1. Was ist wichtig zu wissen über die Verarbeitung von Vibrationssignalen?
(Signalweg vom Vibrationssensor zur Anzeige)
2. Was sind die grundlegenden Regeln zur Bewertung von Maschinenvibrationen?
Das Signal von einem Vibrationssensor liegt in analoger Form vor. Um damit in Analysatoren zu arbeiten, muss das Signal in digitale Form umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt durch einen A/D-Wandler.
Wenn das ursprüngliche kontinuierliche Signal Frequenzen enthält, die höher sind als die Hälfte der Abtastfrequenz, wird das Signal durch das Phänomen der Aliasing verzerrt.
Jetzt haben wir ein digitales Signal im Vibrationsanalysator und können damit arbeiten. Zum Beispiel können wir es in seiner Zeitbereichsform anzeigen - der Zeitwelle.
Eine informativere Darstellung ist jedoch der Frequenzbereich. Wie im vorherigen Video gezeigt, offenbart das Spektrum die Frequenzen, die das Vibrationssignal zusammensetzen. Um das Spektrum zu berechnen, verwenden wir die schnelle Fourier-Transformation (FFT).
Die FFT hat eine Einschränkung: Alle Signalbestandteile müssen periodisch sein.
Wir beobachten, dass, wenn das Signal nicht-periodisch ist, Energie "entweicht" oder "leckt" in mehrere spektrale Linien nahe der tatsächlichen Frequenz, was dazu führt, dass sich das Spektrum über mehrere Linien verteilt - dieses Phänomen wird als Leakage bezeichnet. Um dies zu mildern, wird ein Trick verwendet: Das Signal wird künstlich mit Fenstern zusammengefügt, wodurch es periodisch wird.
Die Vibrationsanalyse kann grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Analyse mechanischer Fehler von Maschinen und Lageranalyse.
Grundlegende mechanische Fehler von Maschinen umfassen Unwucht, Fehlstellung und mechanische Lockerheit. Diese Fehler können bei niedrigen Frequenzen (10 - 1000 Hz) erkannt werden. Vibrationen werden in Geschwindigkeit (mm/s) gemessen. Wenn die Geschwindigkeitswerte hoch sind, kann die Untersuchung des Spektrums hilfreich sein.
Wenn das Spektrum eine einzelne hohe Linie bei der Geschwindigkeitsfrequenz zeigt, ist der Fehler Unwucht. Wenn es beispielsweise nur eine hohe Linie bei 25 Hz gibt, ergibt die Berechnung 25 x 60 = 1500 U/min. Wenn die Geschwindigkeit tatsächlich 1500 U/min beträgt, ist der Fehler Unwucht.
Unwucht kann mechanisch sein, was eine Auswuchtung erfordert, oder elektrisch (im Fall von Motoren). Um zu unterscheiden, beobachten Sie den Geschwindigkeitswert, wenn der Motor abgeschaltet ist. Wenn der Geschwindigkeitswert abnimmt, während die Geschwindigkeit sinkt, ist der Fehler mechanische Unwucht. Ein schneller Abfall auf fast null (Stromausfall) deutet auf einen elektrischen Fehler hin.
Wenn die Geschwindigkeitslinie und ihre Vielfachen (Harmonische) im Spektrum vorhanden sind, ist der Fehler Lockerheit oder Fehlstellung.
Axialgeschwindigkeitswerte, die signifikant niedriger sind als die radialen Werte (z. B. weniger als 30 % des radialen Wertes), deuten auf Lockerheit hin. In diesem Fall sollten Messungen an allen Maschinenfüßen vorgenommen werden. Dies kann ohne Polster erfolgen, da Geschwindigkeitsmessungen bei niedrigen Frequenzen weniger empfindlich sind als Hochfrequenzbeschleunigungsmessungen. Lokalisieren Sie den Fuß mit dem höchsten Wert; er weist wahrscheinlich auf den Lockerheitsfehler hin. Dies ist oft auf einen gebrochenen Ankerbolzen zurückzuführen.
Wenn der axiale Geschwindigkeitswert ähnlich oder höher als der radiale Wert ist, ist der Fehler Fehlstellung, die eine Ausrichtung erfordert.
Eine einzigartige Art von Fehler ist Resonanz, die als Unwucht mit einer einzelnen Geschwindigkeitslinie im Spektrum nachgeahmt wird. Eine Auswuchtung hat minimale Auswirkungen, da das eigentliche Problem die Eigenfrequenz des Maschinenfundaments in der Nähe der Geschwindigkeitsfrequenz ist. Um dies zu identifizieren, messen Sie die Geschwindigkeit am Fundament. Wenn die Werte an den Enden niedrig und in der Mitte hoch sind, ist Resonanz das Problem. Eine Verstärkung des Fundaments ist in der Regel erforderlich - dies wird die Eigenfrequenz ändern.
Der andere Aspekt der Vibrationsanalyse ist die Lageranalyse. Lagerfehler treten im Hochfrequenzbereich (500 Hz bis 16 kHz) auf und werden durch die Lagervibrationen - einen Ton - dargestellt, die durch Kugelanschläge verursacht werden. Beschleunigung (g) wird zur Messung der Vibration verwendet. Ein Anstieg der Vibrationen im Hochfrequenzspektrum weist auf einen sich verschlechternden Lagerzustand hin. Die Lageranalyse konzentriert sich auf die Fehlerfrequenzen, die spezifisch für Lager sind.
Was ist eine Lagerfehlerfrequenz? Stellen Sie sich eine Pitting auf dem Außenring vor. Jeder Kugel, die auf das Pitting trifft, verursacht einen Vibrationsschock (den Ton). Wenn es einen Riss im Außenring gibt, berechnen wir das Zeitintervall (T) zwischen den Schocks basierend auf der Geschwindigkeitsfrequenz und der Kugelanzahl. Dieses Zeitintervall definiert die wiederholende Frequenz der Schocks - die Fehlerfrequenz. In diesem Beispiel ist es die Fehlerfrequenz des Außenrings.
Aber Lagerfehlerfrequenzen erscheinen nicht im Spektrum des Lagers; nur die Vibrationsfrequenz des Kugelanschlags (Lager-Ton) ist offensichtlich. Ein solcher Kugelanschlag kann im Zeitbereich gesehen werden:
Um Fehlerfrequenzen zu identifizieren, wird die Signaldemodulation verwendet.
00:00 - 03:51 Analogsignal der Vibration zu Digitalsignal
03:51 - 06:26 Frequenzbereich (Spektrum) und FFT (schnelle Fourier-Transformation)
06:26 - 06:57 Mechanische Fehler von Maschinen
06:57 - 07:43 Unwucht
07:43 - 08:25 Lockerheit
08:25 - 08:34 Fehlstellung
08:34 - 09:05 Resonanz
09:05 - 10:57 Lageranalyse