แอมพลิจูดการสั่นสะเทือน: ตัวบ่งชี้สำคัญของสุขภาพเครื่องจักร

คำจำกัดความ: แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนคืออะไร?

แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน คือการวัดความเข้มหรือความรุนแรงของการสั่นสะเทือน เป็นตัววัดปริมาณการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร และเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์พื้นฐานที่สุดที่ใช้ในการตรวจสอบสภาพและการวินิจฉัยเครื่องจักร การเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดเมื่อเวลาผ่านไปมักเป็นสัญญาณแรกของปัญหาทางกลที่กำลังพัฒนา แม้ว่าความถี่จะช่วยวินิจฉัย *ประเภท* ของความผิดปกติ แต่แอมพลิจูดจะช่วยกำหนด *ความรุนแรง* ของความผิดปกติ

ความสำคัญของการวัดแอมพลิจูด

การติดตามแอมพลิจูดการสั่นสะเทือนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับโปรแกรมการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ การเพิ่มขึ้นของแอมพลิจูดมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเพิ่มขึ้นของแรงไดนามิกที่กระทำต่อส่วนประกอบของเครื่องจักร การติดตามระดับเหล่านี้จะช่วยให้:

• สร้างเส้นฐาน: การวัดแอมพลิจูดบนเครื่องจักรที่มีสุขภาพดีจะเป็นพื้นฐานสำหรับการเปรียบเทียบในอนาคต
• เทรนด์สุขภาพเครื่องจักร: โดยการพล็อตค่าแอมพลิจูดในช่วงเวลาต่างๆ วิศวกรสามารถตรวจจับการเสื่อมสภาพแบบค่อยเป็นค่อยไปได้นานก่อนที่จะเกิดความล้มเหลว
• ตั้งค่าสัญญาณเตือน: ระดับแอมพลิจูดใช้ในการตั้งค่าสัญญาณเตือนและสัญญาณอันตราย โดยแจ้งให้บุคลากรทราบเมื่อสภาพของเครื่องจักรแย่ลงอย่างมีนัยสำคัญ
• ประเมินความรุนแรง: ขนาดของแอมพลิจูดเป็นตัวบ่งชี้โดยตรงว่าปัญหานั้นร้ายแรงแค่ไหน ซึ่งจะช่วยกำหนดลำดับความสำคัญของการดำเนินการบำรุงรักษา

วิธีการวัดแอมพลิจูดที่แตกต่างกัน

การสั่นสะเทือนเป็นสัญญาณไดนามิก และสามารถวัดแอมพลิจูดได้หลายวิธี การเลือกวิธีการวัดขึ้นอยู่กับประเภทของเครื่องจักรและข้อมูลที่ต้องการ

1. แอมพลิจูดสูงสุด (Pk)

ค่าพีค (Peak Value) คือแอมพลิจูดสูงสุดที่รูปคลื่นการสั่นสะเทือนเข้าถึงได้ในทิศทางเดียว (ไม่ว่าจะเป็นบวกหรือลบ) จากตำแหน่งศูนย์หรือตำแหน่งสมดุล การวัดค่าพีคมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการประเมินเหตุการณ์ที่มีแรงกระแทกสูงและมีระยะเวลาสั้น เช่น เหตุการณ์ที่เกิดจากฟันเฟืองหักหรือข้อบกพร่องร้ายแรงของตลับลูกปืน ค่านี้บ่งชี้ถึงความเค้นหรือแรงสูงสุดที่กระทำต่อชิ้นส่วนในระหว่างรอบการสั่นสะเทือน

2. แอมพลิจูดแบบ Peak-to-Peak (Pk-Pk)

ค่า Peak-to-Peak คือระยะทางทั้งหมดที่ส่วนประกอบที่สั่นสะเทือนเคลื่อนที่จากจุดสูงสุดบวกไปยังจุดสูงสุดลบ ค่านี้แสดงถึงการเคลื่อนที่โดยรวมหรือการเคลื่อนที่ทั้งหมดของส่วนประกอบ โดยทั่วไปแล้ว ค่า Peak-to-Peak มักใช้ในการวัด การเคลื่อนย้ายเนื่องจากเป็นสิ่งสำคัญในการประเมินระยะห่าง ตัวอย่างเช่น สามารถระบุได้ว่าเพลาหมุนกำลังเคลื่อนที่เพียงพอที่จะเสี่ยงต่อการสัมผัสกับตัวเรือนตลับลูกปืนที่อยู่กับที่หรือไม่

3. แอมพลิจูด RMS (Root Mean Square)

ค่า RMS เป็นค่าที่ใช้กันทั่วไปและมีประโยชน์มากที่สุดในการประเมินความรุนแรงของการสั่นสะเทือนโดยรวม คำนวณโดยการหารากที่สองของค่าเฉลี่ยของค่ากำลังสองของรูปคลื่นในช่วงเวลาหนึ่ง ข้อได้เปรียบสำคัญของค่า RMS คือมีความสัมพันธ์โดยตรงกับ ปริมาณพลังงาน และพลังทำลายล้างของการสั่นสะเทือน ค่า RMS พิจารณาสัญญาณการสั่นสะเทือนทั้งหมดในช่วงเวลาหนึ่ง ไม่ใช่แค่จุดสูงสุดเท่านั้น ทำให้เป็นการวัดที่เสถียรและเป็นตัวแทนของสภาพโดยรวมของเครื่องจักรได้ดีกว่ามาก มาตรฐานสากลส่วนใหญ่ เช่น ISO 10816 ใช้ความเร็ว RMS เพื่อกำหนดขีดจำกัดการสั่นสะเทือน

ความสัมพันธ์ระหว่าง Pk, Pk-Pk และ RMS

สำหรับคลื่นไซน์ที่สมบูรณ์แบบ ค่าเหล่านี้มีความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์อย่างง่าย:

• จุดสูงสุดถึงจุดสูงสุด = 2 × จุดสูงสุด
• RMS = จุดสูงสุด / √2 ≈ 0.707 × จุดสูงสุด

อย่างไรก็ตาม สำหรับสัญญาณที่ซับซ้อนและไม่เป็นรูปไซน์ที่พบในเครื่องจักรในโลกแห่งความเป็นจริง (ซึ่งมักมีแรงกระแทกและฮาร์มอนิก) ความสัมพันธ์นี้จะไม่เป็นจริง อัตราส่วนของค่าพีคต่อค่า RMS เรียกว่า Crest Factor ซึ่งตัวมันเองก็สามารถใช้เป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่มีประโยชน์ได้

ควรใช้หน่วยแอมพลิจูดใด?

แอมพลิจูดวัดเป็นหน่วยของการกระจัด ความเร็ว หรือความเร่ง และตัวเลือกขึ้นอยู่กับความถี่ที่สนใจ:

• การเคลื่อนที่ (μm, มิล): เหมาะที่สุดสำหรับการสั่นสะเทือนความถี่ต่ำ (<10 Hz) เช่น การเคลื่อนไหวของโครงสร้างหรือความไม่สมดุลในเครื่องจักรที่ทำงานช้ามาก
• ความเร็ว (มม./วินาที, นิ้ว/วินาที): ตัวบ่งชี้วัตถุประสงค์ทั่วไปที่ดีที่สุดสำหรับความถี่ช่วงกลาง (10 เฮิรตซ์ ถึง 1,000 เฮิรตซ์) ซึ่งเป็นจุดที่ความผิดพลาดของเครื่องจักรเกิดขึ้นบ่อยที่สุด เช่น ความไม่สมดุลและการจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง
• ความเร่ง (g, m/s²): เหมาะที่สุดสำหรับการสั่นสะเทือนความถี่สูง (>1,000 Hz) เช่น เฟืองเฟืองและตลับลูกปืนชำรุด

← กลับสู่ดัชนีหลัก