Что такое анализ вибрации? Полное руководство

Если вы ищете способ продлить срок службы вашего оборудования, анализ вибрации может оказать огромную помощь. Анализ вибрации является важнейшим компонентом любой программы промышленной надежности. Он помогает командам контролировать состояние машины, прогнозировать потребности в обслуживании и быстро диагностировать дефекты. 

В этой статье объясняется, что такое анализ вибрации и что он может сделать для вашей организации. Мы также подробно рассмотрим инструменты, программное обеспечение и методологию, используемые для анализа вибрации.

Анализ вибрации лежит в основе обслуживание, ориентированное на надежность (РКМ) и профилактическое обслуживание (PdM) программы. Часто сочетается с другими технологиями неразрушающего контроля, такими как анализ масла, термография, ультразвуковой контроль и анализ тока двигателя. 

Что такое анализ вибрации?

Анализ вибрации — это процесс измерения и анализа моделей вибрации вашего актива. Это проверенный, высокоэффективный способ продлить срок службы актива и сократить незапланированные простои.

Современные датчики вибрации и аналитические инструменты могут определять неисправности на ранней стадии, когда проблемы еще легко устранить. Это позволяет избежать дорогостоящих каскадных отказов и дает время на планирование обслуживания, закупку и безопасное отключение оборудования. 

Как ключевой компонент любой программы мониторинга состояния или предиктивного обслуживания, анализ вибрации обеспечивает необходимые руководителям по обслуживанию сведения. Таким образом, лица, принимающие решения, могут опережать отказы машин и проводить более эффективное планирование обслуживания.

Как работает анализ вибрации?

Каждый компонент вращающегося оборудования вибрирует с дискретной и количественно определяемой скоростью, когда он используется. Некоторая степень вибрации является нормальной. Но когда актив начинает вибрировать чрезмерно или с ненормальной частотой, это может указывать на то, что ваш актив неисправен или изнашивается.

Анализ вибрации позволяет вам определить источник вибрации, диагностировать его, а затем предпринять соответствующие действия для его устранения. Группы по техническому обслуживанию используют различные инструменты для сбора данных о вибрации с критически важных активов и компонентов. Затем они могут проанализировать эти данные для получения информации о состоянии активов. 

Диагностическое программное обеспечение собирает и обрабатывает данные о вибрации вашего актива, выявляет аномалии и уведомляет бригады по техническому обслуживанию, когда актив нуждается в ремонте. При необходимости эксперты по анализу вибрации выполняют более глубокую диагностику и консультируют вашу бригаду о следующих шагах. 

Некоторое программное обеспечение для анализа вибрации напрямую взаимодействует с компьютеризированной системой управления техническим обслуживанием (CMMS). Хорошая система CMMS может автоматически формировать рабочие задания всякий раз, когда уровень вибрации превышает заданный порог или срабатывает сигнализация. 

Понимание вибрации

Вибрация, колебание объекта вокруг центральной позиции, является ключевым понятием для понимания и измерения состояния промышленного оборудования. Все вращающиеся машины генерируют вибрации, и каждый актив имеет свою собственную уникальную вибрационную сигнатуру. Когда уровень вибрации машины меняется, это обычно указывает на то, что актив нуждается в техническом обслуживании.

Поскольку вибрация является таким важным диагностическим инструментом, каждая компания, которая использует промышленное оборудование, выиграет от использования анализа вибрации. Фактически, анализ вибрации является важнейшим элементом любой программы мониторинга состояния или предиктивного обслуживания. При правильном выполнении анализ вибрации может точно определить место и характер возникающих неисправностей активов, чтобы бригады по техническому обслуживанию могли быстро выполнить ремонт.

Вибрация обычно измеряется частотой и амплитудой. Частота вибрации, измеряемая в Герцах, описывает количество колебаний в секунду. Амплитуда вибрации описывает размер каждого колебания или расстояние, пройденное от центрального положения покоя.

Аналитики вибрации изучают уровни вибрации во временной области, чтобы получить общую картину того, когда происходят пики вибрации. Они также используют быстрое преобразование Фурье, или БПФ, для деконструкции формы волны вибрации и построения графика частот, на которых происходит вибрация. Использование комбинации различных анализов (БПФ и формы волны) может дать аналитикам полезную информацию о состоянии критически важных активов.

Типы измерения вибрации

Вибрация измеряется по частоте, скорости, ускорению, скорости и смещению.

частота измеряет количество колебаний, которые совершает вибрирующий объект в секунду. Частота измеряется в Герцах.

Рабочий объем измеряет, насколько далеко вибрирующий объект перемещается от своего центра. Максимальное смещение называется амплитудой. Смещение измеряется в миллиметрах.

Скорость измеряет изменения скорости смещения и измеряется в миллиметрах в секунду.

Ускорение измеряет изменения скорости с течением времени и также измеряется в миллиметрах в секунду.

Большинство измерений вибрации проводятся с помощью акселерометра, который измеряет удары и вибрацию, излучаемые активами и компонентами. Многие акселерометры, включая большинство беспроводных датчиков, используют пьезоэлектрическую технологию, которая преобразует физические вибрации в электрические сигналы.

Технические специалисты используют широкий спектр инструментов мониторинга вибрации для контроля уровня вибрации актива. Ручные мониторы, используемые во время обслуживания на маршруте, могут делать снимок уровня вибрации. Беспроводные датчики вибрации могут собирать данные о вибрации в режиме реального времени на протяжении всей работы машины и передавать эти данные в облако для анализа. Сегодня большинство заводов используют беспроводные датчики на своих критически важных активах. Эти датчики могут улавливать даже незначительные изменения уровня вибрации. Их также легко монтировать на активах и компонентах, чтобы они могли предоставлять целевые данные.

Проведение анализа вибрации: пошаговый процесс

Каждая операция индивидуальна, но анализ вибрации всегда должен включать следующие процессы:

Шаг первый: Планирование и реализация

На этом этапе команды разрабатывают иерархию активов и определяют, какое оборудование является наиболее критическим. Это позволяет командам решать, какие активы они будут контролировать.

На этапе внедрения вам следует определить, какие датчики наиболее подходят для вашего завода и где вы их установите. Вам также следует решить, какие инструменты вы будете использовать для анализа данных вибрации.

Шаг второй: анализ и интерпретация данных

Существует ряд различных инструментов для анализа данных вибрации. CMMS может организовать ваши данные и выдавать оповещения, когда уровни вибрации превышают заданный порог. Хорошая CMMS может даже автоматически генерировать рабочие задания в ответ на изменения уровней вибрации.

Сегодня искусственный интеллект может успешно диагностировать неисправности машин на основе данных о вибрации. Современные инструменты, такие как Azima DLI, могут «считывать» тесты машин без какого-либо человеческого вмешательства, точно определять неисправности машин и даже выдавать подробные рекомендации для ремонтных бригад по техническому обслуживанию.

Шаг третий: устранение неисправностей

После того, как данные о вибрации будут собраны и проанализированы, бригады по техническому обслуживанию смогут выполнить необходимый ремонт. Анализ вибрации позволяет бригадам выявлять новые и возникающие неисправности на самых ранних стадиях, что упрощает проведение ремонта.

Это означает, что существует значительное сокращение незапланированных простоев, поскольку бригады могут опережать отказ активов. Это также означает большую эффективность эксплуатации и снижение затрат на техническое обслуживание.

Приложения для анализа вибрации

Анализ вибрации является жизненно важным компонентомdient в любой программе проактивного технического обслуживания. Анализ вибрации позволяет техническим специалистам своевременно выявлять неисправности оборудования, максимизируя доступные ресурсы, повышая производительность и эффективность.

Анализ вибрации — отличный подход для любого вращающегося актива или для любой промышленной машины, которая включает вращающийся компонент. Он часто используется для:

• Устранение дисбаланса во вращающихся агрегатах, таких как компрессоры и турбины.
• Диагностика несоосности валов
• Определить неисправности подшипников
• Диагностика ослабления вращающегося оборудования

Анализ вибрации также позволяет диагностировать другие неисправности оборудования, такие как дефекты рабочих колес насосов, статоров двигателей и обмоток электродвигателей, и это лишь некоторые примеры.

Лучшее диагностическое программное обеспечение на базе ИИ, например Azima DLI, использует данные вибрации для диагностики 1200 различных неисправностей в активах и компонентах. Потенциальные применения этого подхода безграничны.

Как анализ вибрации работает с мониторингом состояния?

Контроль состояния и обслуживание, ориентированное на надежность, являются проактивными подходами к обслуживанию, которые отслеживают состояние активов путем мониторинга таких параметров, как вибрация, качество смазки, температура и потребление энергии. Некоторые программы мониторинга состояния непрерывно собирают данные и передают их в облачное программное обеспечение для анализа вибрации в реальном времени.

Поскольку анализ вибрации помогает выявлять неисправности на ранней стадии, он лежит в основе многих успешных программ мониторинга состояния. Он предупреждает бригады по техническому обслуживанию о самых ранних признаках ухудшения состояния оборудования, используя датчики вибрации, программное обеспечение для анализа вибрации и экспертный человеческий анализ. Возможно, это очевидно, но именно поэтому его считают предиктивным обслуживанием.

Однако анализ вибрации не только для предиктивного обслуживания. Вы также можете использовать данные вибрации для диагностики существующих неисправностей машины или для точного определения источника постоянной проблемы. Этот процесс называется анализом первопричины отказа, или RCFA. Например, инструменты, которые исправляют вращательный дисбаланс, используют анализ вибрации для обнаружения и устранения источника дисбаланса.

Каковы преимущества анализа вибрации?

Анализ вибрации может выявить развивающиеся неисправности машины за много месяцев до того, как они станут достаточно критичными, чтобы считаться режимом отказа. Раннее тестирование дает бригадам по техническому обслуживанию достаточно времени для выполнения ремонтных работ без нарушения производственных графиков или неся расходы на непредвиденные простои.

Анализ вибрации может:

• Диагностика существующих неисправностей машины
• Определить уровни серьезности неисправностей 
• Приоритеты технического обслуживания руководства
• Создайте общую картину состояния активов
• Значительно сократить количество поломок машин 
• Помощь в прогнозировании, составлении бюджета и инвентаризации
• Повышение безопасности на предприятии 
• Сокращение внезапных и неожиданных остановок работы 
• Увеличить срок службы активов

Что может обнаружить анализ вибрации?

Хотя существует более 1,200 идентифицируемых неисправностей, многие из них общие отказы оборудования произойти из-за одного из четырех факторов:

• несбалансированность
• Рыхлость
• разрегулированность
• Деградация подшипника

Надежная программа анализа вибрации может диагностировать эти неисправности до того, как они станут серьезными. Чем раньше они будут выявлены, тем проще и экономически эффективнее будет отремонтировать ваше оборудование.

Вот как работает вибрационный анализ в конкретных случаях:

Использование анализа вибрации для устранения дисбаланса

Вращательный дисбаланс является основной причиной повреждения вращающихся активов, таких как насосы, вентиляторы, турбины и компрессоры. Даже относительно небольшой дисбаланс может привести к износу подшипников. Машины часто увеличивают потребление энергии и перегреваются, что приводит к поломкам.

Вращательный дисбаланс может быть результатом производственного дефекта. Но он также может развиться со временем из-за:

• Неправильный монтаж
• Тепловая деформация
• Коррозия или деградация
• Погнутые или сломанные валы
• Отсутствуют балансировочные грузики

Анализ вибрации — один из лучших способов локализации источника дисбаланса. Отличный инструмент балансировки вращения, такой как Prüftechnik Балансировщик VibXpert 3 может снимать показания вибрации в полевых условиях и помогать бригадам по техническому обслуживанию устранять дисбаланс. 

Балансир VibXpert 3 достаточно чувствителен и точен, чтобы диагностировать дисбаланс на ранней стадии, когда его еще можно легко и экономически эффективно устранить.

Использование анализа вибрации для определения несоосности вала

Перекос вала является еще одной основной причиной выхода из строя оборудования с электроприводом. В краткосрочной перспективе несоосность может привести к утечкам, чрезмерному износу деталей и снижению производительности. Со временем несоосность валов и муфт может привести к поломке компонентов и незапланированным отключениям.

Этого не всегда легко достичь. Точное выравнивание, но оно критично. Даже, казалось бы, незначительное несоосность может повлиять на ваш производственный график и увеличить эксплуатационные и эксплуатационные расходы. Анализ вибрации — один из лучших способов определения несоосности. И качественный лазерный инструмент для центровки валов может помочь решить проблему с высокой степенью точности. 

Использование анализа вибрации для выявления неисправностей подшипников

Со временем промышленное оборудование неизбежно потребует ремонта или замены. Раннее тестирование компонентов, задолго до того, как они выйдут из строя, может продлить срок службы оборудования и упростить управление ремонтом.

Анализ вибрации — отличный способ контролировать состояние подшипников и других компонентов вашего оборудования. Знание типа износа подшипников имеет решающее значение для анализа первопричины отказа (RCFA), который помогает вам диагностировать и устранять фактическую причину проблемы. Диагностическое программное обеспечение может сыграть здесь большую роль, ускоряя процесс анализа данных вибрации.

Использование анализа вибрации означает, что вы будете заменять компоненты проактивно. В целом, этот подход значительно более экономически эффективен, чем подход к обслуживанию на основе интервалов. Вместо замены потенциально безотказных компонентов по фиксированному графику, вы будете менять их по мере необходимости, что экономит ваше время, трудозатраты и ненужные расходы.

Использование анализа вибрации для диагностики ослабления

Ослабленность бывает нескольких видов:

• Тип А рыхлость у ног, опорной плиты или фундамента. 
• Тип ослабления B крепежных деталей или из-за трещин в конструкции рамы. 
• Расшатывание типа С вызванные неправильной установкой и износом компонентов. 

Анализ вибрации может помочь вам точно определить источник ослабления, чтобы вы могли устранить его до того, как проблема приведет к отказу системы.

Использование анализа вибрации для диагностики других неисправностей машины

Некоторые из современных программ на базе искусственного интеллекта, например система Azima DLI Watchman 360, могут использовать данные о вибрации для диагностики сотен неисправностей в различных системах. Подумайте о рабочих колесах насосов, статорах двигателей и обмотка электродвигателя, и это лишь несколько примеров.

Опытные специалисты могут выполнить RCFA и диагностировать как распространенные, так и редкие дефекты с помощью оборудования для анализа вибрации. Чем больше у вас данных о состоянии машины, тем эффективнее вы можете их использовать, чтобы добраться до сути серьезных неисправностей и поддерживать работу.

В целом, оборудование для анализа вибрации может повысить безопасность, сократить незапланированные рабочие часы, сократить ваш бюджет и повысить производительность. Вот почему это важный инструмент для любой программы мониторинга состояния или предиктивного обслуживания.

Как измерить вибрацию

В зависимости от ваших потребностей упрощенный монитор или профессиональный портативный анализатор вибрации могут помочь вам в сборе данных о вибрации на маршруте. 

Универсальные беспроводные датчики и интегрированные проводные инструменты, такие как Prüftechnik VibGuard, автоматически собирайте данные о вибрации. Тип измеряемых вами активов, а также любые параметры, которые вы хотите задать, могут определять ваш выбор инструмента.

 Вот некоторые из наиболее полезных инструментов для измерения уровня вибрации:

Акселерометры

Акселерометры лежат в основе большинства приложений анализа вибрации. Они измеряют удары и вибрации, излучаемые активом или компонентом. 

Большинство акселерометров имеют внутренний пьезоэлектрический (ИЭПЕ) датчик или датчик емкостного типа (MEMS). Оба преобразуют физические вибрации в электрические сигналы, которые затем записываются и сохраняются как данные о вибрации. 

Акселерометры собирают данные в ускорении, мере силы. Затем эти данные можно преобразовать в скорость, меру скорости или смещение, меру расстояния. 

Измерители вибрации

Виброметр — это упрощенное портативное устройство со встроенным акселерометром и дисплеем. Он обеспечивает мгновенные показания общих уровней вибрации актива. 

Измерители обеспечивают мгновенные показания скорости вибрации, ускорения и смещения. Большинство измерителей также могут сохранять измерения вибрации, чтобы вы могли легко отслеживать состояние актива с течением времени.

Виброметры используются для ежедневного мониторинга. Они являются мощным инструментом в руках опытного оператора промышленной машины, позволяя ему выявлять признаки новой или развивающейся неисправности машины.

Виброметры также могут устранять неполадки и диагностировать неисправности машины, когда актив уже показывает признаки неисправности. Сбор данных о вибрации может помочь вам определить причину неисправности актива, чтобы ваши бригады могли выполнить ремонт и вернуться к работе.

Тестеры вибрации

Тестер вибрации сочетает в себе функциональность измерителя вибрации с диагностическими возможностями. Инструмент может измерять общие уровни вибрации и использовать их для диагностики неисправностей машины на месте. 

Качественный виброиспытатель также может сообщать об уровнях серьезности неисправностей и давать конкретные рекомендации по ремонту. Для команд с ограниченными знаниями виброиспытатель может сыграть важную роль в заполнении пробелов в навыках.

Анализаторы вибрации

Анализаторы вибрации и тестеры вибрации имеют много общего. Оба инструмента обеспечивают мгновенные показания вибрации, диагностируют и оценивают распространенные неисправности, а в некоторых случаях могут давать рекомендации по техническому обслуживанию.

Однако анализатор вибрации как VibXpert 3 экспертный инструмент, способный на гораздо большее, чем упрощенный виброиспытатель. В руках опытного аналитика вибрации эти инструменты, в сочетании с мощным аналитическим программным обеспечением, таким как Omnitrend Center, может предоставить вашей команде более полную картину состояния ваших активов. 

Современный анализатор вибрации имеет несколько каналов, что позволяет ему мгновенно измерять уровни вибрации. Помимо измерения общих уровней вибрации, он также может проводить многофазные измерения и данные спектра БПФ. Результатом является мощный инструмент, который может эффективно собирать высококачественные данные вибрации, быстро определять точный источник любого дисбаланса и продолжать устранение неполадок до тех пор, пока проблема не будет устранена.

Беспроводные датчики вибрации

Беспроводные системы вибрации могут контролировать множество машин с небольшим вмешательством человека. Эта технология подключенных датчиков объединяет мониторинг вибрации в те области завода, которые были бы исключены из традиционной маршрутной программы. 

Беспроводные системы вибрации просты в использовании: просто установите каждый датчик на актив или компонент, и он будет собирать данные о вибрации круглосуточно. Каждый датчик передает данные в облако для обработки с помощью мощного программного обеспечения искусственного интеллекта. 

Беспроводные датчики вибрации могут быть ключевым компонентом стратегий предиктивного обслуживания. Они предоставляют важные данные для точного, конкретного прогнозирования того, когда ваши активы, скорее всего, потребуют ремонта. В сочетании с аналитическим программным обеспечением датчики вибрации могут помочь командам значительно сократить простои и повысить производительность.

Проводной онлайн-мониторинг состояния

Проводные системы онлайн-мониторинга состояния — это именно то, что они звучат: сеть проводных акселерометров, соединенных через Интернет, которые передают данные аналитической программе. Профессионалы обычно используют эти системы для мониторинга критически важных, сложных машин. 

Проводные системы онлайн-мониторинга состояния, такие как Prüftechnik VibGuard IIoT система обеспечивает превосходную способность мониторинга. Эти системы разработаны для сбора высококачественных, непрерывных данных о ваших самых важных активах. Когда эти данные обрабатываются мощным программным обеспечением, таким как Omnitrend Center В сочетании с аналитическими механизмами на основе искусственного интеллекта он обеспечивает динамическую и глубокую аналитику критически важного для вашего предприятия оборудования.

Как проводные, так и беспроводные системы датчиков вибрации являются эффективными инструментами для мониторинга ваших активов. Но наилучшая система для вашего предприятия зависит от масштаба вашей деятельности, критичности вашего оборудования и вашего бюджета.

Как инструменты анализа вибрации оценивают вибрацию

С помощью инструмента анализа вибрации вы можете изучать данные о вибрации, оценивая два важных показателя: временную форму волны и частотный спектр.

временная форма волны представляет данные вибрации в виде серии пиков и спадов, отображенных в зависимости от времени. При просмотре в ускорении временная форма волны по сути является необработанными данными. График формы волны точно покажет, когда происходит пиковый уровень вибрации вашей машины. Он также показывает, насколько серьезна пиковая вибрация.

Хотя временная форма сигнала полезна, она сложна и трудна для анализа. Она не всегда предоставляет краткую информацию, необходимую для диагностики точной природы состояния вашей машины. Вот где вступают в дело анализ спектра частот и БПФ.

быстрое преобразование Фурье, или FFT, берет ваши существующие данные формы волны и преобразует их в данные частоты. Он создает графическое представление всех компонентных частот с преобразованной формой волны. 

Почему это полезно? Каждый компонент вибрирует на своей собственной частоте, и анализ частоты показывает, какие компоненты вибрируют с наибольшей интенсивностью. Таким образом, вы можете посмотреть на частоты отдельных компонентов, чтобы определить основную причину потенциального сбоя. Чем раньше вы сможете определить проблему, тем быстрее вы сможете ее решить и возобновить работу в обычном режиме.

Три ключевых параметра анализа вибрации

Эксперты по вибрации используют три основных параметра для оценки состояния машины: вибрационное смещение, скорость и ускорение.

Рабочий объем это расстояние, на которое перемещается вибрирующий объект от своего центра или начальной точки. Это самая сильная метрика для определения неисправностей в диапазоне низких частот. Смещение используется для диагностики дисбаланса и состояния подшипника скольжения (или цапфы).

Скорость это расстояние, которое перемещает вибрирующий объект за определенное время, или скорость. Он измеряет частоты среднего уровня и может помочь диагностировать уровень серьезности большинства неисправностей машины. Показание скорости обычно является предпочтительным отображением измерений для мониторинга состояния, поскольку имеет плоскую амплитудную характеристику в широком диапазоне частот. 

Ускорение является мерой силы и относится к скорости изменения скорости с течением времени. Это наиболее полезно при измерении очень высоких частот. Ускорение может помочь диагностировать неисправности подшипников на ранней стадии и обнаружить такие проблемы, как кавитация и турбулентность в насосных системах.

Все три параметра важны для построения четкого понимания состояния вашего актива. Хороший инструмент для измерения вибрации может отображать основы, но лучшие инструменты для измерения вибрации также предоставляют общие уровни вибрации, временную форму волны и данные FFT.

Как инструменты ИИ могут улучшить анализ вибрации

Если вы хотите еще большего от своих инструментов измерения вибрации, следующее поколение оборудования с поддержкой ИИ предлагает исключительные аналитические возможности. Лучшее программное обеспечение на основе ИИ может быстро диагностировать неисправности машин с впечатляющей степенью точности. 

Решения ИИ, такие как Азима DLI может диагностировать 1200 различных неисправностей машин и компонентов практически любого типа активов. Он также может определять уровни серьезности и рекомендовать решения.

Программное обеспечение ИИ может стать переломным моментом для занятых команд. Сегодня многие заводы уже собирают данные о вибрации, но у них нет времени на их анализ. Инструменты ИИ могут взять на себя тяжелую аналитическую работу по обзору в основном функциональных машин, освобождая экспертов-людей для решения более сложных проблем.

Использование инструментов ИИ имеет свои преимущества и в долгосрочной перспективе. Чем дольше программы ИИ анализируют ваши машинные данные, тем эффективнее они становятся в диагностике проблем. Как и сотрудники-люди, программное обеспечение ИИ учится на опыте. Просто убедитесь, что вы выбираете программное обеспечение ИИ, которое было правильно обучено на достаточно большом наборе данных, чтобы вы начинали с высокой базовой экспертизой.

Работайте с экспертами по анализу вибрации

Программные инструменты могут многое сделать для диагностики неисправностей машин, но они не предназначены для работы в одиночку. Инструменты ИИ и другое программное обеспечение работают лучше всего, когда работают в тандеме с экспертами-людьми.

Если ваша операция сталкивается с нехваткой рабочей силы или нуждается в повышении квалификации, не ищите дальше, чем Prüftechnik. Наша команда экспертов по вибрации и мониторингу состояния готова и желает помочь с любым аспектом анализа вибрации. Хотите ли вы настроить программу мониторинга состояния, выбрать правильные инструменты или использовать свои данные, наша команда может помочь. Свяжитесь с нами поговорить со специалистом.