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Vibrazione dei Macchinari

Misurazione delle vibrazioni secondo ISO 20816-1

Cos’è la vibrazione dei macchinari?

La vibrazione di un macchinario è il movimento di una macchina o delle sue parti in risposta a una forza applicata. L’ampiezza della vibrazione è l’entità di questo movimento, che viene tipicamente misurata in micrometri, millimetri o metri.

Cosa provoca le vibrazioni nei macchinari?

Le macchine vengono ora utilizzate a velocità di rotazione e carichi sempre più elevati, nonché a un funzionamento più flessibile a carico parziale e a pieno carico e in condizioni operative sempre più severe. Le vibrazioni della macchina possono essere causate dal movimento di una varietà di fattori, tra cui carichi squilibrati, disallineamento dei componenti e superfici irregolari. In molti casi, è possibile limitare le vibrazioni della macchina apportando modifiche alla macchina o alle sue parti. Tuttavia, alcune vibrazioni sono inevitabili e possono causare problemi come inquinamento acustico e usura dei componenti. Pertanto, è importante capire come funziona la vibrazione della macchina per minimizzarne gli effetti negativi.

Che cos’è l’analisi delle vibrazioni del macchinario?

L’analisi delle vibrazioni delle macchine viene utilizzata per diversi scopi, che vanno dal monitoraggio operativo di routine e dai test di accettazione ai test sperimentali avanzati, nonché alle indagini diagnostiche e analitiche. ISO 20816-1 (precedentemente ISO10816) fornisce linee guida principalmente per il monitoraggio operativo e i test di accettazione fornendo limiti per tre grandezze di vibrazione primarie: spostamento, velocità e accelerazione. I misuratori di vibrazioni SVANTEK sono dotati di tutti i filtri necessari per l’analisi delle vibrazioni, le misurazioni delle vibrazioni delle macchine e il monitoraggio delle condizioni delle macchine.

Perché misurare le vibrazioni?

La misurazione delle vibrazioni è il modo migliore per valutare le condizioni dinamiche come il bilanciamento (vibrazioni generali), i difetti dei cuscinetti (inviluppo) e lo stress dei componenti. Le vibrazioni eccessive sono un sintomo comune di problemi meccanici. La vibrazione può essere utilizzata per misurare problemi come lo squilibrio del rotore, il disallineamento, l’allentamento meccanico, la risonanza strutturale, la base morbida e i guasti dell’ingranaggio. L’attuale stato di salute di una macchina può essere determinato misurando la vibrazione “complessiva” di una macchina, un rotore in relazione a una macchina o la struttura della macchina e confrontando la misurazione con la norma.

Vibrazione dei macchinari

Monitoraggio

Cause di vibrazione

Le vibrazioni sono uno dei problemi più comuni che possono interessare i macchinari e possono avere diverse cause. Uno dei più comuni è la mancanza di contrappesi. Quando mancano i contrappesi, si stacca il componente rotante, facendo vibrare la macchina. Un’altra causa comune di vibrazioni sono i cuscinetti usurati o danneggiati. Quando i cuscinetti sono danneggiati, possono causare l’oscillazione del componente rotante, che porta anche a vibrazioni.

Cos’è la manutenzione predittiva?

La manutenzione predittiva è il processo di raccolta dei dati dalle macchine mentre sono in funzione per aiutare a prendere decisioni sulla loro integrità, riparazioni e potenziali aggiornamenti prima di un guasto imprevisto. L’obiettivo della manutenzione predittiva è aumentare la redditività riducendo i costi di manutenzione.

Confronto delle tendenze

Confrontare la lettura più recente con le letture precedenti per lo stesso punto di misurazione, che consente di osservare come i valori di vibrazione del punto sono eventualmente cambiati nel tempo, è il modo più efficace e affidabile per valutare la gravità della vibrazione. Quando i valori sono presentati in un “grafico di tendenza”, è più semplice comprendere questo confronto di tendenza tra i dati attuali e quelli precedenti. Un grafico di tendenza mostra i valori del presente e del passato mostrati nel tempo. Anche una lettura di riferimento (buona nota) dovrebbe essere inclusa nei registri delle misurazioni. Dopo una revisione o quando altri indicatori indicano che la macchina funziona correttamente, è possibile ottenere il valore di riferimento. Per identificare le modifiche ai macchinari, i dati successivi vengono confrontati con il valore di base.

Tecniche di misurazione

Le misurazioni delle vibrazioni delle macchine vengono impiegate per una varietà di attività, tra cui il monitoraggio operativo di routine, i test di accettazione, i test sperimentali sofisticati, gli studi diagnostici e analitici e altro ancora. I molti diversi obiettivi di misurazione si traducono in un’ampia gamma di tecniche di interpretazione e valutazione.

Le misurazioni effettuate su parti non rotanti sono sufficienti per alcune macchine per caratterizzare le loro caratteristiche di funzionamento in termini di eventuali problemi. Altri tipi di macchine, come turbine a vapore, turbine a gas e turbocompressori, possono presentare una varietà di modalità di vibrazione nell’intervallo di velocità di servizio. Le macchine di queste classi richiedono un modo più preciso e sensibile per tenere traccia dei cambiamenti nelle condizioni di vibrazione, come le misurazioni delle vibrazioni dell’albero.

È pratica comune misurare la vibrazione su parti non rotanti o misurare la vibrazione relativa dell’albero, o entrambe le cose. Il tipo di misura per il sistema di protezione si basa normalmente sull’esperienza del costruttore della macchina. La misurazione delle vibrazioni deve essere a banda larga in modo da coprire adeguatamente lo spettro di frequenza della macchina.

Le misurazioni delle vibrazioni su parti non rotanti sono generalmente eseguite con un trasduttore sismico che rileva la velocità assoluta o l’accelerazione delle parti della struttura su cui è montato (ad esempio l’alloggiamento del cuscinetto). Le misurazioni delle vibrazioni relative dell’albero vengono generalmente eseguite con un trasduttore senza contatto che rileva lo spostamento vibratorio tra l’albero e un elemento strutturale su cui è montato (ad esempio l’alloggiamento del cuscinetto).

Entità delle vibrazioni

L’ampiezza della vibrazione è definita all’interno di questo gruppo di standard come il valore massimo della velocità RMS a banda larga nell’intervallo di frequenza specificato (tipicamente da 10 a 1.000 Hz), come valutato sulla struttura nei punti prescritti. Per valutare le vibrazioni della macchina possono essere utilizzate le seguenti grandezze di misura:
a) spostamento della vibrazione, misurato in micrometri;
b) velocità di vibrazione, misurata in millimetri al secondo;
c) accelerazione di vibrazione, misurata in metri al secondo quadrato.

Come si riducono le vibrazioni nelle macchine?

Per ridurre le vibrazioni nelle macchine, assicurarsi che tutti i contrappesi siano in posizione. In secondo luogo, controllare i cuscinetti e sostituire quelli usurati o danneggiati. Seguendo questi semplici passaggi, puoi aiutare a ridurre le vibrazioni nei tuoi macchinari e mantenerli senza intoppi.

 

Vibrazione dei macchinari

Strumentazione

Misuratore del livello di vibrazione

Il misuratore misura l’accelerazione, la velocità e lo spostamento della vibrazione con una ponderazione di frequenza richiesta.

 

Misura del numero di giri

Parallelamente alla misurazione delle vibrazioni, la strumentazione offre la misurazione RPM con tachimetro laser.

FFT

Le trasformate veloci di Fourier sono calcoli matematici che trasformano, o convertono, una forma d’onda nel dominio del tempo (ampiezza rispetto al tempo) in una serie di onde sinusoidali discrete nel dominio della frequenza.

 

 

La strumentazione utilizzata deve essere progettata per funzionare in modo soddisfacente nell’ambiente per il quale deve essere utilizzata, ad esempio, per quanto riguarda la temperatura e l’umidità. Le specifiche per gli strumenti per la misurazione della severità delle vibrazioni sono fornite nella ISO 2954 e gli strumenti per la misurazione delle vibrazioni dell’albero sono specificate nella ISO 10817-1.

Particolare attenzione deve essere prestata per garantire che il trasduttore di vibrazioni sia montato correttamente e che la sua presenza non influisca sulle caratteristiche di risposta alle vibrazioni della macchina. Le specifiche per il montaggio degli accelerometri sono fornite nella norma ISO 5348, che, in linea di principio, è applicabile anche ai trasduttori di velocità.

La strumentazione moderna può fornire più metodi per fornire un valore di misurazione. I criteri di accettazione si basano su r.m.s. velocità in mm/s per misure su parti non rotanti e spostamento picco-picco in micrometri per misure su parti rotanti. I criteri di accettazione possono essere opportunamente dimensionati per corrispondere alle unità di uso comune presso il sito, utilizzando gli stessi presupposti programmati nei sistemi di controllo distribuito.

E’ desiderabile che il sistema di misurazione preveda la calibrazione in linea della strumentazione di lettura e, inoltre, abbia uscite isolate adatte per consentire ulteriori analisi come richiesto.

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