Monitoraggio mediante analisi delle vibrazioni
Transcript
Monitoraggio mediante analisi delle vibrazioni
Parte 5 – Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Sommario La manutenzione Tecniche di monitoraggio Monitoraggio mediante analisi delle vibrazioni Tecniche di analisi del segnale Sorgenti di vibrazione Concetti base Meccanica delle Vibrazioni Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Meccanica delle Vibrazioni – II modulo 2 5–1 Parte 5 – Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica La Manutenzione ... l’insieme delle azioni che permettono di mantenere o ristabilire un bene in uno stato specificato o in modo da assicurarne un servizio determinato... Manutenzione a rottura Manutenzione preventiva a programma Manutenzione predittiva (o su condizione) Manutenzione predittiva (o su condizione) valutazione periodica dello stato di salute della macchina (monitoraggio) individuazione del tipo di danneggiamento (diagnostica) Meccanica delle Vibrazioni Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica 3 Tecniche di Monitoraggio Meccanica delle Vibrazioni misura delle vibrazioni rilevazione della temperatura analisi dei lubrificanti emissione acustica termografia Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Meccanica delle Vibrazioni – II modulo 4 5–2 Parte 5 – Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Monitoraggio mediante analisi delle vibrazioni Dominio delle ampiezze e del tempo: densità di probabilità valore medio valore RMS valore assoluto medio valore di picco fattore di cresta e di forma Skewness Kurtosis media asincrona e sincrona autocorrelazione e correlazione incrociata inviluppo Meccanica delle Vibrazioni Dominio di frequenza: autospettri spettri incrociati risposta in frequenza (FRF) Dominio di “quefrenza”: cepstrum Dominio tempofrequenza: Short-Time Fourier Transform (STFT) Wavelet Transform 5 Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Monitoraggio mediante analisi delle vibrazioni Fattore di cresta Valore assoluto medio 1 T →∞ T xm = lim Valore di picco T ∫ 0 xp rms Fattore di forma x p = max( x (t ) ) xp = xc = x (t ) dt xf = 1 [max( x (t )) − min( x (t ))] 2 rms xm 6 Inviluppo 4 2 0 -2 -4 -6 Meccanica delle Vibrazioni 0 50 100 150 200 Wheel rotation [deg] 250 300 350 Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Meccanica delle Vibrazioni – II modulo 6 5–3 Parte 5 – Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Media asincrona e sincrona Spesso il segnale è la somma di un contributo periodico ed uno casuale. Spesso il contributo periodico è quello che interessa, mentre quello casuale è comunemente un rumore o un disturbo. Il contributo casuale può essere eliminato operando delle medie: Si rileva il segnale per intervalli di tempo T* tutti uguali tra loro Si sommano fra loro gli N rilievi effettuati Si divide per il numero N di rilievi Se il rumore è un segnale stocastico puro, la media tende a zero (per N sufficientemente elevato) Meccanica delle Vibrazioni Se l’operazione viene effettuata su un segnale periodico e T* è diverso dal periodo fondamentale del segnale, la media tende a zero. Se, invece, T* coincide con il periodo fondamentale del segnale periodico, il risultato della media è il segnale stesso. Se il segnale è costituito dalla somma di un contributo periodico ed uno casuale, si procede acquisendolo per intervalli di tempo pari al periodo (o a multipli del periodo) della componente periodica che interessa. Poi si esegue la media e rimane così solo il segnale periodico “pulito”. 7 Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Media asincrona e sincrona Si parla di operazione di media sincrona. Occorre naturalmente conoscere il periodo del segnale periodico. Di solito il periodo viene misurato. Esempio Due alberi, posti nella stessa macchina, ruotano a n1 e n2 rpm Le frequenze di rotazione sono dunque f1 = n1/60 e f2 = n2/60 Hz Collochiamo un trasduttore di vibrazione sulla macchina Per effettuare medie sincrone occorre misurare il periodo di rotazione degli alberi (o, parimenti, le velocità angolari). Meccanica delle Vibrazioni Si può impiegare una cellula fotoelettrica o un trasduttore di prossimità che rilevano rispettivamente un segno colorato o una tacca posta su uno dei due alberi (ad esempio l’albero 1) Nella media del segnale resta solo la parte relativa all’albero 1 Si osservi che non si elimina solo il rumore, ma anche tutte le periodicità diverse da quella assunta come riferimento. Il segnale ottenuto con la media sincrona si può esprimere come: x 0 (t ) = ∑ X mcos(2π m f1,2 t + Φ m ) M m =0 Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Meccanica delle Vibrazioni – II modulo 8 5–4 Parte 5 – Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Y (f ) = H 11X 1 + H 12 X 2 + H 13 X 3 + H 14 X 4 + H 15 X 5 + H 16 X 6 Sorgenti di vibrazione Meccanica delle Vibrazioni Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica 9 Concetti base Quali sono le caratteristiche principali del segnale vibratorio? Modello del segnale La presenza di un danno modifica il segnale vibratorio: COME Meccanica delle Vibrazioni ? Analisi delle Vibrazioni per il Monitoraggio e la Diagnostica Meccanica delle Vibrazioni – II modulo 10 5–5