Svelare il monitoraggio delle vibrazioni - Parte 1: perché il monitoraggio delle vibrazioni è importante e come funziona

Accesso rapido 
Parte 1: Perché il monitoraggio delle vibrazioni è importante e come funziona
Parte 2: Principi di analisi delle vibrazioni sulle macchine rotanti
Parte 3: Identificazione e interpretazione dei modelli complessivi di vibrazioni e guasti
Parte 4: Diagnosi di squilibrio, disallineamento, allentamento e usura dei cuscinetti

Oggi, i team di manutenzione sono sotto pressione: gestiscono più risorse con meno personale. Il monitoraggio delle vibrazioni contribuisce a colmare questa lacuna, fornendo avvisi tempestivi quando le macchine iniziano a usurarsi.

Le vibrazioni sono uno degli indicatori più importanti, ma spesso trascurati, dello stato di salute di un macchinario. Dal momento in cui un macchinario viene acceso, inizia ad accumulare usura. Nel tempo, tale usura si manifesta sotto forma di variazioni nei modelli di vibrazione. Individuando tempestivamente queste variazioni, è possibile prevenire guasti, ottimizzare le riparazioni e prolungare la vita utile dei propri asset.

Perché la vibrazione è così efficace? Perché raggiunge il perfetto equilibrio: rileva i problemi prima della termografia o del rumore acustico, ma più tardi rispetto a tecnologie che spesso generano falsi positivi, come gli ultrasuoni. In altre parole, ti dice ciò che devi sapere, quando devi saperlo.

Utilizzando semplici strumenti di screening delle vibrazioni, i team di manutenzione possono segnalare potenziali problemi. I tester più esperti possono quindi diagnosticare i guasti più comuni. E con analizzatori di livello esperto, anche i problemi più complessi negli asset critici possono essere identificati con precisione.

Di quali tipi di guasti stiamo parlando? La stragrande maggioranza dei guasti delle apparecchiature rotanti è dovuta a quattro problemi chiave:

• Sbilanciamento
• Disallineamento
• Scioltezza
• Usura del cuscinetto

Questi guasti possono essere rilevati attraverso modelli di vibrazione caratteristici, modelli che sensori e software ora possono identificare automaticamente.

Monitorate nel tempo, le vibrazioni diventano più di un semplice rilevatore di guasti. Diventano uno strumento strategico. Consentono una manutenzione predittiva, in cui gli interventi vengono eseguiti in base alle condizioni effettive di ogni macchina, non secondo una programmazione fissa. Ciò significa meno sorprese, una migliore pianificazione e attrezzature più durature.

In questa serie di blog, ti guideremo attraverso i concetti essenziali alla base del monitoraggio e dell'analisi delle vibrazioni: come funzionano, cosa mostrano e come si inseriscono in una strategia di manutenzione proattiva.

Comprensione delle forme d'onda e dei tipi di misurazione

La vibrazione di un oggetto in movimento può essere meglio rappresentata come un'onda sinusoidale che si ripete ripetutamente lungo l'asse orizzontale. Nella Figura 1, si osservi la massa di una molla che genera un'onda sinusoidale di vibrazione mentre si muove su e giù nel tempo. Un'onda sinusoidale completa è un ciclo. Il tempo impiegato dal ciclo per ripetersi è la frequenza o velocità della forma d'onda. 

La forma d'onda di vibrazione ha anche un'ampiezza o magnitudine che può essere misurata sull'asse verticale, come mostrato di seguito. Esistono tre modi per riportare l'ampiezza della forma d'onda, come mostrato in Figura 2. 

1. Picco: l'ampiezza dalla linea centrale alla sommità di un picco (o al fondo) 

2. Da picco a picco: l'ampiezza dalla cima di un picco alla base di un picco (Picco-Picco = 2 X Picco) 

3. Valore efficace: il valore quadratico medio dei picchi (RMS = 0.707 X picco) 

La forma d'onda della vibrazione può essere espressa utilizzando tre metodi diversi. 

1. Dislocamento: La distanza percorsa da un oggetto da un punto di riferimento. In una macchina rotante, potrebbe essere misurata utilizzando una sonda di prossimità. Ciò richiede la foratura dei cuscinetti, quindi le sonde di prossimità non sono comuni. Lo spostamento è ideale per misurare le basse frequenze ed è espresso in unità di mils pp (picco-picco). 
2. Velocità: La distanza percorsa dall'oggetto in un dato intervallo di tempo. In una macchina rotante, potrebbe essere misurata utilizzando una sonda di velocità. Le sonde di velocità hanno parti mobili che si rompono, quindi non sono comuni. La velocità è ideale per misurare le frequenze medie e si esprime in unità di picco (mm/sec). 
3. Matematicamente: Velocità = spostamento/tempo (V=d/t) 
4. Accelerazione: La variazione di velocità nel tempo. In una macchina rotante, può essere misurata utilizzando un accelerometro. Gli accelerometri non hanno parti mobili, sono stabili per 12-15 anni e sono molto comunemente utilizzati. L'accelerazione è ideale per misurare frequenze molto elevate e si esprime in unità di g (pollici/sec²) RMS. 
5. Matematicamente: Accelerazione = Velocità/tempo (A=V/t) 

Quale metodo è migliore? 

Per le macchine rotanti, la velocità è utile per un'ampia gamma di frequenze ed è anche molto utile per diagnosticare le forze di fatica che causano usura e, in ultima analisi, guasti. L'accelerometro è il sensore più utilizzato ed è facile convertire l'accelerazione in velocità (Accelerazione = Velocità/tempo). 

Analogia

Quando si valutano i danni di un incidente automobilistico, non è la distanza percorsa o la velocità di accelerazione a causare tutti i danni; è la velocità a cui si viaggia in auto prima di colpire il muro. Allo stesso modo, la velocità calcolata da un accelerometro è la migliore indicazione dei danni causati dalle vibrazioni. 

???? Leggi la parte 2 → Leggere lo spettro di frequenza per trovare guasti

Autore Bio: John Bernet è uno specialista di applicazioni e prodotti meccanici presso Fluke Corporation. Grazie ai suoi oltre 30 anni di esperienza nella manutenzione e gestione di centrali nucleari e macchinari in impianti commerciali, John ha collaborato con clienti di tutti i settori implementando programmi di affidabilità. È un analista di vibrazioni certificato di Categoria II e un professionista certificato per l'affidabilità della manutenzione (CMRP), con oltre 20 anni di esperienza nella diagnosi di guasti alle macchine.