RMS (Root Mean Square): Tiêu chuẩn cho mức độ rung động nghiêm trọng

Định nghĩa: RMS là gì?

RMS, hoặc Căn bậc hai trung bình, là một phương pháp thống kê để đo biên độ của một tín hiệu biến thiên, chẳng hạn như điện áp xoay chiều (AC) hoặc rung động cơ học. Đây là phép đo được sử dụng rộng rãi nhất và quan trọng nhất để đánh giá tình trạng tổng thể của một máy quay. Giá trị RMS của tín hiệu rung động là thước đo tổng năng lượng của nó và liên quan trực tiếp đến khả năng phá hủy của rung động.

Về mặt toán học, nó được tính bằng cách lấy căn bậc hai của giá trị trung bình (hoặc trung bình cộng) của các giá trị bình phương của tín hiệu trong một khoảng thời gian. Quá trình này cho kết quả tương đương với giá trị DC tạo ra cùng một lượng nhiệt hoặc công suất.

Tại sao RMS là phép đo được ưu tiên để đánh giá tình trạng máy móc?

Trong khi các giá trị Peak và Peak-to-Peak hữu ích cho việc chẩn đoán cụ thể, RMS là thông số vượt trội hơn để theo dõi tình trạng chung của máy vì một số lý do chính:

• Liên quan trực tiếp đến năng lượng: Sức mạnh phá hủy của rung động theo thời gian liên quan đến hàm lượng năng lượng của nó, chứ không chỉ là các đỉnh cực đại. RMS là phép đo duy nhất phản ánh chính xác tổng năng lượng này. Đây là lý do tại sao nó tương quan tốt với độ mỏi và hao mòn của linh kiện.
• Xem xét toàn bộ dạng sóng: Không giống như phép đo Đỉnh (Peak) chỉ đo được một điểm duy nhất, giá trị RMS tính đến toàn bộ lịch sử tín hiệu trong suốt chu kỳ đo. Điều này làm cho phép đo này ổn định, có thể lặp lại và mạnh mẽ hơn nhiều.
• Ít nhạy cảm hơn với tác động ngẫu nhiên: Một cú sốc hoặc va chạm đơn lẻ, không lặp lại có thể gây ra sự tăng đột biến lớn trong giá trị Đỉnh, có thể kích hoạt báo động giả. Giá trị RMS, là giá trị trung bình, ít bị ảnh hưởng bởi các sự kiện ngẫu nhiên như vậy và là chỉ báo tốt hơn về tình trạng hoạt động liên tục của máy.
• Cơ sở cho các tiêu chuẩn quốc tế: Tiêu chuẩn toàn cầu về mức độ rung động của máy móc, chẳng hạn như Tiêu chuẩn ISO 20816 và dòng 10816, hãy chỉ định giới hạn báo động và tắt máy của chúng theo Vận tốc RMS (mm/giây). Sử dụng RMS cho phép so sánh trực tiếp tình trạng của máy với các tiêu chuẩn công nghiệp được chấp nhận rộng rãi này.

Mối quan hệ giữa RMS và đỉnh

Để có sóng sin hoàn hảo, sạch, có một mối quan hệ toán học đơn giản giữa RMS và biên độ đỉnh:

RMS = Đỉnh / √2 ≈ 0,707 × Đỉnh

Tuy nhiên, mối quan hệ này chỉ đúng với sóng sin thuần túy. Rung động của máy móc trong thế giới thực rất phức tạp, bao gồm nhiều tần số và đôi khi là các xung động. Đối với những tín hiệu phức tạp này, hệ số chuyển đổi đơn giản không áp dụng được. Tỷ số giữa giá trị đỉnh và giá trị RMS được gọi là Yếu tố đỉnh. Hệ số đỉnh cao (lớn hơn 3) là dấu hiệu cho thấy tín hiệu có chứa tác động, đây chính là manh mối chẩn đoán có giá trị.

RMS của cái gì? Vận tốc, Gia tốc hay Độ dịch chuyển?

RMS có thể được áp dụng cho bất kỳ thông số đo lường nào. Tuy nhiên, đối với việc giám sát tình trạng máy móc thông thường trong dải tần số phổ biến nhất (khoảng 10 Hz đến 1.000 Hz), Vận tốc RMS là tiêu chuẩn của ngành. Điều này là do:

• Mức vận tốc RMS nhất định tương ứng với mức độ rung động nhất quán trên nhiều loại và tốc độ máy khác nhau.
• Nó cung cấp phản hồi "phẳng nhất", nghĩa là nó cũng nhạy cảm với các vấn đề như mất cân bằng ở tần số thấp và các vấn đề về phương hướng ở tần số cao hơn.

Trong khi RMS Velocity là tiêu chuẩn cho các cảnh báo chung, các nhà phân tích cũng sẽ xem xét RMS Acceleration đối với các vấn đề tần số cao và RMS Displacement đối với các vấn đề tần số rất thấp.

Cách sử dụng RMS trong chương trình bảo trì dự đoán

1. Thiết lập đường cơ sở: Đo vận tốc RMS trên máy mới hoặc máy đã qua sử dụng để thiết lập đường cơ sở.
2. Xu hướng dữ liệu: Thực hiện các phép đo thường xuyên (ví dụ: hàng tháng) và vẽ biểu đồ giá trị RMS theo thời gian.
3. Đặt báo thức: Đặt mức cảnh báo “Cảnh báo” và “Nguy hiểm” dựa trên tiêu chuẩn ISO hoặc thay đổi về mặt thống kê so với mức cơ sở (ví dụ: Cảnh báo ở mức cơ sở gấp 2 lần, Nguy hiểm ở mức cơ sở gấp 5 lần).
4. Phân tích những thay đổi: Khi báo động RMS được kích hoạt, nó báo hiệu nhu cầu phân tích chi tiết hơn (sử dụng FFT, pha, v.v.) để chẩn đoán nguyên nhân gốc rễ cụ thể của vấn đề.

Bằng cách liên tục theo dõi độ rung RMS, chương trình bảo trì có thể theo dõi hiệu quả tình trạng máy móc và chuyển đổi từ chiến lược bảo trì phản ứng sang chiến lược bảo trì dự đoán.

← Quay lại Mục lục chính