์: ติดตั้งเซ็นเซอร์การสั่นสะเทือน ณ จุดที่เลือก และเชื่อมต่อกับอินพุต X1 และ X2 ของชุดวัด เชื่อมต่อเครื่องวัดความเร็วรอบเลเซอร์เข้ากับอินพุต X3 และติดเครื่องหมายสะท้อนแสงเข้ากับเพลา
2. เริ่มโปรแกรม: ในหน้าต่างโปรแกรมหลักของ Balanset-1A คลิกปุ่ม "F5 - Vibration Meter"
3. หน้าต่างการทำงานจะเปิดขึ้น (รูปที่ 7.4 ในคู่มือ) ส่วนบนจะแสดงค่าดิจิทัล ได้แก่ การสั่นสะเทือนโดยรวม (V1s), การสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุน (V1o), เฟส (F1) และความเร็วรอบการหมุน (N rev)
4. เริ่มการวัด: คลิกปุ่ม "F9 - Run" โปรแกรมจะเริ่มรวบรวมและแสดงข้อมูลแบบเรียลไทม์
5. วิเคราะห์สเปกตรัม: ที่ด้านล่างของหน้าต่างคือกราฟ "สเปกตรัมการสั่นสะเทือน-ช่องสัญญาณ 1&2 (มม./วินาที)" นี่คือสเปกตรัมการสั่นสะเทือน แกนนอนแสดงความถี่เป็นเฮิรตซ์ และแกนตั้งแสดงแอมพลิจูดเป็นมิลลิเมตร/วินาที

โหมดนี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบวินิจฉัยเบื้องต้นที่สำคัญที่สุดได้ ซึ่งแนะนำไว้ในคู่มือการทรงตัว เปรียบเทียบค่า V1 (การสั่นสะเทือนโดยรวม) และ V1o (การสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุน 1x)

• ถ้า V1s≈V1o หมายความว่าพลังงานการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ที่ความถี่การหมุน สาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนน่าจะเป็นความไม่สมดุล
• หาก V1s≫V1o แสดงว่าการสั่นสะเทือนส่วนใหญ่เกิดจากสาเหตุอื่น (เช่น การจัดตำแหน่งไม่ถูกต้อง ความหลวม ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน ฯลฯ) ในกรณีนี้ การปรับสมดุลแบบธรรมดาไม่สามารถแก้ปัญหาได้ จึงจำเป็นต้องวิเคราะห์สเปกตรัมอย่างละเอียดมากขึ้น

2.3 ทีละขั้นตอน: การใช้โหมด "แผนภูมิ" (F8) สำหรับการวิเคราะห์โดยละเอียด

สำหรับการวินิจฉัยโรคที่จริงจังซึ่งต้องการการตรวจสอบสเปกตรัมอย่างละเอียดมากขึ้น โหมด "แผนภูมิ" จะดีกว่าอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากมีกราฟที่ใหญ่ขึ้นและให้ข้อมูลมากขึ้น ช่วยให้ระบุจุดสูงสุดและวิเคราะห์โครงสร้างของจุดสูงสุดได้ง่ายขึ้น ขั้นตอนในการหาสเปกตรัมในโหมดนี้:

1. เชื่อมต่อเซ็นเซอร์ในลักษณะเดียวกับโหมด "Vibrometer"
2. โหมดเริ่มต้น: ในหน้าต่างโปรแกรมหลัก คลิกปุ่ม "F8 - แผนภูมิ"
3. เลือกประเภทแผนภูมิ: ในหน้าต่างที่เปิดขึ้น (รูปที่ 7.19 ในคู่มือ) จะมีปุ่มเรียงกันที่ด้านบน คลิก "F5-Spectrum (Hz)"
4. หน้าต่างวิเคราะห์สเปกตรัมจะเปิดขึ้น (รูปที่ 7.23 ในคู่มือ) ส่วนบนจะแสดงสัญญาณเวลา และส่วนล่างซึ่งเป็นส่วนหลักจะแสดงสเปกตรัมการสั่นสะเทือน
5. เริ่มการวัด: คลิกปุ่ม "F9-Run" อุปกรณ์จะทำการวัดและสร้างกราฟโดยละเอียด

สเปกตรัมที่ได้จากโหมดนี้สะดวกต่อการวิเคราะห์มากกว่ามาก คุณสามารถมองเห็นจุดสูงสุดที่ความถี่ต่างๆ ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น ประเมินความสูงของจุดสูงสุด และระบุอนุกรมฮาร์มอนิกได้ แนะนำให้ใช้โหมดนี้สำหรับการวินิจฉัยข้อบกพร่องที่อธิบายไว้ในหัวข้อถัดไป

ส่วนที่ 3: การวินิจฉัยความผิดปกติทั่วไปโดยสเปกตรัมการสั่นสะเทือน (สูงถึง 1,000 เฮิรตซ์)

ส่วนนี้เป็นหัวใจสำคัญของคู่มือเล่มนี้ เราจะเรียนรู้การอ่านสเปกตรัมและเชื่อมโยงสเปกตรัมกับปัญหาทางกลศาสตร์เฉพาะทาง เพื่อความสะดวกและรวดเร็วในการใช้งานจริง ตัวบ่งชี้การวินิจฉัยหลักๆ จะถูกสรุปไว้ในตารางรวม ซึ่งจะเป็นข้อมูลอ้างอิงอย่างรวดเร็วเมื่อวิเคราะห์ข้อมูลจริง

ตารางที่ 3.1: สรุปตัวชี้วัดการวินิจฉัย

ความผิดพลาด	ลายเซ็นสเปกตรัมหลัก	ฮาร์มอนิกส์ทั่วไป	Notes
ความไม่สมดุล	แอมพลิจูดสูงที่ความถี่การหมุน 1 เท่า	ต่ำ	การสั่นแบบรัศมีมีอิทธิพลเหนือกว่า แอมพลิจูดเพิ่มขึ้นแบบกำลังสองตามความเร็ว
การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง	แอมพลิจูดสูงที่ความถี่การหมุน 2 เท่า	1×, 3×, 4×	มักเกิดร่วมกับการสั่นสะเทือนตามแนวแกน
ความหลวมทางกล	ฮาร์มอนิกหลายตัว 1× ("ป่า" ของฮาร์มอนิก)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	ซับฮาร์โมนิก (0.5×, 1.5×) อาจปรากฏที่ 1/2x, 3/2x เป็นต้น เนื่องจากมีรอยแตกร้าว
ข้อบกพร่องของตลับลูกปืน	จุดสูงสุดที่ความถี่ที่ไม่ซิงโครนัส (BPFO, BPFI เป็นต้น)	ฮาร์มอนิกหลายตัวของความถี่ข้อบกพร่อง	มักมองเห็นเป็นแถบข้างรอบจุดสูงสุด เสียงคล้าย "สัญญาณรบกวน" ในช่วงความถี่สูง
ข้อบกพร่องของตาข่ายเฟือง	ความถี่สูงของเฟืองเกียร์ (GMF) และฮาร์มอนิกของมัน	แถบข้างรอบ GMF ที่ 1x	บ่งบอกถึงการสึกหรอ ความเสียหายของฟัน หรือความเยื้องศูนย์

ต่อไปเราจะแยกข้อบกพร่องแต่ละข้อเหล่านี้โดยละเอียด

3.1. ความไม่สมดุล: ปัญหาที่พบบ่อยที่สุด

สาเหตุทางกายภาพ: ความไม่สมดุลเกิดขึ้นเมื่อจุดศูนย์กลางมวลของชิ้นส่วนที่กำลังหมุน (โรเตอร์) ไม่ตรงกับแกนหมุนทางเรขาคณิต ทำให้เกิด "จุดหนัก" ซึ่งในระหว่างการหมุนจะก่อให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่กระทำในทิศทางรัศมีและส่งผ่านไปยังตลับลูกปืนและฐานราก

ลายเซ็นสเปกตรัม: สัญญาณหลักคือจุดสูงสุดของแอมพลิจูดที่สูงที่ความถี่การหมุน (1x) เป็นหลัก การสั่นสะเทือนส่วนใหญ่เป็นแนวรัศมี ความไม่สมดุลมีสองประเภทหลัก:

ความไม่สมดุลแบบคงที่ (ระนาบเดียว)

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมถูกครอบงำโดยจุดสูงสุดเดียวที่ความถี่การหมุนพื้นฐาน (1x) การสั่นสะเทือนเป็นคลื่นไซน์ โดยมีพลังงานน้อยที่สุดที่ความถี่อื่นๆ

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: ส่วนประกอบความถี่หมุน 1x ที่แข็งแกร่งเป็นหลัก แทบไม่มีฮาร์มอนิกที่สูงกว่า (โทน 1x บริสุทธิ์)

คุณสมบัติหลัก: แอมพลิจูด 1 เท่าขนาดใหญ่ในทุกทิศทางรัศมี การสั่นสะเทือนที่ตลับลูกปืนทั้งสองมีเฟสเดียวกัน (ไม่มีเฟสต่างกันระหว่างปลายทั้งสอง) มักพบการเลื่อนเฟสประมาณ 90° ระหว่างการวัดแนวนอนและแนวตั้งที่ตลับลูกปืนเดียวกัน

ความไม่สมดุลแบบไดนามิก (สองระนาบ / คู่)

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมยังแสดงจุดสูงสุดของความถี่หนึ่งครั้งต่อรอบ (1x) ซึ่งคล้ายกับภาวะไม่สมดุลสถิตย์ การสั่นสะเทือนจะเกิดขึ้นที่ความเร็วรอบการหมุน โดยไม่มีเนื้อหาความถี่สูงอย่างมีนัยสำคัญ หากภาวะไม่สมดุลเป็นปัญหาเดียว

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: ส่วนประกอบหลัก 1x RPM (มักมีอาการ "แกว่ง" หรือสั่นคลอนของโรเตอร์) โดยทั่วไปแล้ว ฮาร์มอนิกที่สูงกว่าจะไม่ปรากฏ เว้นแต่จะมีข้อบกพร่องอื่นๆ

คุณสมบัติหลัก: การสั่นสะเทือน 1x ที่ตลับลูกปืนแต่ละอันคือ ออกเฟส — มีความแตกต่างเฟสประมาณ 180° ระหว่างการสั่นสะเทือนที่ปลายทั้งสองข้างของโรเตอร์ (ซึ่งบ่งชี้ถึงความไม่สมดุลของคู่) จุดสูงสุด 1x ที่แข็งแกร่งพร้อมความสัมพันธ์ของเฟสนี้เป็นสัญลักษณ์ของความไม่สมดุลแบบไดนามิก

สิ่งที่ต้องทำ: หากสเปกตรัมบ่งชี้ว่าไม่สมดุล จำเป็นต้องดำเนินการปรับสมดุล สำหรับความไม่สมดุลแบบคงที่ การปรับสมดุลแบบระนาบเดียวก็เพียงพอแล้ว (ส่วนที่ 7.4 ด้วยมือ) สำหรับความไม่สมดุลแบบไดนามิก การปรับสมดุลแบบสองระนาบก็เพียงพอแล้ว (ส่วนที่ 7.5 ด้วยมือ)

3.2. การจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง: ภัยคุกคามที่ซ่อนเร้น

สาเหตุทางกายภาพ: การจัดแนวที่ไม่ถูกต้องเกิดขึ้นเมื่อแกนหมุนของเพลาคู่สองอัน (เช่น เพลามอเตอร์และเพลาปั๊ม) ไม่ตรงกัน เมื่อเพลาที่จัดแนวไม่ถูกต้องหมุน แรงแบบวนรอบจะเกิดขึ้นในคัปปลิ้งและตลับลูกปืน ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน

การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องแบบขนาน (เพลาออฟเซ็ต)

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมการสั่นสะเทือนแสดงพลังงานที่สูงขึ้นที่ค่าพื้นฐาน (1x) และฮาร์มอนิก 2x และ 3x โดยเฉพาะอย่างยิ่งในทิศทางรัศมี โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบ 1x จะเป็นองค์ประกอบหลัก โดยมีการจัดเรียงที่ไม่ถูกต้อง ร่วมกับองค์ประกอบ 2x ที่โดดเด่น

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: ประกอบด้วยจุดสูงสุดที่สำคัญที่ความถี่การหมุนของเพลา 1x, 2x และ 3x ซึ่งส่วนใหญ่ปรากฏในการวัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมี (ตั้งฉากกับเพลา)

คุณสมบัติหลัก: การสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่มีค่าสูง 1x และ 2x มักพบความแตกต่างของเฟส 180° ระหว่างการวัดการสั่นสะเทือนในแนวรัศมีที่ด้านตรงข้ามของคัปปลิ้ง ซึ่งแยกความแตกต่างจากความไม่สมดุลที่แท้จริง

การจัดตำแหน่งเชิงมุมที่ไม่ถูกต้อง (เพลาเอียง)

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมความถี่แสดงให้เห็นถึงฮาร์โมนิกที่แข็งแกร่งของความเร็วเพลา โดยเฉพาะอย่างยิ่งองค์ประกอบความเร็วรอบที่โดดเด่นคือ 2 เท่า นอกเหนือจาก 1 เท่า การสั่นสะเทือนที่ 1 เท่า, 2 เท่า (และบ่อยครั้งคือ 3 เท่า) เกิดขึ้น โดยการสั่นสะเทือนตามแนวแกน (ตามแนวเพลา) มีความสำคัญ

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: จุดสูงสุดที่เห็นได้ชัดคือ 1x และ 2x (และบางครั้ง 3x) ของความเร็วในการทำงาน ส่วนประกอบ 2x มักจะมีขนาดใหญ่เท่ากับหรือมากกว่า 1x ความถี่เหล่านี้เด่นชัดในสเปกตรัมการสั่นสะเทือนตามแนวแกน (ตามแนวแกนของเครื่องจักร)

คุณสมบัติหลัก: แอมพลิจูดฮาร์มอนิกที่สองที่ค่อนข้างสูง (2 เท่า) เมื่อเทียบกับ 1 เท่า ประกอบกับการสั่นตามแนวแกนที่รุนแรง การวัดตามแนวแกนทั้งสองด้านของคัปปลิ้งจะต่างเฟสกัน 180° ซึ่งเป็นลักษณะเด่นของการจัดแนวเชิงมุมที่ไม่ถูกต้อง

สิ่งที่ต้องทำ: การปรับสมดุลจะไม่ช่วยในกรณีนี้ หยุดเครื่องและดำเนินการตั้งศูนย์เพลาโดยใช้เครื่องมือเฉพาะทาง

3.3. ความหลวมทางกล: "เสียงสั่น" ในเครื่องจักร

สาเหตุทางกายภาพ: ข้อบกพร่องนี้เกี่ยวข้องกับการสูญเสียความแข็งแรงในการเชื่อมต่อโครงสร้าง เช่น สลักเกลียวหลวม รอยแตกร้าวบนฐานราก และระยะห่างที่เพิ่มขึ้นของฐานรองลูกปืน ระยะห่างที่เพิ่มขึ้นนี้ทำให้เกิดแรงกระแทก ก่อให้เกิดรูปแบบการสั่นสะเทือนที่มีลักษณะเฉพาะ

ความคลายตัวทางกล (ความคลายตัวของส่วนประกอบ)

Description: สเปกตรัมนี้อุดมไปด้วยองค์ประกอบความถี่ของความเร็วรอบ ปรากฏช่วงความถี่ของเลขจำนวนเต็มคูณ 1x จำนวนมาก (ตั้งแต่ 1x ถึงลำดับสูง เช่น ~10x) ซึ่งมีแอมพลิจูดสำคัญ ในบางกรณี อาจปรากฏความถี่ซับฮาร์มอนิก (เช่น 0.5x) ด้วยเช่นกัน

ส่วนประกอบสเปกตรัม: ความถี่หลักคือองค์ประกอบความถี่หลายตัวของความเร็วรอบ (1x, 2x, 3x ... สูงสุด ~10x) บางครั้งอาจมีองค์ประกอบความถี่เศษส่วน (ครึ่งจำนวนเต็ม) ปรากฏที่ 1/2x, 3/2x ฯลฯ เนื่องจากการกระแทกซ้ำๆ

คุณสมบัติหลัก: "ชุดจุดสูงสุด" ที่โดดเด่นในสเปกตรัม คือจุดสูงสุดจำนวนมากที่เว้นระยะห่างเท่าๆ กันที่ความถี่ซึ่งเป็นจำนวนเต็มคูณของความเร็วในการหมุน ซึ่งบ่งชี้ถึงการสูญเสียความแข็งหรือการประกอบชิ้นส่วนที่ไม่เหมาะสมซึ่งก่อให้เกิดการกระแทกซ้ำๆ การมีฮาร์มอนิกจำนวนมาก (และอาจรวมถึงฮาร์มอนิกย่อยที่เป็นจำนวนเต็มครึ่งจำนวน) เป็นตัวบ่งชี้สำคัญ

ความหลวมของโครงสร้าง (ความหลวมของฐาน/การติดตั้ง)

Description: ในสเปกตรัมการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนที่ความถี่พื้นฐานหรือความถี่การหมุนสองครั้งมักมีอิทธิพลเหนือกว่า โดยทั่วไปแล้ว จุดสูงสุดจะปรากฏที่ 1x และ/หรือ 2x ฮาร์มอนิกที่สูงกว่า (มากกว่า 2x) มักจะมีแอมพลิจูดน้อยกว่าฮาร์มอนิกหลักเหล่านี้มาก

ส่วนประกอบสเปกตรัม: แสดงองค์ประกอบความถี่ส่วนใหญ่ที่ความเร็ว 1x และ 2x ของเพลา ฮาร์มอนิกอื่นๆ (3x, 4x เป็นต้น) มักจะไม่มีหรือไม่มีนัยสำคัญ องค์ประกอบ 1x หรือ 2x อาจมีอิทธิพลมากกว่า ขึ้นอยู่กับประเภทของความหลวม (เช่น หนึ่งแรงกระแทกต่อการหมุนรอบ หรือสองแรงกระแทกต่อการหมุนรอบ)

คุณสมบัติหลัก: จุดสูงสุดที่เห็นได้ชัดคือ 1x หรือ 2x (หรือทั้งสองอย่าง) เมื่อเทียบกับสเปกตรัมที่เหลือ ซึ่งบ่งชี้ถึงความหลวมของตลับลูกปืนหรือโครงสร้าง การสั่นสะเทือนจะรุนแรงขึ้นในแนวตั้งหากติดตั้งเครื่องจักรแบบหลวม จุดสูงสุดเด่นอันดับต่ำหนึ่งหรือสองจุดที่มีฮาร์โมนิกอันดับสูงจำนวนเล็กน้อย เป็นลักษณะเฉพาะของความหลวมของโครงสร้างหรือฐานราก

สิ่งที่ต้องทำ: จำเป็นต้องตรวจสอบตัวเครื่องอย่างละเอียด ตรวจสอบสลักเกลียวยึดที่เข้าถึงได้ทั้งหมด (ตลับลูกปืน ตัวเรือน) ตรวจสอบโครงและฐานรากเพื่อหารอยแตก หากภายในหลวม (เช่น ฐานรองตลับลูกปืน) อาจจำเป็นต้องถอดประกอบตัวเครื่อง

3.4. ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนแบบกลิ้ง: การเตือนล่วงหน้า

สาเหตุทางกายภาพ: การเกิดข้อบกพร่อง (หลุม รอยแตก การสึกหรอ) บนพื้นผิวลูกกลิ้ง (วงแหวนด้านใน วงแหวนด้านนอก ชิ้นส่วนลูกกลิ้ง) หรือบนกรง ทุกครั้งที่ชิ้นส่วนลูกกลิ้งกลิ้งผ่านข้อบกพร่อง จะเกิดแรงกระแทกระยะสั้นขึ้น แรงกระแทกเหล่านี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ ตามความถี่เฉพาะของชิ้นส่วนลูกปืนแต่ละชิ้น

ลายเซ็นสเปกตรัม: ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนจะปรากฏเป็นจุดสูงสุดที่ความถี่แบบไม่ซิงโครนัส กล่าวคือ ที่ความถี่ที่ไม่ใช่จำนวนเต็มคูณของความถี่การหมุน (1x) ความถี่เหล่านี้ (BPFO - ความถี่ข้อบกพร่องของวงแหวนรอบนอก, BPFI - วงแหวนรอบใน, BSF - องค์ประกอบการกลิ้ง, FTF - กรง) ขึ้นอยู่กับรูปทรงของตลับลูกปืนและความเร็วในการหมุน สำหรับนักวินิจฉัยมือใหม่ ไม่จำเป็นต้องคำนวณค่าที่แน่นอนของค่าเหล่านี้ สิ่งสำคัญคือการเรียนรู้ที่จะรับรู้ถึงการมีอยู่ของค่าเหล่านี้ในสเปกตรัม

ความบกพร่องของเผ่าพันธุ์ภายนอก

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมการสั่นสะเทือนจะแสดงค่าพีคที่สอดคล้องกับความถี่ของข้อบกพร่องของวงแหวนด้านนอกและฮาร์มอนิกของความถี่ดังกล่าว โดยปกติแล้วค่าพีคเหล่านี้จะอยู่ที่ความถี่ที่สูงกว่า (ไม่ใช่จำนวนเต็มคูณของการหมุนของเพลา) และบ่งชี้ถึงแต่ละครั้งที่ชิ้นส่วนกลิ้งผ่านข้อบกพร่องของวงแหวนด้านนอก

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: มีฮาร์มอนิกหลายตัวของความถี่บอลพาสของวงแหวนนอก (BPFO) โดยทั่วไปสามารถสังเกตเห็นฮาร์มอนิก BPFO ได้ 8–10 ตัวในสเปกตรัมสำหรับความผิดพลาดของวงแหวนนอกที่เด่นชัด ระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดเหล่านี้จะเท่ากับ BPFO (ความถี่ลักษณะเฉพาะที่กำหนดโดยรูปทรงของแบริ่งและความเร็ว)

คุณสมบัติหลัก: จุดสูงสุดของ BPFO และฮาร์มอนิกที่ต่อเนื่องกันนั้นเป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว การมีจุดสูงสุดความถี่สูงจำนวนมากที่กระจายตัวสม่ำเสมอ (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนถึงข้อบกพร่องของตลับลูกปืนที่วงแหวนด้านนอก

ความบกพร่องภายในเผ่าพันธุ์

คำอธิบายสเปกตรัม: สเปกตรัมของรอยเลื่อนอินเนอร์เรซแสดงจุดสูงสุดที่เด่นชัดหลายจุด ณ ความถี่ของรอยเลื่อนอินเนอร์เรซและฮาร์มอนิก นอกจากนี้ จุดสูงสุดของความถี่รอยเลื่อนเหล่านี้มักจะมาพร้อมกับจุดสูงสุดของแถบข้างที่เว้นระยะห่างกันที่ความถี่ความเร็วการทำงาน (1x)

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: ประกอบด้วยฮาร์มอนิกหลายตัวของความถี่บอลพาสภายในสนาม (BPFI) ซึ่งมักจะอยู่ที่ประมาณ 8-10 ฮาร์มอนิก โดยทั่วไปแล้ว จุดสูงสุดของ BPFI เหล่านี้จะถูกมอดูเลตโดยแถบข้างที่ ±1x รอบต่อนาที ซึ่งหมายความว่า ข้างๆ ฮาร์มอนิก BPFI แต่ละอัน จะมีจุดสูงสุดด้านข้างที่เล็กกว่าปรากฏขึ้น โดยคั่นด้วยจุดสูงสุดหลักในปริมาณที่เท่ากับความถี่การหมุนของเพลา

คุณสมบัติหลัก: สัญญาณเตือนคือการมีฮาร์มอนิกความถี่ข้อบกพร่องของวงแหวนด้านใน (BPFI) ที่มีรูปแบบแถบข้าง แถบข้างที่เว้นระยะห่างตามความเร็วเพลาโดยรอบฮาร์มอนิก BPFI บ่งชี้ว่าข้อบกพร่องของวงแหวนด้านในถูกโหลดหนึ่งครั้งต่อรอบ ซึ่งยืนยันถึงปัญหาวงแหวนด้านใน ไม่ใช่วงแหวนด้านนอก

ข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้ง (ลูกบอล/ลูกกลิ้ง)

คำอธิบายสเปกตรัม: ข้อบกพร่องของลูกกลิ้ง (ลูกเหล็กหรือลูกกลิ้ง) ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุนของลูกกลิ้งและฮาร์มอนิกของลูกกลิ้ง สเปกตรัมจะแสดงค่าพีคหลายค่าที่ไม่ใช่ผลคูณของความเร็วเพลา แต่เป็นผลคูณของความถี่การหมุนของลูกกลิ้ง/ลูกกลิ้ง (BSF) ค่าพีคฮาร์มอนิกค่าหนึ่งมักจะมากกว่าค่าอื่นๆ อย่างมาก ซึ่งสะท้อนให้เห็นจำนวนลูกกลิ้งที่ได้รับความเสียหาย

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: จุดสูงสุดของความถี่ข้อบกพร่องขององค์ประกอบการกลิ้งพื้นฐาน (BSF) และฮาร์มอนิกของมันจะปรากฏขึ้น ตัวอย่างเช่น BSF, 2xBSF, 3xBSF เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รูปแบบแอมพลิจูดของจุดสูงสุดเหล่านี้สามารถบ่งชี้จำนวนองค์ประกอบที่เสียหายได้ เช่น หากฮาร์มอนิกที่สองมีค่ามากที่สุด อาจบ่งชี้ว่าลูกบอล/ลูกกลิ้งสองลูกมีจุดหลุดร่อน บ่อยครั้งที่การสั่นสะเทือนที่ความถี่ข้อบกพร่องของรางเลื่อนเกิดขึ้นพร้อมกัน เนื่องจากความเสียหายขององค์ประกอบการกลิ้งมักนำไปสู่ความเสียหายของรางเลื่อนด้วยเช่นกัน

คุณสมบัติหลัก: การปรากฏของจุดสูงสุดหลายจุดซึ่งเว้นระยะห่างระหว่างค่า BSF (ความถี่การหมุนของชิ้นส่วนลูกปืน) แทนที่จะเป็นความถี่การหมุนของเพลา บ่งชี้ถึงข้อบกพร่องของชิ้นส่วนลูกปืนแบบกลิ้ง แอมพลิจูดที่สูงเป็นพิเศษของฮาร์มอนิกที่ N ของ BSF มักบ่งชี้ว่าชิ้นส่วน N ชิ้นได้รับความเสียหาย (เช่น ค่าจุดสูงสุด 2xBSF ที่สูงมากอาจบ่งชี้ว่าลูกบอลสองลูกมีข้อบกพร่อง)

ข้อบกพร่องของกรง (กรงลูกปืน / FTF)

คำอธิบายสเปกตรัม: ข้อบกพร่องของกรง (ตัวคั่น) ในตลับลูกปืนแบบกลิ้งทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุนของกรง ซึ่งก็คือความถี่พื้นฐาน (Fundamental Train Frequency: FTF) และฮาร์มอนิกของมัน ความถี่เหล่านี้มักจะเป็นแบบซับซิงโครนัส (subsynchronous) (ต่ำกว่าความเร็วเพลา) สเปกตรัมจะแสดงจุดสูงสุดที่ FTF, 2xFTF, 3xFTF เป็นต้น และบ่อยครั้งที่อาจมีปฏิสัมพันธ์กับความถี่ของตลับลูกปืนอื่นๆ เนื่องจากการมอดูเลต

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: จุดสูงสุดของความถี่ต่ำที่สอดคล้องกับความถี่การหมุนของกรง (FTF) และจำนวนเต็มคูณของความถี่นั้น ตัวอย่างเช่น หาก FTF มีค่ามากกว่าหรือเท่ากับ 0.4 เท่าของความเร็วเพลา คุณอาจเห็นจุดสูงสุดที่ ~0.4 เท่า, ~0.8 เท่า, ~1.2 เท่า เป็นต้น ในหลายกรณี ข้อบกพร่องของกรงจะอยู่ร่วมกับข้อบกพร่องของเรซ ดังนั้น FTF อาจปรับเปลี่ยนสัญญาณข้อบกพร่องของเรซ ทำให้เกิดความถี่ผลรวม/ผลต่าง (แถบข้างรอบความถี่เรซ)

คุณสมบัติหลัก: ค่าพีคต่ำกว่าฮาร์มอนิกอย่างน้อยหนึ่งค่า (ต่ำกว่า 1 เท่า) ที่สอดคล้องกับอัตราการหมุนของกรงลูกปืน (FTF) บ่งชี้ถึงปัญหาของกรงลูกปืน ซึ่งมักปรากฏควบคู่ไปกับสัญญาณบ่งชี้อื่นๆ เกี่ยวกับความผิดปกติของแบริ่ง ลายเซ็นสำคัญคือการมี FTF และฮาร์มอนิกในสเปกตรัม ซึ่งปกติแล้วจะพบได้น้อย เว้นแต่กรงลูกปืนจะเสียหาย

สิ่งที่ต้องทำ: การปรากฏของความถี่ของตลับลูกปืนถือเป็นการเรียกร้องให้มีการดำเนินการ จำเป็นต้องเพิ่มการตรวจสอบหน่วยนี้ให้เข้มข้นขึ้น ตรวจสอบสภาพการหล่อลื่น และเริ่มวางแผนเปลี่ยนตลับลูกปืนโดยเร็วที่สุด

3.5. ความผิดพลาดของเกียร์

ความเยื้องศูนย์ของเกียร์ / เพลาโค้งงอ

คำอธิบายสเปกตรัม: ความผิดพลาดนี้ทำให้เกิดการปรับการสั่นสะเทือนของเฟืองเกียร์ ในสเปกตรัม จุดสูงสุดของความถี่ของเฟืองเกียร์ (GMF) ถูกล้อมรอบด้วยจุดสูงสุดของแถบข้างที่เว้นระยะห่างตามความถี่การหมุนของเพลาของเฟือง (1x RPM ของเฟือง) บ่อยครั้งที่การสั่นสะเทือนของเฟืองเกียร์เองที่ 1x ความเร็วในการทำงานจะสูงขึ้นเนื่องจากผลกระทบที่คล้ายกับความไม่สมดุลของความเยื้องศูนย์

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: แอมพลิจูดที่เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดที่ความถี่ตาข่ายเฟืองและฮาร์มอนิกที่ต่ำลง (เช่น 1x, 2x, 3x GMF) แถบข้างที่ชัดเจนปรากฏขึ้นรอบ GMF (และบางครั้งรอบฮาร์มอนิก) เป็นช่วงๆ เท่ากับ 1x ของอัตราการหมุนของเฟืองที่ได้รับผลกระทบ การมีแถบข้างเหล่านี้บ่งชี้ถึงการปรับแอมพลิจูดของความถี่ตาข่ายโดยการหมุนของเฟือง

คุณสมบัติหลัก: ความถี่ของเฟืองเกียร์ที่มีแถบข้างเด่นชัดที่ความถี่เฟือง 1x ถือเป็นลักษณะเด่น รูปแบบแถบข้างนี้ (จุดสูงสุดที่ระยะห่างเท่ากันรอบ GMF ตามความเร็วในการทำงาน) บ่งชี้ถึงความเยื้องศูนย์ของเฟืองหรือเพลาเฟืองที่งอได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ การสั่นสะเทือนพื้นฐาน (1x) ของเฟืองเกียร์อาจสูงกว่าปกติ

การสึกหรอหรือความเสียหายของฟันเกียร์

คำอธิบายสเปกตรัม: ข้อบกพร่องของฟันเฟือง (เช่น ฟันเฟืองสึกหรือหัก) ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนที่ความถี่ของเฟืองและฮาร์มอนิกเพิ่มขึ้น สเปกตรัมมักแสดงจุดสูงสุดของ GMF หลายจุด (1xGMF, 2xGMF เป็นต้น) ที่มีแอมพลิจูดสูง นอกจากนี้ ยังพบความถี่แถบข้างจำนวนมากปรากฏรอบจุดสูงสุดของ GMF เหล่านี้ ซึ่งเว้นระยะห่างตามความถี่การหมุนของเพลา ในบางกรณี ยังสามารถสังเกตเห็นการกระตุ้นความถี่ธรรมชาติของเฟือง (เรโซแนนซ์) ที่มีแถบข้างได้อีกด้วย

คำอธิบายสั้น ๆ ของส่วนประกอบสเปกตรัม: จุดสูงสุดที่ความถี่ของฟันเฟือง (ความถี่ฟันเฟือง) และฮาร์มอนิก (เช่น 2xGMF) รอบๆ ฮาร์มอนิกหลักของ GMF แต่ละอัน จะมีจุดสูงสุดของแถบข้างที่คั่นด้วยความเร็วรอบ 1 เท่า จำนวนและขนาดของแถบข้างรอบส่วนประกอบ GMF 1x, 2x, 3x มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นตามความรุนแรงของความเสียหายของฟันเฟือง ในกรณีที่รุนแรง อาจพบจุดสูงสุดเพิ่มเติมที่สอดคล้องกับความถี่เรโซแนนซ์ของเฟือง (ที่มีแถบข้างของตัวเอง)

คุณสมบัติหลัก: ฮาร์มอนิกความถี่ตาข่ายเฟืองที่มีแอมพลิจูดสูงหลายตัว ประกอบกับรูปแบบแถบข้างที่หนาแน่นเป็นลักษณะเด่น สิ่งนี้บ่งชี้ว่าฟันเคลื่อนผ่านอย่างไม่สม่ำเสมอเนื่องจากการสึกหรอหรือฟันหัก เฟืองที่สึกหรอหรือเสียหายอย่างหนักจะแสดงแถบข้างที่กว้าง (ที่ช่วงความเร็วเฟือง 1 เท่า) รอบจุดสูงสุดของความถี่ตาข่าย ซึ่งทำให้แตกต่างจากเฟืองที่แข็งแรง (ซึ่งจะมีสเปกตรัมที่สะอาดกว่าที่ GMF)

สิ่งที่ต้องทำ: การปรากฏของความถี่ที่เกี่ยวข้องกับชุดเฟืองเกียร์จำเป็นต้องได้รับการดูแลอย่างใกล้ชิด ขอแนะนำให้ตรวจสอบสภาพน้ำมันในกระปุกเกียร์เพื่อหาเศษโลหะ และนัดหมายตรวจสอบกระปุกเกียร์เพื่อประเมินการสึกหรอหรือความเสียหายของฟันเฟือง

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าในสภาพการใช้งานจริง เครื่องจักรมักไม่ค่อยมีปัญหาเพียงจุดเดียว บ่อยครั้งที่สเปกตรัมประกอบด้วยสัญญาณของข้อบกพร่องหลายอย่างรวมกัน เช่น ความไม่สมดุลและการเยื้องศูนย์ ซึ่งอาจทำให้ผู้วินิจฉัยมือใหม่เกิดความสับสน ในกรณีเช่นนี้ กฎง่ายๆ ก็คือ แก้ไขปัญหาที่สอดคล้องกับจุดสูงสุดที่มีแอมพลิจูดมากที่สุดก่อน บ่อยครั้งที่ข้อบกพร่องร้ายแรงเพียงจุดเดียว (เช่น การเยื้องศูนย์อย่างรุนแรง) ก่อให้เกิดปัญหารอง เช่น การสึกหรอของตลับลูกปืนที่เพิ่มขึ้น หรือตัวยึดหลวม การกำจัดสาเหตุต้นตอจะช่วยลดการเกิดข้อบกพร่องรองได้อย่างมาก

ส่วนที่ 4: คำแนะนำเชิงปฏิบัติและขั้นตอนต่อไป

เมื่อคุณเข้าใจพื้นฐานการตีความสเปกตรัมแล้ว คุณได้ก้าวไปสู่ขั้นตอนแรกและขั้นตอนที่สำคัญที่สุด บัดนี้ ถึงเวลาแล้วที่จะต้องนำความรู้นี้ไปประยุกต์ใช้ในงานบำรุงรักษาประจำวันของคุณ หัวข้อนี้จะอธิบายวิธีการเปลี่ยนจากการวัดแบบครั้งเดียวไปสู่การวัดแบบเป็นระบบ และวิธีการใช้ข้อมูลที่ได้มาเพื่อการตัดสินใจอย่างชาญฉลาด

4.1. จากการวัดผลเดี่ยวสู่การติดตาม: พลังแห่งแนวโน้ม

สเปกตรัมเดียวเป็นเพียง "ภาพรวม" ของสภาพเครื่องจักร ณ ช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งอาจให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์มาก แต่คุณค่าที่แท้จริงจะถูกเปิดเผยเมื่อเปรียบเทียบกับการวัดก่อนหน้า กระบวนการนี้เรียกว่าการตรวจสอบสภาพหรือการวิเคราะห์แนวโน้ม

แนวคิดนี้ง่ายมาก: แทนที่จะตัดสินสภาพของเครื่องจักรจากค่าการสั่นสะเทือนสัมบูรณ์ ("ดี" หรือ "ไม่ดี") คุณสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของค่าเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไปได้ การเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดอย่างช้าๆ และค่อยเป็นค่อยไปที่ความถี่หนึ่งๆ บ่งชี้ถึงการสึกหรออย่างเป็นระบบ ในขณะที่การเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเป็นสัญญาณเตือนที่บ่งชี้ถึงการพัฒนาอย่างรวดเร็วของข้อบกพร่อง

เคล็ดลับปฏิบัติ:

• สร้างสเปกตรัมพื้นฐาน: ดำเนินการวัดอย่างละเอียดสำหรับอุปกรณ์ใหม่ อุปกรณ์ที่เพิ่งซ่อมแซม หรืออุปกรณ์ที่ทราบว่าอยู่ในสภาพดี เก็บข้อมูลนี้ (สเปกตรัมและค่าตัวเลข) ไว้ในคลังโปรแกรม Balanset-1A นี่คือ "เกณฑ์มาตรฐานสุขภาพ" ของคุณสำหรับเครื่องนี้
• การกำหนดระยะเวลา: กำหนดความถี่ในการวัดควบคุม สำหรับอุปกรณ์ที่สำคัญอย่างยิ่ง อาจเป็นทุกสองสัปดาห์ สำหรับอุปกรณ์เสริม อาจเป็นเดือนละครั้งหรือไตรมาสละครั้ง
• รับรองความสามารถในการทำซ้ำได้: ทุกครั้ง ให้ทำการวัดที่จุดเดียวกัน ในทิศทางเดียวกัน และหากเป็นไปได้ ภายใต้เงื่อนไขการทำงานของเครื่องเดียวกัน (โหลด อุณหภูมิ)
• เปรียบเทียบและวิเคราะห์: หลังจากการวัดแต่ละครั้ง ให้เปรียบเทียบสเปกตรัมที่ได้กับค่าพื้นฐานและค่าก่อนหน้า ไม่เพียงแต่ต้องสังเกตการปรากฏของจุดสูงสุดใหม่เท่านั้น แต่ควรพิจารณาการเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดของจุดสูงสุดเดิมด้วย การเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดอย่างรวดเร็วของจุดสูงสุดใดๆ (เช่น สองเท่าเมื่อเทียบกับการวัดครั้งก่อน) เป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงข้อบกพร่องที่กำลังพัฒนา แม้ว่าค่าการสั่นสะเทือนสัมบูรณ์จะยังอยู่ในขอบเขตที่ยอมรับได้ตามมาตรฐาน ISO ก็ตาม

4.2. เมื่อใดจึงควรสมดุล และเมื่อใดจึงควรหาสาเหตุอื่น?

เป้าหมายสูงสุดของการวินิจฉัยโรคไม่ใช่แค่การค้นหาข้อบกพร่อง แต่คือการตัดสินใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับการดำเนินการที่จำเป็น ด้วยการวิเคราะห์สเปกตรัม อัลกอริทึมการตัดสินใจที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพจึงสามารถสร้างขึ้นได้

อัลกอริทึมการดำเนินการตามการวิเคราะห์สเปกตรัม:

1. รับสเปกตรัมคุณภาพสูงโดยใช้ Balanset-1A โดยควรใช้ในโหมด "แผนภูมิ" (F8) โดยการวัดทั้งในทิศทางรัศมีและแนวแกน
2. ระบุจุดสูงสุดที่มีแอมพลิจูดมากที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงปัญหาหลักที่ควรได้รับการแก้ไขก่อน
3. กำหนดประเภทของความผิดพลาดโดยความถี่ของจุดสูงสุดนี้:
   • หากจุดสูงสุด 1x ครอบงำ: สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือความไม่สมดุล
     การกระทำ: ดำเนินการตามขั้นตอนการปรับสมดุลแบบไดนามิกโดยใช้ฟังก์ชันของอุปกรณ์ Balanset-1A
   • หากจุดสูงสุด 2x มีอิทธิพลเหนือกว่า (โดยเฉพาะหากจุดสูงสุดในทิศทางแกน) สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือการจัดตำแหน่งเพลาที่ไม่ถูกต้อง
     การกระทำ: การถ่วงล้อไม่ได้ผล จำเป็นต้องหยุดเครื่องและตั้งศูนย์เพลา
   • หากสังเกตเห็น "ป่า" ของฮาร์โมนิกจำนวนมาก (1x, 2x, 3x,...) สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือความหลวมทางกลไก
     การกระทำ: ตรวจสอบด้วยสายตา ตรวจสอบและขันน็อตยึดทั้งหมดให้แน่น ตรวจสอบโครงและฐานรากว่ามีรอยแตกหรือไม่
   • หากจุดสูงสุดที่ไม่ซิงโครนัสมีอิทธิพลเหนือช่วงความถี่กลางหรือสูง: สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือข้อบกพร่องของตลับลูกปืนกลิ้ง
     การกระทำ: ตรวจสอบการหล่อลื่นในชุดตลับลูกปืน เริ่มวางแผนการเปลี่ยนตลับลูกปืน เพิ่มความถี่ในการตรวจสอบชุดตลับลูกปืนนี้เพื่อติดตามอัตราการเกิดข้อบกพร่อง
   • หากความถี่ของเฟืองเกียร์ (GMF) ที่มีแถบข้างมีอิทธิพลเหนือกว่า: สาเหตุที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดคือข้อบกพร่องของเกียร์
     การกระทำ: ตรวจสอบสภาพน้ำมันเกียร์ นัดหมายตรวจสอบเกียร์เพื่อประเมินการสึกหรอหรือความเสียหายของฟันเฟืองเกียร์

อัลกอริทึมที่เรียบง่ายนี้ช่วยให้สามารถเปลี่ยนจากการวิเคราะห์เชิงนามธรรมไปเป็นการดำเนินการบำรุงรักษาที่เป็นรูปธรรมและตรงเป้าหมาย ซึ่งเป็นเป้าหมายสูงสุดของงานการวินิจฉัยทั้งหมด

Conclusion

อุปกรณ์ Balanset-1A ซึ่งเดิมออกแบบมาเพื่อเป็นเครื่องมือเฉพาะทางสำหรับการปรับสมดุล มีศักยภาพที่เหนือกว่าอย่างมาก ความสามารถในการรับและแสดงสเปกตรัมการสั่นสะเทือนทำให้อุปกรณ์นี้กลายเป็นเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนระดับเริ่มต้นที่ทรงพลัง บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นสะพานเชื่อมระหว่างความสามารถในการใช้งานของอุปกรณ์ที่อธิบายไว้ในคู่มือและความรู้พื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการตีความข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนของคุณ

การฝึกฝนทักษะการวิเคราะห์สเปกตรัมขั้นพื้นฐานไม่ใช่แค่การเรียนรู้ทฤษฎีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการได้มาซึ่งเครื่องมือที่ใช้งานได้จริงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของคุณ การทำความเข้าใจว่าข้อบกพร่องต่างๆ เช่น ความไม่สมดุล การจัดวางที่ไม่ถูกต้อง ความหลวม และข้อบกพร่องของตลับลูกปืน ปรากฏออกมาเป็น "ลายนิ้วมือ" เฉพาะตัวบนสเปกตรัมการสั่นสะเทือน ช่วยให้คุณสามารถมองเข้าไปในเครื่องจักรที่กำลังทำงานได้โดยไม่ต้องถอดประกอบ

ประเด็นสำคัญที่ได้จากคู่มือนี้:

• การสั่นสะเทือนคือข้อมูล แต่ละจุดสูงสุดในสเปกตรัมจะมีข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการเฉพาะที่เกิดขึ้นในกลไกนั้น
• FFT คือผู้แปลของคุณ การแปลงฟูริเยร์อย่างรวดเร็วจะแปลภาษาการสั่นสะเทือนที่ซับซ้อนและสับสนให้เป็นภาษาความถี่และแอมพลิจูดที่เรียบง่ายและเข้าใจได้
• การวินิจฉัยคือการจดจำรูปแบบ การเรียนรู้ที่จะระบุรูปแบบสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของข้อบกพร่องที่สำคัญ ช่วยให้คุณสามารถระบุสาเหตุหลักของการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้นได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ
• แนวโน้มมีความสำคัญมากกว่าค่าสัมบูรณ์ การติดตามและเปรียบเทียบข้อมูลปัจจุบันกับข้อมูลพื้นฐานเป็นประจำถือเป็นพื้นฐานของแนวทางการทำนาย ช่วยให้สามารถระบุปัญหาได้ในระยะเริ่มต้นที่สุด

เส้นทางสู่การเป็นนักวิเคราะห์การสั่นสะเทือนที่มั่นใจและเชี่ยวชาญนั้นต้องใช้เวลาและการฝึกฝน อย่ากลัวที่จะทดลอง รวบรวมข้อมูลจากอุปกรณ์ต่างๆ และสร้างคลังข้อมูล "สเปกตรัมสุขภาพ" และ "สเปกตรัมโรค" ของคุณเอง คู่มือนี้มอบแผนที่และเข็มทิศให้กับคุณ การใช้ Balanset-1A ไม่เพียงแต่เพื่อ "รักษา" อาการด้วยการปรับสมดุล แต่ยังรวมถึงการ "วินิจฉัย" ที่แม่นยำอีกด้วย วิธีนี้จะช่วยให้คุณเพิ่มความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ได้อย่างมาก ลดจำนวนครั้งในการปิดระบบฉุกเฉิน และยกระดับการบำรุงรักษาเชิงคุณภาพไปอีกขั้น