Panel klienta
W Twoim koszyku
Zarejestruj się

Wibrometry – zobacz przyrządy do pomiaru drgań w ofercie TME

2020-10-01

Wibrometry

Zapobieganie usterkom przed ich wystąpieniem jest bardzo istotnym czynnikiem wpływającym na koszt i czas wymiany oraz konserwacji maszyn lub ich części. Znacznie łatwiej jest zaplanować takie działania niż reagować na nagłe awarie. Przydatnym urządzeniem, które umożliwia szczegółowe pomiary ułatwiające diagnostykę i zbadanie zużycia podzespołów jest wibrometr. W artykule omówimy sposób jego działania i zaprezentujemy kilka popularnych modeli.

Wibrometr – co trzeba o nim wiedzieć?

Diagnostyka wibracyjna, czyli badanie wibracji i drgań to jedna z podstaw diagnostyki mechanicznej maszyn. Jest ona nieodzowna przy ocenie stanu wyważenia maszyny i poszczególnych jej elementów z oceną ułożyskowania i współosiowości na czele. Ponadto pozwala ona wychwycić wszelkie zmiany w stanie fundamentu maszyny. Drgania mechaniczne to bardzo szybkie ruchy oscylacyjne określonego układu mechanicznego wokół osi jego równowagi, a ich przyczyną jest bezwładne poruszanie się poszczególnych elementów (ruch posuwisto-zwrotny) lub niewyważenie (niewyrównanie) części wirujących. Pomiar drgań i wibracji wykonuje się z reguły w miejscu zainstalowania maszyny i z wykorzystaniem różnego rodzaju mierników i czujników. Szczegółowe badania pokazują przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia drgań, zaś analiza częstotliwościowa drgań umożliwia rozłożenie sygnału na składowe. Te dane w zestawieniu z parametrami ruchowymi maszyny i jej konstrukcją, umożliwiają diagnostom przypisanie poszczególnym składowym widma konkretnych elementów maszyny lub umożliwiają określenie jej stanów w konkretnym momencie.

Opisane wyżej informacje diagności uzyskują dzięki wykorzystaniu najnowocześniejszych generacji wibrometrów, które stanowią istotną część gamy ofertowej TME. Zróżnicowanie w tej grupie mierników jest duże, zaś same urządzenia są na tyle ciekawe, że zasługują na dokładniejsze omówienie i zaprezentowanie.

Czym są czujniki wibracji (wibrometry), jakie ich rodzaje funkcjonują na rynku

Czujniki, mierniki i analizatory drgań, zwane najczęściej wibrometrami, to urządzenia przenośne, które dzięki różnym metodom detekcji drgań – opartym na akcelerometrach lub technice laserowej – mierzą poziom drgań maszyny lub jej podzespołów. Jest on odzwierciedleniem stanu technicznego, a dokładna analiza daje możliwość diagnozowania usterek lub zużycia łożysk, określenia ewentualnej niewspółosiowości czy asymetrii, wykrywania luzy i bicia. Stały lub regularnie powtarzany monitoring poziomu drgań pozwala też przewidywać awarie zanim do nich dojdzie.

Obecnie produkowane mobilne wibrometry często przypominają z wyglądu typowe mierniki parametrów elektrycznych: mają podobną bryłę i wyposaża się je w podobne wielowierszowe wyświetlacze LCD. Najnowocześniejsze wibrometry łączą w sobie funkcje miernika i analizatora drgań, tachometru i wyważarki. Dzięki nim diagnosta może wykonać ogólne pomiary drgań, ocenić stan maszyny w oparciu o konkretne normy, skontrolować zużycie łożysk tocznych, określić temperaturę i prędkość obrotową elementu wirującego, jak też wyważyć wirnik. Podczas tych procesów nowoczesny wibrometr zapisuje wszystkie dane w swojej pamięci, by później przesłać je do komputera PC lub urządzenia mobilnego wyposażonego w adresowane oprogramowanie służące do ich analizy i archiwizacji.

Wibrometry oparte o akcelerometr

Spotykane na rynku wibrometry najczęściej należą do jednego z dwóch rodzajów: wibrometrów opartych o akcelerometry lub wibrometrów laserowych. Te pierwsze mierzą zarówno przemieszczenie, jak i przyspieszenie, co pozwala zamontować czujnik bezpośrednio na maszynie i z wysoką dokładnością wskazać wielkość drgań. Czujnik może być ich integralną częścią – jak też może stanowić małe akcesorium przyłączane specjalnym złączem do miernika, po czym mocowane magnesem na maszynie, co sprawdza się w ciasnych przestrzeniach. Ich kluczowy element – akcelerometr, czy raczej zastosowany w nim przetwornik – może należeć do jednego z trzech odmiennych typów: piezoelektrycznych, piezooporowych lub pojemnościowych. W przetwornikach piezoelektrycznych ich kryształy generują pod wpływem obciążenia mechanicznego ładunek elektryczny, w piezooporowych pomiarowi poddaje się zmieniający się wraz z mechanicznym obciążeniem opór elektryczny, zaś w pojemnościowych mierzy się zmiany pojemności w zależności od położenia ruchomych elektrod.

Wibrometry laserowe

Wibrometry laserowe korzystają z zupełnie innej technologii. Ich działanie polega na wykrywaniu i analizowaniu promieniowania laserowego, które rozprasza się na drgającym elemencie maszyny. Wykorzystuje się tu znane zjawisko zwane efektem Dopplera: gdy obiekt drga wówczas częstotliwość światła ulega zmianie, a pomiar różnicy w częstotliwościach daje podstawę do obliczenia prędkości ruchu badanego obiektu, amplitudy jego drgań czy przyspieszenia.

Zastosowanie i dobór wibrometrów

Wibracje można mierzyć wibrometrami na dowolnych częściach maszyn poddawanych diagnostyce, jednak zalecenia odpowiednich norm wskazują przede wszystkim na najbardziej newralgiczne miejsca, jakimi są oprawy łożyskowe, ponieważ tam poziom wibracji i amplitudy pojawiających się sił są z reguły najwyższe. Pamiętać jednak należy przy tym o podstawowych zasadach dokonywania wiarygodnych pomiarów wibracji: wykonywania badania zawsze w tych samych warunkach, w tym samym miejscu (punkcie) i przyłożenia miernika drgań w identyczny sposób. Bez tego trudno jest porównywać wyniki pomiędzy poszczególnymi pomiarami, oceniać ewentualne pogorszenie stanu maszyny w porównaniu do poprzednich wyników, nie mówiąc już o wychwyceniu trendu zmian w poziomie wibracji na przestrzeni czasu.

Najbardziej typowym zastosowaniem wibrometrów jest ocena stopnia zużycia łożyska. Zużycie takie zawsze narasta wskutek promieniowych lub osiowych luzów bądź na skutek defektów w obrębie koszyka utrzymującego elementy toczne. W dalszym toku pogarszania się stanu łożyska wzrastają opory ruchu i tarcia oraz temperatura, co dodatkowo przyspiesza proces degradacji podzespołu. Kolejnym typowym zastosowaniem wibrometrów jest diagnostyka kół zębatych, które generując ponadnormatywne drgania sygnalizują swe zużycie na skutek efektu wykruszania (pitting). Polega to na powstawaniu mikroszczelin na styku dwóch metalicznych powierzchni, ich rozklinowania i finalnie wyrywania cząstek materiału z powierzchni koła zębatego. Trzecim najczęstszym zastosowaniem wibrometrów jest wykrywanie niewyważenia wirnika maszyny lub podzespołu. Wirnik, który nie jest prawidłowo wyważony, dąży do obracania się wokół centralnej osi masy, jednak jest ograniczany łożyskami. Ta rozbieżność wskutek działania sił odśrodkowych objawia się charakterystycznymi drganiami, które finalnie mogą prowadzić do uszkodzenia łożysk lub samego wirnika.

Kwestia czujnika wibracji w pierwszej kolejności sprowadza się do podjęcia decyzji, czy dla właściwej diagnostyki wystarczający jest wibrometr dotykowy, czy też warunki zmuszają do sięgnięcia po bezstykowe wibrometry laserowe. W przypadku tych pierwszych może się okazać, że typowy wibrometr przenośny nie zawsze może dotrzeć do wszystkich punktów pomiarowych ze względu na ciasnotę konstrukcji maszyny – wówczas trzeba sięgnąć po model wyposażony w podłączane czujniki i sondy, łatwe do zamocowania nawet w bardzo ciasnych przestrzeniach. Dalsze kwestie związane z doborem są uwarunkowane możliwościami samego sprzętu i oczekiwaniami diagnostów: najprostsze modele dostarczają informacji pomiarowych, jeśli jednak potrzebna jest głębsza analiza (3D), wówczas trzeba sięgnąć po bardziej zaawansowane modele od renomowanych producentów.

Sprawdź ofertę wibrometrów i akcesoriów w TME

Wibrometr UNI-T w ofercie TME

Gamę produktów TME w zakresie wibrometrów otwiera wibrometr UNI-T oznaczony symbolem UT312. Ten poręczny, lekki – zaledwie 0,25 kg - i przenośny miernik to podstawowy sprzęt mierzący w sposób mechaniczny przesunięcie, przyspieszenie i prędkość liniową oraz prezentujący wyniki na wyświetlaczu LCD. Zakres pomiarowy tego wibrometru wynosi odpowiednio: 199.9 m/s2, 199.9 m/s i 1999 µm przy dokładności +/- 5% i częstotliwości 0.01 – 1.5 kHz. Dodatkowe funkcjonalności obejmują zatrzymanie wskazań wyświetlacza (Auto-Hold), wskazanie niskiego poziomu baterii (typ 9V 6F22) i automatyczne wyłączanie miernika.

Wibrometry Fluke w ofercie TME

Marki Fluke – reprezentowanej w ofercie TME przez trzy modele – nie trzeba nikomu przedstawiać. Katalog TME obejmuje dwa kompaktowe i przenośne modele będące bliźniakami – Fluke 805 i 805 FC – oraz jeden większy model - Fluke 810, który dokonuje bardziej zaawansowanych analiz w oparciu o dokonane pomiary. Poniżej krótko omówimy poszczególne wibrometry Fluke w ofercie TME.

Fluke 805 to miernik wibracji dla techników utrzymania ruchu wymagających powtarzalnych pomiarów wibracji i kontroli stanu łożysk zgodnie ze skalą istotności. Waży zaledwie 400 g, wymaga 2 baterii AA i należy do dość kompaktowych urządzeń z uwagi na swoje wymiary: 58 x 241 x 71 mm. Urządzenie to służy do pomiaru drgań mechanicznych oraz innych parametrów, takich jak m.in. stan łożyska i temperatura (bezdotykowo), a ponadto dzięki połączeniu czujnika wibracji i końcówki pomiarowej zapewnia powtarzalne wyniki przy różnym kącie ustawienia lub sile nacisku. Cztery stopnie na skali istotności przedstawiają wyniki w czytelny sposób poprzez komunikaty tekstowe (poziom dobry, zadowalający, niezadowalający i niedopuszczalny). Czujnik drgań odczytuje szeroki zakres częstotliwości (od 10 do 1000 Hz i od 4000 do 20 000 Hz), obejmujący większość typów maszyn, a dokonywanie nim pomiarów wspiera intuicyjny interfejs użytkownika.

Sama procedura pomiarowa jest dodatkowo ułatwiona dzięki kolorowej diodzie (zielony, czerwony) i wskazówkom na ekranie, które podpowiadają właściwy nacisk wymagany dla dokonania prawidłowego pomiaru. Fluke 805 oferuje też obsługę zewnętrznego czujnika, przydatnego w trudno dostępnych miejscach.

Bliźniaczy model 805 FC to ten sam wibrometr, jednak wyposażony w opcję powiązania z aplikacją Fluke Connect®, dzięki której technik może udostępniać wyniki swych badań i zatwierdzać kolejne działania, gdy pracuje w terenie. Funkcja ta pozwala też specjaliście zarządzać pomiarami wg zasobów w dowolnym miejscu za pomocą rejestru historii EquipmentLogTM, a także łączyć się bezprzewodowo z innymi technikami (wyposażonymi w urządzenia z tą samą funkcjonalnością), by w ramach rozmowy wideo pokazać im to, co widzi przed sobą w czasie rzeczywistym.

Pozostałe kluczowe parametry tego modelu prezentują się następująco: zakres pomiaru przyspieszenia od 0.01 do 50G, pomiar temperatur (podczerwień) w zakresie od -20 do +200°C i temperatura pracy od -20 do +50°C.

Istotną funkcjonalnością jest możliwość wyeksportowania danych (pamięć do 3500 pomiarów) przez złącze USB oraz wizualizacja trendów w Microsoft® Excel za pomocą wbudowanych szablonów. Funkcja „Crest Factor+” umożliwia dość dokładną ocenę stanu łożyska za pomocą bezpośrednich pomiarów końcówką czujnika w zakresie od 4000 do 20 000 Hz. Warto docenić też wyjście audio do bezpośredniego odsłuchu szumów łożysk oraz funkcję latarki do oświetlania miejsc pomiarowych w warunkach słabego oświetlenia.

Fluke 810 to bardziej zaawansowany przyrząd do diagnostyki, który dostarcza natychmiastowe wyniki pomiarów. Dzięki unikatowej technologii Fluke, sprzęt ten szybko rozpoznaje problemy mechaniczne i sugeruje priorytety ich usuwania. W gruncie rzeczy Fluke 810 zgłasza usterki w badanej maszynie już przy pierwszym pomiarze, bez posiłkowania się historią wcześniejszych pomiarów, po czym ocenia powagę usterek i przedstawia zalecenia naprawcze. Model ten jest dość kompaktowym sprzętem jak na swoją wagę (18.6 x 7 x 26.7 cm przy masie 1.9 kg), jednak zarazem zdecydowanie większym od poręcznego wibrometru Fluke 805.

Wiarygodność diagnostyki w wykonaniu tego modelu podnosi laserowy tachometr do precyzyjnych pomiarów prędkości pracy maszyn i 3-osiowy akcelerometr. Miejsce na zapis wyników zapewnia wewnętrzna pamięć 2 GB, którą można rozszerzyć i z której wyniki można przerzucić do komputera poprzez złącze Mini USB 2.0. Wartościową funkcjonalnością jest też możliwość przeprowadzania auto-testu sprzętu, co wpływa na dłuższy czas pracy i wysoką wydajność miernika. Fluke 810 analizuje takie urządzenia, jak m.in. silniki, wentylatory, napędy pasowe oraz łańcuchowe, skrzynie biegów, łączenia, pompy i sprężarki różnego rodzaju, a także wrzeciona i maszyny o sprzężeniu zamkniętym. Jego najistotniejsze parametry techniczne prezentują się następująco: automatyczna zmiana zakresów, pasmo użytkowe od 2 Hz do 20 kHz (próbkowanie przy 51 kHz), złożone funkcje przetwarzania sygnału cyfrowego (filtr antyaliasingowy, filtr górnoprzepustowy, dziesiątkowanie, nakładanie, okienkowanie, szybka transformata Fouriera (FFT) i uśrednianie. Warto przy tym wszystkim dodać, że sprzęt zasilany jest akumulatorem Li-Ion o pojemności 2.55 Ah, który zapewnia rzeczywiście długotrwałą pracę na jednym ładowaniu. Oczywiście Fluke 810 – jak wszystkie wibrometry tej klasy – dostarcza konkretne dane liczbowe, opisujące stan faktyczny podzespołu, umożliwia rozpoznawanie oraz lokalizowanie najczęściej występujących usterek mechanicznych (rodzaj awarii - łożyska, niewspółosiowość, asymetria, luzy), oferuje 4-poziomową skalę powagi usterek (jak modele 805 / 805 FC) i prezentuje konkretne działania zaradcze lub porady w czasie rzeczywistym (przydatne dla nowych użytkowników).

Sprawdź ofertę wibrometrów Fluke w TME

Wibrometry Extech w ofercie TME

Wibrometry firmy Extech, należącej do amerykańskiego koncernu FLIR, reprezentuje sześć przenośnych modeli wibrometrów, przy czym dwa z nich – SDL 800 i SDL 800-NIST – to produkty bliźniacze, z których ten drugi jest wersją wzbogaconą o certyfikat kalibracji producenta NIST. Pozostałe modele to: klasyczny EX 407860, jeden z najmniejszych na rynku model VB 300, nieco większy od niego VB 400 oraz średniej wielkości VB 450.

Na szczególną uwagę zasługują EX 407860 oraz VB 300, z których ten pierwszy to klasyczny wibrometr z wyświetlaczem LCD i funkcją HOLD, który może być obsługiwany jedną ręką. Model ten pracuje w trzech zakresach mierząc przyspieszenie (200 m/s2), prędkość (200 m/s) i przemieszczenie (2 mm) dzięki zdalnemu, magnetycznemu czujnikowi drgań, zamocowanemu na 1-metrowym kablu. Zakres częstotliwości obejmuje przedział od 10 Hz do 1 kHz, a podstawowa dokładność pomiarów wynosi +/- 5%. Sprzęt posiada opcję zapisu wartości Max i Min, które można później przywołać z wewnętrznej pamięci. Na uwagę zasługuje ponadto tryb pomiaru wartości skutecznej lub szczytowej i wbudowany interfejs komunikacyjny RS-232 z opcjonalnym oprogramowaniem do dystrybucji danych. EX 407860 oferowany jest w walizce wraz z baterią, kaburą do przypięcia na pasek i sondą pomiarową.

W odróżnieniu od EX 407860, miniaturowy model VB 300 to w gruncie rzeczy nie tyle wibrometr, co raczej 3-osiowy akcelerometr z rejestratorem danych, wyposażony w interfejs USB dla przesyłania danych. Niewprawny użytkownik może go wręcz wziąć za pendrive, lecz oczywiście jest to zupełnie inne urządzenie.

Ten, najmniejszy chyba na rynku, rejestrator drgań analizuje wibracje w dziedzinie częstotliwości FTT, zapisuje ponad 100 tysięcy próbek na oś (do wyboru oś X, Y, Z lub dowolna ich kombinacja) lub ponad 150 tysięcy próbek zwykłych, oferuje regulowany czas próbkowania (50 ms -24 h) i ręczny lub programowalny tryb startu. W skład zestawu oferowanego przez TME wchodzi akcelerometr, mała bateria Li-Ion i oprogramowanie do analizy danych kompatybilne ze środowiskiem Windows®.

Sprawdź ofertę wibrometrów Extech w TME

PRZECZYTAJ TAKŻE

Twoja przeglądarka nie jest już wspierana, pobierz nową wersję.

Chrome Chrome Pobierz
Firefox Firefox Pobierz
Opera Opera Pobierz
Internet explorer Internet Explorer Pobierz