位相解析：振動解析を容易にする

振動解析は主に学習されたスキルです。 それは経験に70パーセントおよび教室の訓練および自習に30パーセント基づいている。 自信を持って有能な振動アナリストになるには何年もかかります。 分析が間違っている場合、修理の推奨事項も正しくありません。 振動分析者は間違った呼出しをしたいと思わない。 このビジネスでは、信頼性は小さいステップで得られ、大きい固まりで失われる。

軸受ハウジングに設置され、振動アナライザに接続された振動センサは、波形とスペクトルの形で時間、周波数、振幅情報を提供します（図1）。 このデータは振動解析の基礎となります。 これには、機械上に存在するほぼすべての機械的および電気的欠陥の署名が含まれています。

図1. 振動波形とスペクトル

振動解析プロセスでは、振動の重大度の決定、周波数とパターンの特定、ピークとパターンを機械的または電気的部品と関連付け、結

振動解析に関わるすべての人は、振動の解析は容易でも自動化でもないことを知っています。 あなたはなぜ疑問に思ったことがありますか？ いくつかの理由があります：

1)マシンには複数の障害があります: 私たちが訓練で学び、本で読んだ振動パターンは、現実の世界では同じようには見えません。 私たちは、機械的および電気的な欠陥が最も純粋な形でどのように見えるかを学びます–振動を引き起こす機械に常にその問題があるかのように。 機械には、通常、複数の振動を発生させる故障があります。 最低でも、すべての機械に不均衡およびミスアラインメントがある。 他の障害が発生すると、波形とスペクトルはすぐに複雑になり、解析が困難になります。 データは、学習した障害パターンと一致しなくなりました。

2）原因と結果振動：すべての行動に対して、反応があります。 私たちが測定する振動のいくつかは、他の問題の影響です。 例えば、回転子の不均衡によって引き起こされる力は直線、緩いまたは摩擦からあるように機械に一見をさせることができます。 一つのタイヤがバランスの外に出るときにあなたの車に揺れ、ガラガラ物事のすべてを検討してくださ

3)多くの障害タイプは同様のパターンを持っています: 機械ロータは特定の速度で回転し、振動は周期的な力であるため、多くの機械的および電気的故障は同様の周波数パターンを示し、ある故障を別の故障と区別することが困難になります。

振動を解析することを学ぶには時間がかかります。 オンライン資源および商業自己の教材のような訓練コース、技術的な出版物および他の資源は分析の技術を改善し、学習曲線を短くすることができる

ほとんどの振動問題の原因を迅速に把握する診断技術が1つあります。 それはおそらくすべての振動診断技術の中で最も強力です。 振動解析自体がまだ多くの注目を集めていない限り、それは周りされており、それは主題についての良い情報を見つけることはまれです。 この技術は何ですか？ これは位相解析と呼ばれています。

位相とは何ですか？
位相は、固定点に対する任意の瞬間における回転部分の位置である。 位相は振動方向を与えます。 タイミングライトと誘導センサを使用して車のエンジンをチューニングすることは、位相解析の応用です（図2）。

図2。 タイミングライトを用いたエンジンチューニングは位相解析である。

位相測定は、機械または構造物で行われ、部品間の相対運動に関する情報を明らかにするために評価された位相測定の集まりです。 振動解析では、位相は絶対的または相対的な手法を使用して測定されます。

絶対位相は、回転軸のマークを参照して、一つのセンサと一つのタコメーターで測定されます（図3）。 各測定ポイントで、検光子は回転速度計の制動機と次の肯定的な波形のピーク振動間の時間を計算する。 この時間間隔は度に変換され、絶対位相として表示されます（図4）。 位相は、シャフト回転周波数またはシャフト速度の任意の整数倍（同期周波数）で測定することができます。 回転子のバランスをとることに絶対段階は要求される。

図3。 絶対位相測定

相対位相は、複数の（類似のタイプの）振動センサを使用してマルチチャンネル振動アナライザで測定されます。 アナライザは、クロスチャネル位相を測定できる必要があります。 1つの単軸センサーが固定基準として機能し、機械のどこかに配置されます(通常は軸受ハウジング上に配置されます)。 別の単軸または三軸センサは、他のすべてのテストポイントに順次移動します(図5)。 各テストポイントで、検光子は固定および粗紡センサー間の波形を比較する。 相対位相は、特定の周波数での波形間の時間差を度に変換したものです（図6）。 相対位相はタコメータを必要としないので、位相は任意の周波数で測定することができます。

図5。 相対位相測定

図6. 二つの振動波形間で計算された相対位相

どちらのタイプの位相測定も簡単です。 相対位相は、シャフトに反射テープを取り付けるために機械を停止する必要がないため、機械の位相を測定する最も便利な方法です。 位相は任意の周波数で測定できます。 ほとんどのシングルチャンネル振動アナライザは絶対位相を測定できます。 図7に示すPruftechnik VibXpertのようなマルチチャンネル振動アナライザには、絶対位相と相対位相の両方を測定するための標準機能があります。

図7。 Pruftechnik VibXpert2チャンネル振動アナライザ

位相解析を使用する場合
誰もが位相解析が必要です。 振動の発生源が明確でない場合、または振動の疑いのある発生源を確認する必要がある場合は、問題のある機械で位相調査を行う必要があります。 フェーズスタディには、機械軸受のみで測定された点が含まれる場合もあれば、基礎から軸受までの機械全体の点が含まれる場合もあります。 以下は、位相が振動の解析にどのように役立つかの例です。

ソフトフット
ソフトフットという用語は、機械のフレームの歪みを表すために使用されます。 それはモーター、ポンプまたは他の部品のフィートが土台、または機械化間違い、曲がったか、またはねじられたフィートおよび非平らな土台表面のような他の多 柔らかいフィートは振動を高め、軸受け、シールおよびカップリングに過度な圧力を置く。 モーターの柔らかいフィートは二回ライン頻度で振動に終って固定子の空隙に不均一回転子を作成する固定子ハウジングを歪めます。

機械の足を一つずつ緩めて柔らかい足を確認するために、優れたレーザー軸アライメントシステムを使用する必要があります。

フェーズは、機械の動作中に柔らかい足を識別するために使用することができます。 足とその取り付け面との間の垂直位相を測定します。 ジョイントがタイトな場合、位相角はサーフェス間で同じになります。 位相角が20度以上異なる場合、足が緩んでいるか、機械フレームが割れているか薄っぺらです。 図8は、ソフトフット全体の位相シフトの例です。

図8。 足とマウントの間の位相シフトは、柔らかい足を示すことができる。

コッキングベアリングとベントシャフト
位相は、コッキングベアリングとベントシャフトを検出するために使用されます。 軸受ケーシングの周りの四つの軸方向の位置で位相を測定します。 ベアリングがコックされているか、シャフトがベアリングを通って曲がっている場合、位相は各位置で異なります。 軸がまっすぐで、軸受がねじれていない場合、位相は各位置で同じになります（図9）。

図9。 位相は、面内またはねじれ軸受の動きを識別します。

アンバランスを確認
回転あたりの半径方向の振動は、通常、ローターの不均衡を意味します。 不均衡が問題であることを証明するために位相を使用します。 不均衡を確認するには、軸または軸受ハウジングの水平および垂直位相を測定します。 位相値の差が約90度の場合、問題はロータの不均衡です(図10)。 位相差がゼロまたは180度に近い場合、振動は反力によって引き起こされます。 偏心プーリーと軸のずれは反力の例です。

図10。 約90度の水平から垂直の位相シフトは、不均衡を確認します

緩み、曲げまたはねじれ
位相は、弱さや共鳴による構造物の緩い関節や曲げまたはねじれを検出するために使用されます。 ゆるみをチェックするには、図11の矢印で示すように、各機械継手の垂直位相を測定します。 関節が緩んでいる場合、約180度の位相シフトがあります。 位相角は堅い接合箇所を渡って変わりません。

図11。 ボルトで固定された接合箇所間の位相シフトは緩みを示す。

軸のずれ
軸のずれは位相で容易に確認できます。 横の、縦および軸方向の各軸受けを測定して下さい。 図12に示すように、値をテーブルまたはバブル図に記録します。 各部品のそしてカップリングを渡る軸受けからの軸受けへの横の段階を比較して下さい。 垂直および軸方向のデータを使用して比較を繰り返します。 よい直線は軸受け間のまたはカップリングを渡る相当な位相ずれを示しません。 図12のマシンは、半径方向のカップリング全体で180度の位相シフトを持っています。 軸方向は機械を渡って同相である。 データは平行（オフセット）軸のずれを示しています。

図12。 位相データは平行軸のずれを示します

操作たわみ形状
テーブルまたはバブル図からの位相と大きさの数値を比較する代わりに、操作たわみ形状ソフ ODSは、通常の動作中に回転する機器や構造物の動きを分析するために使用される測定技術です。 ODSは、機械のコンピュータ生成モデルが位相と大きさのデータまたは同時に測定された時間波形でアニメーション化される位相解析の拡張です。 アニメーションは視覚的に問題を診断するために分析されます。 ODSのテストは共鳴、構造弱さおよび基礎問題からゆるみ、柔らかいフィート、壊れた溶接、ミスアラインメント、不均衡、曲がるか、またはねじることのような

図13は、3つの直接結合シャフトの単純なODSです。 タービン発電機に永久的に取り付けられたＸおよびＹ変位プローブから位相および大きさを測定した。 表に記載されている値は、ODSソフトウェアで、高圧および低圧タービンシャフトおよび発電機シャフトの棒状図の描画をアニメートするために使用され 表の右の写真は、各軸の振動パターンと毎分3,600サイクル（旋回速度）での軸間の相対運動を示すODSアニメーションからのキャプチャです。

図13。 軸動作たわみ形状

多くの機械は、基礎の劣化、緩み、支持構造の共振、その他機械軸受の下に発生する問題により振動します。 フェーズスタディには、機械と基礎全体で測定された何百ものテストポイントが含まれる場合があります。 優れたODSソフトウェアを使用すると、多数のテストポイントからの位相および振幅データの分析が容易になります。 ODSの分析には、動いている機械の観察と解釈が含まれます。 図14は、垂直ポンプのODS構造図です。

図14。 垂直ポンプ動作たわみ形状構造図面

結論
条件ベースの振動試験は、信頼性ベースのメンテナンスプログラムの重要な要素です。 振動センサー、計測器、ソフトウェアは、機械の健康に関する重要な情報を提供することができます。 チェーン内の弱いリンクは、アナリストがデータを解釈し、問題を正確に診断し、是正措置を推奨する時間になるまで障害を傾向づける能力です。 相分析は非常に強力な診断ツールです。 すべての振動分析者は、振動解析の精度を向上させるためにphaseを使用する必要があります。

著者について:
トニー DeMatteoは4X診断LLCの診断測定、分析、操作上の偏向の形のテストおよび形態上の分析の相談サービス、指導および訓練を提供するサー 彼は585-293-3234またはで達することができますwww.4xdiagnostics.com…..