Vibrationsmåler

Ofte er maskinernes usædvanlige vibrationer en indikation af ujævn belastning eller leje. Vibrationerne kan måles non-destruktivt med en vibrationsmåler, mens maskinen kører. Ved at måle og evaluere regelmæssigt er det muligt at opdage uregelmæssigheder tidligt og træffe modforanstaltninger, inden den store skade sker. Mange af de mulige fejl på maskinerne genererer karakteristiske vibrationer, så søgningen kan indsnævres til disse områder i tilfælde af uregelmæssigheder.

De værdier, der normalt registreres som totale vibrationer, skyldes flere overlejrede vibrationsfrekvenser. Ud fra værdierne af disse bredbåndsvibrationer kan konklusionerne allerede drages om ubalancer, justeringsfejl og elektromagnetiske komponenter. Ofte angiver producenterne af maskiner også vibrationsværdier, som ikke må overskrides. Nogle vibrationsmålere tilbyder specielle evalueringsfunktioner til maskinovervågning, for eksempel til styring af rullelejer, til evaluering af maskinvibrationer i henhold til DIN ISO 10816 og til FFT-analyse.

Forkortelsen FFT i FFT-analyse står for "Fast Fourier-transformation". Med denne metode kan vibrationer opdeles i forskellige frekvenser, der kan evalueres separat. Til dette formål omregnes de tidsafhængige måleværdier til frekvensområder. For at gøre dette skal et vist antal måledata registreres med en konstant samplingshastighed. Disse værdier bruges så til at bestemme, hvor stærkt de forskellige frekvenser optræder i den målte vibration. Den valgte samplinghastighed og målingens varighed er afgørende for hvilket frekvensområde der kan kortlægges og i hvilken opløsning.

Frekvensområdet for en FFT-analyse inkluderer frekvenserne mellem nul og halvdelen af værdien af samplingshastigheden. En samplingshastighed på 800 Hz betyder, at kun frekvenserne op til 400 Hz er repræsenteret, ved 1.600 Hz samplingshastighed øges frekvensområdet til frekvenser op til 800 Hz.

Vibrationsmåleren til FFT-analyser skal derfor indstilles til høje prøvetagningshastigheder. Målingens varighed bestemmer sammen med samplingshastigheden antallet af målte værdier. Jo højere antal målte værdier, jo flere individuelle frekvenser kan repræsenteres. For eksempel bliver 1.000 målte værdier til 500 individuelle frekvenser i det frekvensområde, der bestemmes gennem samplinghastigheden. Vibrationsmålerne med FFT-funktion kan tilbyde forskellige funktionaliteter til evaluering af de enkelte frekvenser. FFT-analysen omfatter som regel altid den grafiske visning af de registrerede frekvenser i et diagram. I denne graf kan de enkelte spidsværdier for acceleration eller hastighed genkendes meget hurtigt. I de fleste tilfælde kan de numeriske værdier for de enkelte frekvenser også trykkes direkte fra dette display. Afhængigt af vibrationsmåleren vises 125 eller endnu flere linjer for de numeriske værdier for de enkelte frekvenser i et sådant FFT-diagram.

Vibrationer er periodiske afbøjninger af materialer eller genstande omkring en central hvileposition. Vibrationer fra natur og teknologi påvirker konstant os og vores miljø. Nogle af dem lægger vi næsten ikke mærke til, de andre er forstyrrende eller ligefrem farlige. Vibrationer kan genereres og transmitteres på forskellige måder og overlejres med andre vibrationer. Vibrationsmåling kan bruges til at bestemme præcist, hvor stærk en vibration er, og om den er forskudt, forstærket eller svækket på grund af ændringer i visse forhold.

Vi selv, andre levende væsener, vind og vejr er kilder til mere eller mindre stærke naturlige vibrationer. For eksempel genererer vi vibrationer, når vi ryster, når vi taler, synger eller spiller musik, eller når vi løber eller hopper over en eftergivende overflade. Professionelle kan måle mange naturlige og konstruerede vibrationer for at opnå meningsfulde data. Vibrationsmålingsteknologi hjælper med forudsigelse af jordskælv, for eksempel, men også i design og konstruktion af sikre strukturer, maskiner og køretøjer.

Nogle tekniske enheder genererer specifikt vibrationer til specielle applikationer. Vibrationer kan fx bruges til akustiske eller lydløse alarmer, komprimering, transport eller adskillelse af materialer. Vibrationsalarmer, vibrationsstampere, hammerbor, vibrationsplader, vibrerende skærme og ultralydsrensebade er meget udbredt. De vibrationer, der overføres af udstyret, skal opfylde definerede værdier for at opfylde det tilsigtede formål. For at teste værdierne anvender udstyrsproducenterne speciel vibrationsmåleteknologi i udviklingen og kvalitetssikringen.

Vibrationsmålingsteknologi kan bruges til at studere, måle og analysere naturlige og tekniske vibrationer. Målene for vibrationsmålingen omfatter vibrationsfrekvens, vibrationsforskydning, vibrationshastighed og vibrationsacceleration. Mange enheder til måling af vibrationer tilbyder omfattende opbevarings- og evalueringsmuligheder.

Nogle enhedstyper kan registrere de målte værdier for de tre rumlige akser x, y og z separat. De andre modeller tilbyder tilslutninger til flere eksterne vibrationssensorer. Multi-kanal enheder giver den fordel, at flere punkter på en maskine eller en struktur kan optages samtidigt. Dette gør det muligt at kontrollere for eksempel foranstaltninger til vibrationsdæmpning direkte.

Men også med et teknisk stetoskop, som kun forstærker de eksisterende maskinstøj, kan abnormiteter detekteres. Gennem regelmæssig vibrationsmåling kan problemerne på vigtige komponenter hurtigt opdages på et tidligt tidspunkt og elimineres.

- Stetoskoper

- Stroboskoper

- Vibrationsmålere med sensor

- Shock dataloggere

- Vibrationssensorer med analoge eller skiftende udgange

- Vibrationskalibratorer

- Med hensyn til anvendelsesområder kan vibrationsmålingsteknologien opdeles i måleapparater til maskinvibrationer, menneskevibrationer, bygningsvibrationer. Apparaterne er tilpasset anvendelsesområdet med hensyn til de målte mængder, måleområdet og håndteringen. Seismografer og seismometre til måling af jordvibrationer er også en del af vibrationsmålingsteknologien.

- De bevægelige deles lejer er blandt de hårdest belastede maskindele. Da lejeskader uundgåeligt fører til tab af effektivitet eller kvalitet, sikrer tidlig påvisning af lejeskaden hurtig afhjælpning og hjælper med at undgå nedetid. Den regelmæssige inspektion af lejerne hører til den planlagte forebyggende vedligeholdelse. En af de meget anvendte metoder til tidlig opdagelse af lejeskaden er vibrationsmåling. Jo mere detaljeret den anvendte vibrationsmålingsteknologi registrerer og vurderer vibrationerne, jo mere nøjagtige kan der gives oplysninger om årsagen til fejlen.

- RMS (root mean square) af det samlede vibrationsniveau.

- RMS-værdien af det samlede vibrationsniveau stiger med lejeskader.

- Den målte værdi kan relativt let sammenlignes med referenceværdierne for lejet.

- Topfaktoren er forholdet mellem spidsværdien og den effektive værdi.

- En stigning i denne værdi indikerer tidlig skade på lejet eller andet maskinelt.

- Nogle vibrationsmålere tilbyder en rutemålingsfunktion.

- Dette gør det nemmere at sammenligne målinger på samme sted med data fra tidligere målinger.

- Som følge heraf bemærkes selv nogle små ændringer, og de relevante punkter kan undersøges nærmere på et tidligt tidspunkt.

- Maskinovervågning i henhold til DIN ISO 10816 / DIN ISO 20816

- Maskinovervågning er et af de mest omfattende anvendelsesområder for vibrationsmålingsteknologi. Forskrifter for vibrationsmåling og den vibrationsmåleteknologi, der skal anvendes, findes blandt andet i:

• DIN ISO 20816-1 "Mekanisk vibration – Måling og evaluering af vibrationer i maskiner.

- Del 1: Generelle instruktioner"

• DIN ISO 10816-3 "Mekanisk vibration – Evaluering af vibrationer af maskiner gennem målinger på ikke-roterende dele

- Del 3: Industrimaskiner med en mærkeeffekt på over 15 kW og mærkehastigheder mellem 120 min-¹ og 15000 min-¹ målt på installationsstedet".

• DIN ISO 10816-6 "Mekanisk vibration – Evaluering af vibrationer af maskiner gennem målinger på ikke-roterende dele

- Del 6: Frem- og tilbagegående maskiner med en effekt større end 100 kW".

• DIN ISO 10816-21 "Mekanisk vibration – Evaluering af vibrationer af maskiner gennem målinger på ikke-roterende dele

- Del 21: Vindmøller med vandret omdrejningsakse og gearkasse".

• ISO 10817-1 "Måleudstyr til vibrationer af roterende aksler

- Del 1: Registrering af de relative og absolutte radiale vibrationer".

• VDI 3834 "Måling og vurdering af mekaniske vibrationer fra vindmøller og deres komponenter".

Maskinovervågning i henhold til DIN ISO 20816 del 1

DIN ISO 20816 del 1 definerer procedurer for vibrationsmåling og vurdering af maskiner. Den regulerer målingerne på roterende, ikke-roterende og ikke-oscillerende komponenter på komplette maskiner. Den dækker også målingerne af absolut og relativ radial akselvibration. De angivne evalueringskriterier er afgørende for både accept og driftskontrol. De tre grundlæggende vibrationsstørrelser, vibrationsforskydning, vibrationshastighed og vibrationsacceleration, er defineret og deres grænser navngivet. Vejledende værdier er givet til evaluering af vibrationer af ikke-roterende komponenter på maskiner, for hvilke der ikke gælder nogen særlig standard.

Maskinovervågning i henhold til DIN ISO 10816 del 3

DIN ISO 10816 del 3 tildeler grænseværdier for fire evalueringszoner til forskellige maskinvariabler, der er differentieret efter drivkraft og mobilitet af basen. For vibrationsmåling i henhold til denne standard blev den effektive værdi af vibrationshastigheden i mm/s defineret som den relevante enhed. De målte værdier, der kan klassificeres i zone A, svarer til den nye tilstand. Værdier for zone B er egnede til sikker kontinuerlig drift, værdier for zone C kun for korttidsdrift og værdier for zone D er klassificeret som utilladelige. Derudover definerer standarden specifikationer, som den anvendte vibrationsmålingsteknologi skal have. Dette sikrer, at måling af vibrationer i henhold til denne standard fører til sammenlignelige og brugbare resultater.