ISO 10816-1: การประเมินการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรบนชิ้นส่วนที่ไม่หมุน

มาตรฐาน ISO 10816-1 และการนำไปใช้ในทางปฏิบัติของเครื่องมือสำหรับการวินิจฉัยการสั่นสะเทือนโดยใช้ระบบ Balanset-1A

บทคัดย่อ

รายงานฉบับนี้นำเสนอการวิเคราะห์อย่างครอบคลุมเกี่ยวกับข้อกำหนดด้านกฎระเบียบระหว่างประเทศสำหรับสภาพการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์อุตสาหกรรมที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน ISO 10816-1 และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง รายงานนี้ทบทวนวิวัฒนาการของการมาตรฐานตั้งแต่ ISO 2372 จนถึงมาตรฐานปัจจุบัน ISO 20816 อธิบายความหมายทางกายภาพของพารามิเตอร์ที่วัดได้ และอธิบายวิธีการประเมินความรุนแรงของสภาพการสั่นสะเทือน ให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการนำไปใช้ในทางปฏิบัติของกฎเหล่านี้โดยใช้ระบบบาลานซ์และวินิจฉัยแบบพกพา Balanset-1A รายงานนี้ประกอบด้วยคำอธิบายอย่างละเอียดเกี่ยวกับคุณลักษณะทางเทคนิคของเครื่องมือ, อัลกอริทึมการปฏิบัติการในโหมดไวบ์โรมิเตอร์และบาลานซ์, และคำแนะนำทางวิชาการสำหรับการวัดเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามเกณฑ์ความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยสำหรับเครื่องจักรหมุน.

บาลานเซอร์แบบพกพา เครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือน

อุปกรณ์

Dynamic balancer “Balanset-1A” OEM

บทที่ 1. พื้นฐานทางทฤษฎีของการวินิจฉัยการสั่นสะเทือนและการพัฒนาของมาตรฐาน

1.1. ลักษณะทางกายภาพของการสั่นสะเทือนและการเลือกพารามิเตอร์การวัด

การสั่นสะเทือน, ในฐานะพารามิเตอร์การวินิจฉัย, เป็นตัวบ่งชี้ที่ให้ข้อมูลมากที่สุดเกี่ยวกับสภาพการเคลื่อนไหวของระบบกลไก. ต่างจากอุณหภูมิหรือความดัน, ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่สมบูรณ์และมักตอบสนองต่อข้อบกพร่องด้วยความล่าช้า, สัญญาณการสั่นสะเทือนให้ข้อมูลเกี่ยวกับแรงที่กระทำอยู่ภายในกลไกในเวลาจริง.

มาตรฐาน ISO 10816-1 เช่นเดียวกับมาตรฐานก่อนหน้านั้น มีพื้นฐานมาจากการวัดความเร็วของการสั่นสะเทือน การเลือกวิธีนี้ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เป็นผลมาจากลักษณะทางพลังงานของความเสียหาย ความเร็วของการสั่นสะเทือนเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพลังงานจลน์ของมวลที่สั่นสะเทือน และด้วยเหตุนี้จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเค้นจากความล้าที่เกิดขึ้นในชิ้นส่วนของเครื่องจักร.

การวินิจฉัยการสั่นสะเทือนใช้พารามิเตอร์หลักสามตัว ซึ่งแต่ละตัวมีขอบเขตการใช้งานของตัวเอง:

การเคลื่อนที่เชิงการสั่นสะเทือน (การเคลื่อนที่): แอมพลิจูดการสั่นที่วัดเป็นไมโครเมตร (µm) พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเครื่องจักรที่ทำงานด้วยความเร็วต่ำ และสำหรับการประเมินระยะห่างในตลับลูกปืนแกนหมุน ซึ่งมีความสำคัญในการป้องกันการสัมผัสระหว่างโรเตอร์กับสเตเตอร์ ในบริบทของมาตรฐาน ISO 10816-1 การเคลื่อนที่มีการใช้งานจำกัด เนื่องจากที่ความถี่สูง แม้แต่การเคลื่อนที่เพียงเล็กน้อยก็สามารถสร้างแรงที่ทำลายได้.

ความเร็วการสั่นสะเทือน (ความเร็ว): ความเร็วของจุดผิวที่วัดเป็นมิลลิเมตรต่อวินาที (มม./วินาที) นี่คือพารามิเตอร์สากลสำหรับช่วงความถี่ตั้งแต่ 10 ถึง 1000 เฮิรตซ์ ซึ่งครอบคลุมข้อบกพร่องทางกลหลัก ได้แก่ ความไม่สมดุล การไม่ตรงแนว และความหลวม มาตรฐาน ISO 10816 ใช้ความเร็วการสั่นสะเทือนเป็นเกณฑ์หลักในการประเมิน.

การเร่งการสั่นสะเทือน (การเร่ง): อัตราการเปลี่ยนแปลงของความเร็วการสั่นสะเทือนที่วัดเป็นเมตรต่อวินาทีกำลังสอง (ม./วิน.²) หรือหน่วย g การเร่งเป็นตัวกำหนดแรงเฉื่อยและมีความไวต่อกระบวนการที่มีความถี่สูง (ตั้งแต่ 1000 Hz ขึ้นไป) เช่น ข้อบกพร่องของตลับลูกปืนในระยะเริ่มต้นหรือปัญหาการกัดกันของเฟือง.

ISO 10816-1 มุ่งเน้นที่การสั่นสะเทือนแบบแบนด์วิดท์กว้างในช่วง 10–1000 Hz ซึ่งหมายความว่าเครื่องมือต้องรวมพลังงานของการสั่นสะเทือนทั้งหมดในช่วงนี้และให้ค่าเดียว — ค่าเฉลี่ยกำลังสองรากที่สอง (RMS) การใช้ค่า RMS แทนค่าสูงสุดมีเหตุผลเนื่องจากค่า RMS แสดงถึงพลังงานรวมของกระบวนการสั่นสะเทือนในช่วงเวลา ซึ่งมีความเกี่ยวข้องมากกว่าในการประเมินผลกระทบจากความร้อนและความล้าต่อกลไก.

1.2. บริบททางประวัติศาสตร์: จาก ISO 2372 ถึง ISO 20816

การทำความเข้าใจข้อกำหนดในปัจจุบันจำเป็นต้องวิเคราะห์พัฒนาการทางประวัติศาสตร์ของข้อกำหนดเหล่านั้น.

ISO 2372 (1974): มาตรฐานสากลฉบับแรกที่แนะนำการจัดหมวดหมู่เครื่องจักรตามกำลังการผลิต. มาตรฐานนี้ได้กำหนดหมวดหมู่ของเครื่องจักร (Class I – Class IV) และโซนการประเมิน (A, B, C, D). แม้ว่าจะถูกยกเลิกอย่างเป็นทางการในปี 1995 แต่คำศัพท์และตรรกะของมาตรฐานนี้ยังคงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในทางวิศวกรรม.

ISO 10816-1 (1995): มาตรฐานนี้ได้แทนที่ ISO 2372 และ ISO 3945 นวัตกรรมหลักคือการแยกแยะข้อกำหนดให้ชัดเจนขึ้นตามประเภทของฐานราก (แข็งกับยืดหยุ่น) มาตรฐานนี้กลายเป็นเอกสาร “ร่ม” ที่กำหนดหลักการทั่วไป (ส่วนที่ 1) ในขณะที่ค่าขีดจำกัดเฉพาะสำหรับเครื่องจักรประเภทต่างๆ ถูกย้ายไปยังส่วนถัดไป (ส่วนที่ 2 — กังหันไอน้ำ, ส่วนที่ 3 — เครื่องจักรอุตสาหกรรม, ส่วนที่ 4 — กังหันก๊าซ, ฯลฯ).

ISO 20816-1 (2016): รูปแบบมาตรฐานในปัจจุบัน ISO 20816 รวมเอาชุดมาตรฐาน 10816 (การสั่นสะเทือนของชิ้นส่วนที่ไม่หมุน) และชุดมาตรฐาน 7919 (การสั่นสะเทือนของเพลาหมุน) เข้าด้วยกัน นี่เป็นขั้นตอนที่มีเหตุผล เนื่องจากการประเมินอุปกรณ์สำคัญอย่างครบถ้วนจำเป็นต้องวิเคราะห์ทั้งสองพารามิเตอร์ อย่างไรก็ตาม สำหรับเครื่องจักรอุตสาหกรรมทั่วไปส่วนใหญ่ (เช่น พัดลม ปั๊ม) ที่การเข้าถึงเพลาทำได้ยาก วิธีการที่อิงจากการวัดตัวเรือนซึ่งถูกแนะนำในมาตรฐาน ISO 10816 ยังคงเป็นวิธีหลักที่ใช้อยู่.

รายงานฉบับนี้มุ่งเน้นที่มาตรฐาน ISO 10816-1 และ ISO 10816-3 เนื่องจากเอกสารเหล่านี้เป็นเครื่องมือหลักในการทำงานสำหรับอุปกรณ์อุตสาหกรรมประมาณ 90% ที่ได้รับการวินิจฉัยด้วยเครื่องมือพกพา เช่น Balanset-1A.

บทที่ 2. การวิเคราะห์อย่างละเอียดของวิธีการตามมาตรฐาน ISO 10816-1

2.1 ขอบเขตและข้อจำกัด

ISO 10816-1 ใช้สำหรับการวัดการสั่นสะเทือนที่ดำเนินการบนชิ้นส่วนของเครื่องจักรที่ไม่หมุน (เช่น ที่อยู่อาศัยของแบริ่ง, ขาตั้ง, โครงรองรับ) มาตรฐานนี้ไม่ครอบคลุมถึงการสั่นสะเทือนที่เกิดจากเสียงรบกวน และไม่ครอบคลุมถึงเครื่องจักรที่มีการเคลื่อนที่กลับไปกลับมา (ซึ่งครอบคลุมโดย ISO 10816-6) ที่สร้างแรงเฉื่อยเฉพาะเนื่องจากหลักการการทำงานของมัน.

ประเด็นสำคัญคือ มาตรฐานนี้ควบคุมการวัดในสถานที่จริง — ภายใต้สภาวะการทำงานจริง ไม่ใช่เพียงแค่บนแท่นทดสอบเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าขีดจำกัดต่าง ๆ ได้คำนึงถึงอิทธิพลของฐานรากจริง การเชื่อมต่อท่อ และสภาวะโหลดการทำงานจริงด้วย.

2.2. การจำแนกประเภทอุปกรณ์

องค์ประกอบสำคัญของระเบียบวิธีนี้คือการแบ่งเครื่องจักรทั้งหมดออกเป็นประเภทต่างๆ การนำข้อจำกัดของประเภท IV ไปใช้กับเครื่องจักรประเภท I อาจทำให้วิศวกรมองข้ามสภาวะอันตรายได้ ในขณะที่การนำข้อจำกัดของประเภท I ไปใช้กับเครื่องจักรประเภท IV อาจนำไปสู่การหยุดทำงานของอุปกรณ์ที่ยังทำงานได้ดีโดยไม่จำเป็น.

ตามเอกสารแนบ B ของ ISO 10816-1 เครื่องจักรถูกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ดังต่อไปนี้:

ตาราง 2.1. การจำแนกประเภทเครื่องจักรตามมาตรฐาน ISO 10816-1

ระดับ	Description	เครื่องจักรทั่วไป	ประเภทของฐานราก
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 1	ชิ้นส่วนของเครื่องยนต์และเครื่องจักรที่เชื่อมต่อกันทางโครงสร้างกับส่วนรวม เครื่องจักรขนาดเล็ก.	มอเตอร์ไฟฟ้าขนาดสูงสุด 15 กิโลวัตต์ ปั๊มขนาดเล็ก ระบบขับเคลื่อนเสริม.	ใดๆ
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 2	เครื่องจักรขนาดกลางที่ไม่มีฐานรากพิเศษ.	มอเตอร์ไฟฟ้า 15–75 กิโลวัตต์ เครื่องยนต์สูงสุด 300 กิโลวัตต์บนฐานแข็ง ปั๊ม พัดลม.	โดยปกติแล้วจะแข็ง
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3	เครื่องจักรขนาดใหญ่และเครื่องจักรอื่น ๆ ที่มีมวลหมุน.	กังหัน, เครื่องกำเนิดไฟฟ้า, ปั๊มกำลังสูง (>75 กิโลวัตต์).	แข็ง
ชั้นประถมศึกษาปีที่ 4	เครื่องจักรขนาดใหญ่และเครื่องจักรอื่น ๆ ที่มีมวลหมุน.	เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันก๊าซ (กังหันก๊าซ >10 เมกะวัตต์).	ยืดหยุ่นได้

ปัญหาการระบุประเภทของฐานราก (แบบแข็ง vs แบบยืดหยุ่น):

มาตรฐานกำหนดให้ฐานรากมีความแข็งหากความถี่ธรรมชาติครั้งแรกของระบบ “เครื่องจักร–ฐานราก” อยู่เหนือความถี่กระตุ้นหลัก (ความถี่การหมุน) ฐานรากจะมีความยืดหยุ่นหากความถี่ธรรมชาติของมันอยู่ต่ำกว่าความถี่การหมุน.

ในทางปฏิบัติ หมายถึง:

เครื่องจักรที่ถูกยึดด้วยสลักเกลียวกับพื้นคอนกรีตขนาดใหญ่ในโรงงานมักจะเป็นเครื่องจักรที่อยู่ในประเภทที่มีฐานรากแข็งแรงมั่นคง.
เครื่องจักรที่ติดตั้งบนตัวแยกการสั่นสะเทือน (สปริง แผ่นยาง) หรือบนโครงเหล็กเบา (เช่น โครงสร้างชั้นบน) จัดอยู่ในประเภทที่มีฐานที่ยืดหยุ่น.

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเครื่องจักรบนฐานที่ยืดหยุ่นสามารถสั่นสะเทือนได้ด้วยความถี่สูงกว่าโดยไม่ก่อให้เกิดแรงเค้นภายในที่เป็นอันตราย ดังนั้น ขีดจำกัดสำหรับคลาส IV จึงสูงกว่าคลาส III.

2.3. เขตการประเมินการสั่นสะเทือน

แทนที่จะใช้การประเมินแบบสองขั้ว “ดี/ไม่ดี” มาตรฐานนี้เสนอมาตราส่วนสี่โซนที่สนับสนุนการบำรุงรักษาตามสภาพ.

โซน A (ดี): ระดับการสั่นสะเทือนสำหรับเครื่องจักรที่เพิ่งติดตั้งใหม่ นี่คือสภาพอ้างอิงที่ต้องบรรลุหลังจากการติดตั้งหรือการซ่อมบำรุงครั้งใหญ่.

โซน B (พอใช้): เครื่องจักรที่เหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาวโดยไม่จำกัดเวลา ระดับการสั่นสะเทือนสูงกว่าค่าที่เหมาะสมแต่ไม่ส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือ.

โซน C (ไม่น่าพอใจ): เครื่องจักรที่ไม่เหมาะสำหรับการทำงานต่อเนื่องในระยะยาว การสั่นสะเทือนถึงระดับที่การเสื่อมสภาพของชิ้นส่วน (ลูกปืน, ซีล) เริ่มเกิดขึ้น การทำงานสามารถทำได้ในระยะเวลาที่จำกัดภายใต้การตรวจสอบอย่างเข้มงวดจนกว่าจะถึงการบำรุงรักษาตามแผนครั้งต่อไป.

โซน D (ไม่สามารถยอมรับได้): ระดับการสั่นสะเทือนที่อาจทำให้เกิดความล้มเหลวอย่างรุนแรง จำเป็นต้องหยุดการทำงานทันที.

2.4. ค่าขีดจำกัดการสั่นสะเทือน

ตารางด้านล่างสรุปค่าขีดจำกัดของความเร็วการสั่นสะเทือน RMS (มม./วินาที) ตามภาคผนวก B ของมาตรฐาน ISO 10816-1 ค่าเหล่านี้เป็นค่าที่ได้จากการทดลองและใช้เป็นแนวทางในกรณีที่ไม่มีข้อมูลจำเพาะจากผู้ผลิต.

ตาราง 2.2. ขีดจำกัดโซนการสั่นสะเทือน (ISO 10816-1 ภาคผนวก B)

เขตแดนของโซน	คลาส I (มิลลิเมตร/วินาที)	คลาส II (มิลลิเมตร/วินาที)	คลาส III (มิลลิเมตร/วินาที)	ระดับ IV (มิลลิเมตร/วินาที)
เอ / บี	0.71	1.12	1.80	2.80
บี / ซี	1.80	2.80	4.50	7.10
ซี / ดี	4.50	7.10	11.20	18.00

การตีความเชิงวิเคราะห์. พิจารณาค่า 4.5 มม./วินาที สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็ก (คลาส I) นี่คือขอบเขตของสภาวะฉุกเฉิน (C/D) ซึ่งจำเป็นต้องหยุดการทำงาน สำหรับเครื่องจักรขนาดกลาง (Class II) นี่คือจุดกึ่งกลางของโซน “ต้องให้ความสนใจ” สำหรับเครื่องจักรขนาดใหญ่บนฐานที่แข็งแรง (Class III) นี่คือเพียงขอบเขตระหว่างโซน “พอใจ” และ “ไม่พอใจ” สำหรับเครื่องจักรบนฐานที่ยืดหยุ่น (Class IV) นี่คือระดับการสั่นสะเทือนในการทำงานปกติ (โซน B).

ความก้าวหน้านี้แสดงให้เห็นถึงความเสี่ยงของการใช้ขีดจำกัดแบบสากล วิศวกรที่ใช้กฎว่า “4.5 มม./วินาที แย่” กับเครื่องจักรทุกเครื่องอาจพลาดการล้มเหลวของปั๊มขนาดเล็กหรือปฏิเสธเครื่องอัดอากาศขนาดใหญ่โดยไม่มีเหตุผลอันสมควร.

บทที่ 3. รายละเอียดเฉพาะของเครื่องจักรอุตสาหกรรม: ISO 10816-3

ในขณะที่ ISO 10816-1 กำหนดกรอบทั่วไป ในทางปฏิบัติแล้ว หน่วยอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ (ปั๊ม, พัดลม, คอมเพรสเซอร์ที่มีกำลังไฟฟ้ามากกว่า 15 กิโลวัตต์) ถูกควบคุมโดยส่วนที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นคือส่วนที่ 3 ของมาตรฐาน (ISO 10816-3) เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจความแตกต่างนี้เพราะ Balanset-1A มักถูกใช้เพื่อปรับสมดุลพัดลมและปั๊มที่ครอบคลุมในส่วนนี้.

3.1. กลุ่มเครื่องจักรในมาตรฐาน ISO 10816-3

ต่างจากสี่ประเภทในภาคที่ 1 ภาคที่ 3 แบ่งเครื่องจักรออกเป็นสองกลุ่มหลัก:

กลุ่มที่ 1: เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่มีกำลังไฟฟ้ารated power มากกว่า 300 กิโลวัตต์ กลุ่มนี้ยังรวมถึงเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีความสูงของเพลา (shaft height) มากกว่า 315 มิลลิเมตร.

กลุ่มที่ 2: เครื่องจักรขนาดกลางที่มีกำลังไฟฟ้าที่กำหนดตั้งแต่ 15 กิโลวัตต์ ถึง 300 กิโลวัตต์ กลุ่มนี้รวมถึงเครื่องจักรไฟฟ้าที่มีความสูงของเพลาตั้งแต่ 160 มิลลิเมตร ถึง 315 มิลลิเมตร.

3.2. ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนในมาตรฐาน ISO 10816-3

ขีดจำกัดที่นี่ขึ้นอยู่กับประเภทของฐานราก (แข็ง/ยืดหยุ่น) ด้วย.

ตาราง 3.1. ขีดจำกัดการสั่นสะเทือนตามมาตรฐาน ISO 10816-3 (RMS, มม./วินาที)

เงื่อนไข (โซน)	กลุ่ม 1 (>300 กิโลวัตต์) แบบแข็ง	กลุ่ม 1 (>300 กิโลวัตต์) ยืดหยุ่น	กลุ่ม 2 (15–300 กิโลวัตต์) แบบแข็ง	กลุ่มที่ 2 (15–300 กิโลวัตต์) ยืดหยุ่น
เอ (ใหม่)	< 2.3	< 3.5	< 1.4	< 2.3
B (การดำเนินงานระยะยาว)	2.3 – 4.5	3.5 – 7.1	1.4 – 2.8	2.3 – 4.5
C (การดำเนินงานจำกัด)	4.5 – 7.1	7.1 – 11.0	2.8 – 4.5	4.5 – 7.1
D (ความเสียหาย)	> 7.1	> 11.0	> 4.5	> 7.1

การสังเคราะห์ข้อมูล. การเปรียบเทียบตารางใน ISO 10816-1 และ ISO 10816-3 แสดงให้เห็นว่า ISO 10816-3 มีข้อกำหนดที่เข้มงวดกว่าสำหรับเครื่องจักรกำลังปานกลาง (กลุ่ม 2) ที่ติดตั้งบนฐานรากแข็ง โดยขีดจำกัดของโซน D ถูกกำหนดไว้ที่ 4.5 มิลลิเมตรต่อวินาที ซึ่งสอดคล้องกับขีดจำกัดสำหรับ Class I ในภาคที่ 1 นี่เป็นการยืนยันแนวโน้มที่มุ่งสู่การกำหนดขีดจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์ที่ทันสมัย มีความเร็วสูง และน้ำหนักเบา เมื่อใช้ Balanset-1A เพื่อวินิจฉัยพัดลมขนาด 45 กิโลวัตต์บนพื้นคอนกรีต คุณควรเน้นที่คอลัมน์ “กลุ่ม 2 / แข็ง” ในตารางนี้ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงไปยังโซนฉุกเฉินเกิดขึ้นที่ 4.5 มิลลิเมตรต่อวินาที.

บทที่ 4. สถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ของระบบ Balanset-1A

ในการดำเนินการตามข้อกำหนดของ ISO 10816/20816 คุณจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ที่ให้ผลการวัดที่แม่นยำและสามารถทำซ้ำได้ และตรงกับช่วงความถี่ที่ต้องการ ระบบ Balanset-1A ที่พัฒนาโดย Vibromera เป็นโซลูชันแบบบูรณาการที่รวมฟังก์ชันของเครื่องวิเคราะห์การสั่นสะเทือนสองช่องสัญญาณและเครื่องมือปรับสมดุลในสนามเข้าไว้ด้วยกัน.

4.1. ช่องทางการวัดและเซ็นเซอร์

ระบบ Balanset-1A มีช่องทางการวัดการสั่นสะเทือนอิสระสองช่อง (X1 และ X2) ซึ่งช่วยให้สามารถวัดพร้อมกันที่จุดสองจุดหรือในสองระนาบได้.

ประเภทของเซ็นเซอร์. ระบบใช้เครื่องวัดความเร่ง (ตัวแปลงสัญญาณการสั่นสะเทือนที่วัดความเร่ง) ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เนื่องจากเครื่องวัดความเร่งให้ความน่าเชื่อถือสูง ช่วงความถี่กว้าง และความสัมพันธ์เชิงเส้นที่ดี.

การรวมสัญญาณ. เนื่องจากมาตรฐาน ISO 10816 กำหนดให้ต้องประเมินความเร็วการสั่นสะเทือน (มม./วินาที) สัญญาณจากเครื่องวัดความเร่งจึงต้องถูกอินทิเกรตในฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ ขั้นตอนนี้ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลสัญญาณ และคุณภาพของเครื่องแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัลมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง.

ช่วงการวัด. เครื่องมือวัดความเร็วการสั่นสะเทือน (RMS) ในช่วงตั้งแต่ 0.05 ถึง 100 มม./วินาที ช่วงนี้ครอบคลุมทุกโซนการประเมินตามมาตรฐาน ISO 10816 (ตั้งแต่โซน A 45 มม./วินาที).

4.2. ลักษณะความถี่และความแม่นยำ

ลักษณะทางอุตุนิยมวิทยาของ Balanset-1A เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานอย่างสมบูรณ์.

ช่วงความถี่. เวอร์ชันพื้นฐานของเครื่องมือทำงานในย่านความถี่ 5 Hz – 550 Hz.

ขีดจำกัดล่างที่ 5 Hz (300 rpm) ยังสูงกว่าข้อกำหนดมาตรฐาน ISO 10816 ที่กำหนดไว้ที่ 10 Hz และรองรับการวินิจฉัยของเครื่องจักรความเร็วต่ำ ขีดจำกัดบนที่ 550 Hz ครอบคลุมถึงฮาร์มอนิกที่ 11 สำหรับเครื่องจักรที่มีความถี่การหมุน 3000 รอบต่อนาที (50 Hz) ซึ่งเพียงพอสำหรับการตรวจจับความไม่สมดุล (1×), การไม่ตรงแนว (2×, 3×), และความหลวม. สามารถขยายช่วงความถี่ได้ถึง 1000 Hz ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐานอย่างครบถ้วน.

ความแม่นยำของแอมพลิจูด. ค่าความผิดพลาดในการวัดแอมพลิจูดคือ ±5% ของค่าเต็มสเกล สำหรับงานตรวจสอบการทำงานทั่วไป ซึ่งขอบเขตของโซนอาจแตกต่างกันเป็นร้อยเปอร์เซ็นต์ ความแม่นยำนี้ถือว่าเพียงพอมาก.

ความแม่นยำของเฟส. เครื่องมือวัดมุมเฟสด้วยความแม่นยำ ±1 องศา แม้ว่าเฟสจะไม่ได้รับการควบคุมโดยมาตรฐาน ISO 10816 แต่มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับขั้นตอนต่อไป — การปรับสมดุล.

4.3. ช่องสัญญาณมาตรวัดรอบ

ชุดอุปกรณ์ประกอบด้วยเครื่องวัดความเร็วรอบแบบเลเซอร์ (เซ็นเซอร์ออปติคอล) ที่ทำหน้าที่สองอย่าง:

วัดความเร็วรอบของโรเตอร์ (RPM) ตั้งแต่ 150 ถึง 60,000 รอบต่อนาที (ในบางรุ่นสามารถวัดได้สูงสุดถึง 100,000 รอบต่อนาที) ซึ่งช่วยให้สามารถระบุได้ว่าการสั่นสะเทือนนั้นสอดคล้องกับความถี่การหมุน (1 เท่า) หรือไม่สอดคล้องกัน.
สร้างสัญญาณเฟสอ้างอิง (เครื่องหมายเฟส) สำหรับการเฉลี่ยแบบซิงโครนัสและการคำนวณมุมมวลการแก้ไขระหว่างการถ่วงสมดุล.

4.4. การเชื่อมต่อและการจัดวาง

ชุดมาตรฐานประกอบด้วยสายเซ็นเซอร์ยาว 4 เมตร (สามารถเลือกเป็น 10 เมตรได้) ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยระหว่างการวัดในสถานที่ สายเคเบิลที่ยาวช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถอยู่ห่างจากชิ้นส่วนเครื่องจักรที่หมุนได้ ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยในอุตสาหกรรมสำหรับการทำงานกับอุปกรณ์ที่หมุน.

บทที่ 5. วิธีการวัดและการประเมินตามมาตรฐาน ISO 10816 โดยใช้เครื่อง Balanset-1A

บทนี้อธิบายขั้นตอนวิธีการแบบทีละขั้นตอนสำหรับการใช้อุปกรณ์ Balanset-1A เพื่อทำการประเมินการสั่นสะเทือน.

5.1. การเตรียมการสำหรับการวัด

ระบุเครื่องจักร. กำหนดประเภทของเครื่องจักร (ตามบทที่ 2 และ 3 ของรายงานนี้) ตัวอย่างเช่น “พัดลมขนาด 45 กิโลวัตต์บนฐานรองกันสั่นสะเทือน” จัดอยู่ในกลุ่ม 2 (ISO 10816-3) โดยมีฐานรากแบบยืดหยุ่น.

การติดตั้งซอฟต์แวร์. ติดตั้งไดร์เวอร์และซอฟต์แวร์ Balanset-1A จากไดร์ฟ USB ที่ให้มา. ต่อหน่วยเชื่อมต่อเข้ากับพอร์ต USB ของแลปท็อป.

ติดตั้งเซ็นเซอร์.

ติดตั้งเซ็นเซอร์บนตัวเรือนแบริ่ง ห้ามติดตั้งบนฝาครอบที่บาง.
ใช้ฐานแม่เหล็ก ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแม่เหล็กติดแน่นบนพื้นผิว สีหรือสนิมใต้แม่เหล็กจะทำหน้าที่เป็นตัวหน่วงและลดการอ่านค่าความถี่สูง.
รักษาความเป็นตั้งฉาก: ทำการวัดในแนวตั้ง (V), แนวนอน (H) และแนวแกน (A) Balanset-1A มีสองช่องสัญญาณ ดังนั้นคุณสามารถวัดได้ เช่น V และ H พร้อมกันที่จุดรองรับเดียว.

5.2. โหมดไวโบรมิเตอร์ (F5)

ซอฟต์แวร์ Balanset-1A มีโหมดเฉพาะสำหรับการประเมินตามมาตรฐาน ISO 10816.

รันโปรแกรม.
กด F5 (หรือคลิกปุ่ม “F5 – Vibrometer” ในอินเทอร์เฟซ) หน้าต่างเครื่องวัดการสั่นสะเทือนหลายช่องจะเปิดขึ้น.
กด F9 (รัน) เพื่อเริ่มการเก็บข้อมูล.

การวิเคราะห์ตัวชี้วัด.

อาร์เอ็มเอส (รวม): เครื่องมือแสดงค่าความเร็วการสั่นสะเทือน RMS โดยรวม (V1s, V2s) นี่คือค่าที่คุณเปรียบเทียบกับขีดจำกัดที่ระบุในตารางมาตรฐาน.
1 ครั้ง การสั่นสะเทือน: เครื่องมือนี้ทำการสกัดค่าความกว้างของคลื่นการสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุน.

หากค่า RMS สูง (โซน C/D) แต่ค่าส่วนประกอบ 1× ต่ำ ปัญหาไม่ได้เกิดจากการไม่สมดุล อาจเป็นความผิดปกติของตลับลูกปืน การเกิดโพรงอากาศ (สำหรับปั๊ม) หรือปัญหาทางแม่เหล็กไฟฟ้า หากค่า RMS ใกล้เคียงกับค่า 1× (ตัวอย่างเช่น RMS = 10 มม./วินาที, 1× = 9.8 มม./วินาที) ความไม่สมดุลจะมีอิทธิพลเหนือกว่า และการปรับสมดุลจะช่วยลดการสั่นสะเทือนได้ประมาณ 95%.

5.3. การวิเคราะห์สเปกตรัม (FFT)

หากการสั่นสะเทือนโดยรวมเกินขีดจำกัด (โซน C หรือ D) คุณต้องระบุสาเหตุ โหมด F5 มีแท็บแผนภูมิ.

สเปกตรัม. สเปกตรัมแสดงแอมพลิจูดเทียบกับความถี่.

ยอดที่เด่นชัดที่ 1× (ความถี่การหมุน) บ่งชี้ถึงความไม่สมดุล.
ค่าสูงสุดที่ 2×, 3× บ่งชี้ถึงการไม่ตรงแนวหรือความหลวม.
เสียง “รบกวน” ความถี่สูงหรือเสียงฮาร์โมนิกจำนวนมากบ่งชี้ถึงข้อบกพร่องของตลับลูกปืนแบบกลิ้ง.
ความถี่ในการผ่านของใบพัด (จำนวนใบพัด × รอบต่อนาที) บ่งชี้ถึงปัญหาทางอากาศพลศาสตร์ในพัดลมหรือปัญหาทางไฮดรอลิกในปั๊ม.

Balanset-1A ให้การแสดงผลเหล่านี้ ซึ่งเปลี่ยนจาก “เครื่องวัดการปฏิบัติตาม” ที่เรียบง่ายให้กลายเป็นเครื่องมือวินิจฉัยที่สมบูรณ์.

บทที่ 6 การปรับสมดุลเป็นวิธีการแก้ไข: การใช้งานจริงของ Balanset-1A

เมื่อการวินิจฉัย (โดยอิงจากการครอบงำ 1 เท่าในสเปกตรัม) บ่งชี้ว่าความไม่สมดุลเป็นสาเหตุหลักของการเกินขีดจำกัด ISO 10816 ขั้นตอนต่อไปคือการปรับสมดุล Balanset-1A ใช้การวิเคราะห์ด้วยสัมประสิทธิ์อิทธิพล (วิธีสามรอบ).

6.1. ทฤษฎีสมดุล

ความไม่สมดุลเกิดขึ้นเมื่อจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ไม่ตรงกับแกนหมุนของมัน ซึ่งทำให้เกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง F = m · r · ω² ซึ่งสร้างการสั่นสะเทือนที่ความถี่การหมุน เป้าหมายของการปรับสมดุลคือการเพิ่มมวลแก้ไข (น้ำหนัก) ที่สร้างแรงซึ่งมีขนาดเท่ากันและทิศทางตรงข้ามกับแรงไม่สมดุล.

6.2. ขั้นตอนการปรับสมดุลแบบระนาบเดียว

ใช้ขั้นตอนนี้สำหรับโรเตอร์แคบ (พัดลม, รอก, แผ่นดิสก์).

การตั้งค่า.

ติดตั้งเซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือน (ช่องสัญญาณ 1) ในแนวตั้งฉากกับแกนหมุน.
ติดตั้งเครื่องวัดความเร็วรอบด้วยเลเซอร์และติดเทปสะท้อนแสงหนึ่งจุดบนโรเตอร์.
ในโปรแกรม ให้เลือก F2 – ระนาบเดียว.

รัน 0 – เริ่มต้น.

เริ่มโรเตอร์ กด F9 เครื่องมือจะวัดการสั่นสะเทือนเริ่มต้น (แอมพลิจูดและเฟส).
ตัวอย่าง: 8.5 มม./วินาที ที่ 120°.

วิ่ง 1 – น้ำหนักทดลอง.

หยุดโรเตอร์.
ติดตั้งน้ำหนักทดลองที่มีมวลที่ทราบ (เช่น 10 กรัม) ในตำแหน่งที่เลือกตามต้องการ.
เริ่มโรเตอร์ กด F9 เครื่องมือจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงของเวกเตอร์การสั่นสะเทือน.
ตัวอย่าง: 5.2 มม./วินาที ที่ 160°.

การคำนวณและการแก้ไข.

โปรแกรมจะคำนวณมวลและมุมของน้ำหนักปรับแก้โดยอัตโนมัติ.
ตัวอย่างเช่น เครื่องมืออาจระบุคำสั่งว่า: “เติม 15 กรัม ที่มุม 45° จากตำแหน่งน้ำหนักทดลอง”
ฟังก์ชันการปรับสมดุลรองรับการแบ่งน้ำหนัก: หากคุณไม่สามารถวางน้ำหนักที่ตำแหน่งที่คำนวณได้ โปรแกรมจะแบ่งน้ำหนักออกเป็นสองส่วนเพื่อติดตั้ง เช่น บนใบพัดของพัดลม.

รัน 2 – การตรวจสอบ.

ติดตั้งน้ำหนักการแก้ไขที่คำนวณไว้ (ถอดน้ำหนักทดลองออกหากโปรแกรมต้องการ).
เริ่มการทำงานของโรเตอร์และตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงสั่นสะเทือนคงเหลือลดลงถึงโซน A หรือ B ตามมาตรฐาน ISO 10816 (เช่น ต่ำกว่า 2.8 มม./วินาที).

6.3. การปรับสมดุลสองระนาบ

โรเตอร์ยาว (เพลา, กลองบด) จำเป็นต้องมีการปรับสมดุลแบบไดนามิกในสองระนาบการแก้ไข ขั้นตอนคล้ายกันแต่ต้องใช้เซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือนสองตัว (X1, X2) และทำการทดสอบสามรอบ (เริ่มต้น, น้ำหนักทดลองในระนาบที่ 1, น้ำหนักทดลองในระนาบที่ 2) ใช้โหมด F3 สำหรับขั้นตอนนี้.

บทที่ 7. สถานการณ์จริงและการตีความ (กรณีศึกษา)

สถานการณ์ที่ 1: พัดลมดูดอากาศสำหรับอุตสาหกรรม (45 กิโลวัตต์)

บริบท. พัดลมติดตั้งบนหลังคาโดยใช้ตัวแยกการสั่นสะเทือนแบบสปริง.

การจัดประเภท. ISO 10816-3, กลุ่ม 2, ฐานรากแบบยืดหยุ่น.

การวัด. Balanset-1A ในโหมด F5 แสดงค่า RMS = 6.8 มม./วินาที.

การวิเคราะห์.

ตามตาราง 3.1 ขอบเขต B/C สำหรับ “ยืดหยุ่น” คือ 4.5 มม./วินาที และขอบเขต C/D คือ 7.1 มม./วินาที.

สรุป. พัดลมทำงานในโซน C (การทำงานจำกัด) เข้าใกล้โซนฉุกเฉิน D.

การวินิจฉัย. สเปกตรัมแสดงยอดสัญญาณ 1× ที่แข็งแกร่ง.

การกระทำ. จำเป็นต้องมีการปรับสมดุล หลังจากปรับสมดุลด้วย Balanset-1A ระดับการสั่นสะเทือนลดลงเหลือ 1.2 มม./วินาที (โซน A) สามารถป้องกันความเสียหายได้.

สถานการณ์ที่ 2: ปั๊มน้ำป้อนหม้อไอน้ำ (200 กิโลวัตต์)

บริบท. ปั๊มติดตั้งอย่างแน่นหนาบนฐานคอนกรีตขนาดใหญ่.

การจัดประเภท. ISO 10816-3, กลุ่ม 2, ฐานรากแข็ง.

การวัด. Balanset-1A แสดงค่า RMS = 5.0 มม./วินาที.

การวิเคราะห์.

ตามตาราง 3.1 ขอบเขต C/D สำหรับ “Rigid” คือ 4.5 มม./วินาที.

สรุป. ปั๊มทำงานในโซน D (สภาวะฉุกเฉิน) ค่า 5.0 มม./วินาที ถือว่าไม่สามารถยอมรับได้สำหรับการติดตั้งแบบแข็ง.

การวินิจฉัย. สเปกตรัมแสดงชุดของฮาร์มอนิกส์และระดับเสียงรบกวนสูง จุดสูงสุดที่ 1× ต่ำ.

การกระทำ. การปรับสมดุลจะไม่ช่วยแก้ปัญหา ปัญหาน่าจะอยู่ที่ตลับลูกปืนหรือการเกิดโพรงอากาศในของเหลว ควรหยุดปั๊มเพื่อตรวจสอบทางกล.

บทที่ 8. สรุป

ISO 10816-1 และส่วนที่ 3 ซึ่งมีความเฉพาะทาง ให้พื้นฐานที่สำคัญสำหรับการรับประกันความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์อุตสาหกรรม การเปลี่ยนจากการรับรู้เชิงอัตวิสัยไปสู่การประเมินเชิงปริมาณของความเร็วการสั่นสะเทือน (RMS, มม./วินาที) ช่วยให้วิศวกรสามารถจำแนกสภาพของเครื่องจักรได้อย่างเป็นกลาง และวางแผนการบำรุงรักษาตามสภาพที่แท้จริง.

การนำไปใช้ในทางปฏิบัติของมาตรฐานเหล่านี้โดยใช้ระบบ Balanset-1A ได้พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ. เครื่องมือให้การวัดที่มีความถูกต้องทางมาตรศาสตร์ในช่วง 5–550 Hz (ครอบคลุมข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับเครื่องจักรส่วนใหญ่) และมีฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นเพื่อระบุสาเหตุของการสั่นสะเทือนที่สูงขึ้น (การวิเคราะห์สเปกตรัม) และกำจัดสาเหตุเหล่านั้น (การบาลานซ์).

สำหรับบริษัทที่ดำเนินกิจการ การนำการตรวจสอบตามระเบียบวิธี ISO 10816 และเครื่องมือเช่น Balanset-1A มาใช้เป็นประจำถือเป็นการลงทุนโดยตรงในการลดต้นทุนการดำเนินงาน ความสามารถในการแยกแยะโซน B จากโซน C ช่วยหลีกเลี่ยงการซ่อมแซมเครื่องจักรที่ยังอยู่ในสภาพดีก่อนเวลาอันควร และการเสียหายอย่างรุนแรงที่เกิดจากการละเลยระดับการสั่นสะเทือนที่สำคัญ.

สิ้นสุดรายงาน