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振動數據-判定機台設備健康的重要依據

機械必定會產生振動,但您知道這個振動是正常還是異常?運用量測服務了解機台的健康數據

您的設備振動異常嗎?您知道環境下的共振現象也會影響機台設備操作品質嗎?要了解設備的健康狀態監控便是需要設備具有感知能力。現在只要搭配感測技術藉由紀錄與差異分析所產生的訊號數據,便可以判定機台是否維持正常運作。利用這些振動訊號能夠提早發現或預知可能發生機械故障、老化、偏移、等各種複雜的動態行為。是幫助業者在提升生產良率及研發效率的重要依據。


什麼是振動? 振動的來源?

振動,指一個物體相對於靜止參照物或處於平衡狀態的一種來回往復運動,可以是單一頻率、少數個頻率、許多個頻率所組合而成,可以是週期性或是非週期性(隨機性)的。旋轉體之靜態與動態不平衡、往復運動體之慣性力、衝擊負荷變動。



振動的來源?

振動訊號組成

振動訊號是由多個部件產生,訊號藉Fast Fourier transform(FFT) 快速傅立葉轉換,得到頻域訊號各頻率組成



振動訊號組成
振動訊號是由多個部件產生

轉動設備振動的產生

任何繞著某中心旋轉之設備都可稱為轉動設備,工廠中常見的包括 風扇、馬達、幫浦、及壓縮機等。 其他常見的廠區設備結構還有:移動螺桿、捲帶、機械手臂、轉動、切割、接合等。然而任何轉動機械不可能是十全十美之狀況,因此在運轉時會產生一些往復式之作用力作用於機械上,而有其振動產生,因此機械上之振動有下列之實質意義。


感測器(加速規)的偵測原理

F=m.A

轉動設備振動的產生

離心力與振動: 對於具有不平衡質量的轉動機械,在迴轉時會產生離心力(外力-INPUT), 此離心外力造成結構的反覆變形(結構的反應),即為振動(OUTPUT)

振動的單位

振幅代表振動的大小或強度,可用位移、速度及加速度三種物理量來表示。
振幅幾種較常用的表示方式,如Peak to Peak值(P-P值)、Peak值(P值)、RMS值。

若以正弦波來表示的話,其換算的關係式如下:
P-P值 = 2 × P值
P值 = 1.414 × RMS值

振動的單位

振幅物理量符號單位 unit振幅表示方式應用範圍
頻率
Frequency
Frpm, cps, Hz, rad/s
位移
Displacement
Dμm,m, mm, mil峰對峰(P-P)值或峰(P)值用於低轉速設備及
低頻振動量測
速度
Velocity
Vm/s, mm/s, kine均方根(RMS)值或峰(P)值ISO標準,最常用之單位
加速度
Acceleration
am/s2, g, gal均方根(RMS)值用於軸承及
高頻振動量測

振動三要素

振動三要素:振幅、頻率、相位

項目 單位 unit意義
振幅 Amplitude位移 Displacementm、mm、 µm振動幅度的大小
速度 Velocitym/s、mm/s振動的快慢
加速度 Accelerationm/s^2、g振動的快慢變化
頻率 FrequencyHz或RPM(CPM)單位時間之振動次數,
可藉此判斷振動來源
相位(相角) Phasedegree兩振動體相對位置之Phase(degree)
比較可研判振動模式

振動量測技術已成為生活中不可或缺的量測技術

輕微的振動會產生噪音,使在環境中的人感到不舒適或是工作中的機台及精密儀器產生誤差;當振動更嚴重的時候更會造成環境中的人體上危害或機台儀器損害;大部分的機械、設備及結構都會有振動問題產生:如汽車引擎、飛機渦輪、機器馬達、工具機主軸、建築物的樓板等。 以過去的經驗而言,在機台品質保養管理上均是出現問題才進行維護工作;但通常產生不正常振動時,一般而言極難察覺但卻容易造成其他部件的耗損,因而導致更嚴重的損失。

透過固德開發的特殊運算法及結合標準資料庫,經過量測機台設備累積數據後,分析數據便可以定義出標準門檻值,有助於巡檢量測由此得知設備是否正常。振動量測技術也不再只是基本的量測振動,更可以積極地藉由振動量測數據,提供機台儀器預知保養的參考,利用量測數據來監控機台儀器運轉狀況因而提早維修,避免在生產時有停機維修的問題產生,可有效的降低相關企業的營運成本。

振動量測技術已成為生活中不可或缺的量測技術

轉動設備(轉子機械)- 運轉而產生的作用力振動

振動的變化代表機械運轉之變化,當振動變大時,通常代表機械有問題產生,振動僅為機械之狀況表徵,降低振動實際上是減低引起振動之作用力。作用力之產生,可能根源於機械之某些原因,如不平衡、對心不良等。振動無法完全消除,只可能減低於某程度以內


轉動設備(轉子機械)- 運轉而產生的作用力振動
利用量測轉子機械非轉動部位的振動來評鑑轉子健康狀況

任何繞著某中心旋轉之設備都可稱為轉動設備(轉子機械),工廠中常見的包括風扇、馬達、幫浦、及壓縮機等。
任何轉子機械不可能是十全十美之狀況,因此在運轉時會產生一些往復式之作用力作用於機械上,而有其振動產生。 再者,機器手臂或是機械搬送裝置在移動過程中亦牽涉到馬達運轉及螺桿滑軌等機械裝置的運動,其中移動、旋轉、往復、停止等動作皆會有一定程度的振動行為產生,可藉由監測上述動作所產生的振動行為來判別機台裝置的優劣情況以及利用監控製程過程中的振動變化來評估製程結果的差異性。

如何解決設備振動異常問題?

在實驗室或廠房中,振動的產生常會對於儀器設備有直接或間接的影響。輕微的可能造成實驗數據上的問題,嚴重的話則會使設備機台損壞而造成更大的損失。 固德科技推出振動量測服務,可以藉由量測環境、機台找出振動來源,避免影響實驗或製程結果,甚至可以藉由量測馬達轉子等機具的振動以評估機台品質,達到預知保養的目的!為您把錢花在刀口上,並提升產能及工作效率!


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