Miernik wibracji / Drgań

Mierniki wibracji / drgań firmy PCE Instruments nadają się do regularnego rejestrowania parametrów fizycznych, takich jak przemieszczenie drgań, prędkość drgań i przyspieszenie drgań. Niektóre mierniki wibracji / drgań posiadają również inne opcje pomiarowe, takie jak pomiar temperatury, pomiar prędkości czy określenie parametrów łożysk. Za pomocą miernika wibracji / drgań można sprawdzić zarówno stan ogólny, jak i stan poszczególnych elementów (łożyska toczne, koła zębate itp.) maszyny. Zmiany trendów w tych parametrach dostarczają informacji o zbliżających się szkodach.

W ten sposób harmonogramy konserwacji i przestoje maszyn można zaplanować zgodnie ze stanem maszyny. Z jednej strony koncepcja ta zwiększa niezawodność działania miernika wibracji / drgań, a jednocześnie zwiększa wydajność maszyny dzięki zoptymalizowanym czasom pracy maszyny i zmniejszonym przestojom. Jako urządzenia mobilne, mierniki wibracji / drgań firmy PCE Instruments mogą być używane niezależnie, nawet w trudno dostępnych miejscach, przy czym, w zależności od modelu miernika wibracji / drgań, dane pomiarowe mogą być również zapisywane, a następnie oceniane za pomocą oprogramowania.

Przy wyborze odpowiedniego miernika wibracji / drgań należy zwrócić uwagę na różne aspekty ze względu na dużą liczbę zastosowań. Obejmuje to zakres pomiarowy, zakres częstotliwości, możliwość analizy FFT, określanie parametrów łożysk, pojemność pamięci i inne funkcje pomiarowe. Częstym zastosowaniem jest monitorowanie i ocena maszyn zgodnie z normą DIN EN ISO 10816. Norma ta klasyfikuje różne rozmiary maszyn według mocy napędowej i przypisuje poszczególnym klasom wartości graniczne, których przestrzeganie gwarantuje bezpieczną i bezawaryjną pracę.

Norma określa również niektóre specyfikacje, które muszą spełniać mierniki wibracji / drgań, aby zagwarantować pomiar zgodny z normą. Z jednej strony norma określa, że odpowiednią jednostką do monitorowania maszyny jest prędkość drgań w mm/s. Określono również zakres częstotliwości, który ma być objęty, który wynosi od 10 Hz do 1 kHz. Oznacza to, że odpowiedni miernik wibracji / drgań powinien być wyposażony w odpowiedni filtr częstotliwości. Wszystkie mierniki wibracji / drgań firmy PCE Instruments posiadają te filtry częstotliwości, w zależności od modelu miernika wibracji / drgań dostępne są inne przydatne funkcje monitorowania maszyny.

Innym ważnym parametrem w monitorowaniu drgań jest prędkość, ponieważ pomiary muszą być zawsze przeprowadzane w tych samych warunkach roboczych dla porównywalnych pomiarów i wyznaczania trendów. Dlatego niektóre mierniki wibracji / drgań mają zintegrowane, stykowe lub bezdotykowe czujniki prędkości, za pomocą których można określić prędkość bezpośrednio na miejscu. Ponieważ wadliwe komponenty lub łożyska często generują zwiększone wartości tarcia podczas obracania się, temperatura powierzchni maszyny w bezpośrednim sąsiedztwie krytycznych komponentów może również dostarczyć cennych informacji na temat stanu maszyny.

Dlatego niektóre kolektory danych pomiarowych mają również czujniki temperatury do określania temperatury powierzchni. Kolejną użyteczną funkcją jest analiza FFT. Dzięki tej ocenie częstotliwości można analizować zachowanie się maszyny w odniesieniu do częstotliwości drgań. Miernik wibracji / drgań z odpowiednią funkcją pokazuje widmo częstotliwości maszyny na wyświetlaczu.

Szczyty częstotliwości w widmie mogą wskazywać na uszkodzenie łożysk tocznych. Aby móc dokładniej zlokalizować błędy, wymagane są częstotliwości uszkodzeń elementów przy danej prędkości. Częstotliwość uszkodzeń można obliczyć za pomocą wzorów, a informacje na ten temat często można znaleźć u producenta części lub komponentu. Mierniki wibracji / drgań z opisanymi powyżej funkcjami można znaleźć w firmie PCE Instruments.

Kalibracja zewnętrzna w laboratorium kalibracyjnym
Aby upewnić się, że miernik wibracji / drgań działa z dokładnością określoną w specyfikacji urządzenia, należy okresowo sprawdzać urządzenia. Sprawdzenie dokładności pomiaru zgodnie z ustalonymi zasadami nazywane jest również kalibracją. Można to zrobić np. w wyspecjalizowanych zewnętrznych laboratoriach kalibracyjnych. Istnieją dwa różne standardy kalibracji, które różnią się między innymi pracochłonnością i liczbą punktów pomiarowych. Są to kalibracja ISO zgodnie z wymaganiami normy DIN EN ISO 9001 oraz bardziej wymagająca kalibracja DAkkS zgodnie z normą DIN EN ISO 17025.

Zmienne, które można skalibrować w urządzeniu do pomiaru drgań, obejmują przyspieszenie drgań, prędkość drgań i przemieszczenie drgań. Sprawdzana jest również częstotliwość wibracji. Zlecając kalibrację, należy upewnić się, że badane wartości docelowe odpowiadają zakresowi, w którym mieszczą się operacyjne wartości pomiarowe. Na kalibrację wydawany jest certyfikat, który zawiera wszystkie ważne informacje dotyczące procesu i wartości kalibracji. Wiele laboratoriów kalibracyjnych oferuje również adiustację miernika wibracji / drgań, jeśli specyfikacje dotyczące dokładności nie są spełnione, za oddzielną opłatą.

Kalibracja na miejscu za pomocą kalibratora drgań
Podczas kalibracji w zewnętrznych laboratoriach miernik wibracji / drgań często nie jest dostępny do pomiarów przez kilka tygodni. Dlatego te kalibracje powinny być zaplanowane i zorganizowane z wyprzedzeniem. Alternatywą jest sprawdzenie mierników drgań na miejscu za pomocą kalibratora drgań. W tym celu czujnik drgań mocuje się do powierzchni sprzęgającej kalibratora i wprawia w określone drgania. Te nominalne wartości drgań generowanych przez kalibrator są następnie porównywane z wartościami zmierzonymi z miernika wibracji / drgań.

Zakup kalibratora może być szczególnie przydatny, jeśli kilka mierników drgań musi być regularnie sprawdzanych na miejscu. Wartości generowanych drgań są ważnym kryterium doboru kalibratora drgań. Oprócz kalibratorów, za pomocą których można wygenerować tylko jedną stałą wartość częstotliwości, przyspieszenia, prędkości i odległości, istnieją również takie, za pomocą których można ustawić kilka częstotliwości drgań i amplitud drgań.

Dzięki kalibratorowi, który jest w stanie wygenerować siedem częstotliwości drgań w zakresie od 15,92 Hz do 1280 Hz oraz przyspieszenia drgań w zakresie od 1 m/s² do 20 m/s², w kilku punktach pomiarowych można również stosować specjalne mierniki wibracji / drgań do drgań o niskiej lub wysokiej częstotliwości na temat ich dokładności do sprawdzenia. Aby zapewnić, że generowane drgania odpowiadają określonemu zakresowi, kalibrator drgań musi być również kalibrowany w regularnych odstępach czasu. Niektóre urządzenia posiadają wewnętrzną funkcję testową, która ostrzega optycznie i akustycznie w przypadku odchyleń od ustawionej wartości.

Wykorzystanie pomiarów drgań do klasyfikacji usterek maszyn
Nietypowe zachowanie się maszyn w zakresie wibracji jest często oznaką nierównomiernego obciążenia lub przechowywania. Drgania można mierzyć w sposób nieniszczący za pomocą miernika wibracji / drgań podczas pracy maszyny. Regularne pomiary i oceny pozwalają na wczesne wykrycie nieprawidłowości i podjęcie działań zaradczych, zanim dojdzie do poważnych szkód. Wiele z możliwych usterek maszyn generuje charakterystyczne składowe drgań, dzięki czemu poszukiwania nieprawidłowości można ograniczyć do tych obszarów.

Wartości, które są zwykle rejestrowane jako drgania całkowite, wynikają z kilku nałożonych na siebie częstotliwości drgań. Z wartości tych szerokopasmowych wibracji można już wyciągnąć wnioski na temat nierównowagi, niewspółosiowości i składowych elektromagnetycznych. Producenci maszyn często podają również wartości drgań, których nie wolno przekraczać. Niektóre mierniki wibracji / drgań oferują specjalne funkcje oceny do monitorowania maszyn, na przykład do sprawdzania łożysk tocznych, do oceny drgań maszyny zgodnie z DIN ISO 10816 oraz do analizy FFT.

Analiza FFT jako funkcja specjalna w mierniku drgań
Skrót FFT w analizie FFT oznacza "szybką transformatę Fouriera". Dzięki tej metodzie wibracje można podzielić na różne częstotliwości, które można oceniać oddzielnie. W tym celu zależne od czasu wartości pomiarowe są przekształcane w zakresy częstotliwości. W tym celu należy zarejestrować pewną liczbę danych pomiarowych ze stałą częstotliwością próbkowania. Wartości te są następnie wykorzystywane do określenia, jak silne są różne częstotliwości występujące w mierzonych drganiach.

Wybrana częstotliwość próbkowania i czas trwania pomiaru decydują o tym, jaki zakres częstotliwości można odwzorować iw jakiej rozdzielczości. Dziedzina częstotliwości analizy FFT obejmuje częstotliwości od zera do połowy wartości częstotliwości próbkowania. Częstotliwość próbkowania 800 Hz oznacza, że wyświetlane są tylko częstotliwości do 400 Hz, przy częstotliwości próbkowania 1600 Hz zakres częstotliwości wzrasta do częstotliwości do 800 Hz. Dlatego miernik wibracji / drgań do analizy FFT musi być ustawiony na wysokie częstotliwości próbkowania. Czas trwania pomiaru wraz z częstotliwością próbkowania określa liczbę wartości pomiarowych. Im większa liczba mierzonych wartości, tym więcej poszczególnych częstotliwości można wyświetlić. Na przykład 1000 zmierzonych wartości daje 500 pojedynczych częstotliwości w zakresie częstotliwości określonym przez częstotliwość próbkowania.

Mierniki wibracji / drgań z funkcją FFT mogą oferować różne funkcje do oceny poszczególnych częstotliwości. Z reguły graficzne przedstawienie zarejestrowanych częstotliwości na diagramie jest zawsze częścią analizy FFT. Na tej grafice bardzo szybko można rozpoznać poszczególne wartości szczytowe przyspieszenia lub prędkości. W większości przypadków wartości liczbowe dla poszczególnych częstotliwości można również uzyskać bezpośrednio z tego wyświetlacza. W zależności od miernika wibracji / drgań, na takim diagramie FFT wyświetlanych jest 125 lub nawet więcej linii dla wartości liczbowych poszczególnych częstotliwości.