Värähtelymittaus on keskeinen menetelmä, jota käytetään monilla teollisuudenaloilla koneiden ja laitteiden kunnonvalvontaan. Se auttaa tunnistamaan ja analysoimaan koneiden ja rakenteiden värähtelyjä, mikä puolestaan mahdollistaa ennakoivan kunnossapidon ja tuotantokatkosten minimoinnin. Tässä artikkelissa käymme läpi, mitä värähtelymittaus on, miten se toimii ja miksi se on tärkeää.

Mitä värähtelymittaus on?

Värähtelymittaus on prosessi, jossa mitataan koneiden ja rakenteiden värähtelyjä. Värähtelyt voivat johtua monista eri tekijöistä, kuten epätasapainosta, kulumisesta, linjausvirheestä tai muista mekaanisista ongelmista. Mittaamalla ja analysoimalla näitä värähtelyjä voidaan saada arvokasta tietoa koneen kunnosta ja mahdollisista ongelmista ennen vaurioiden tapahtumista.

Värähtelymittauksessa käytetään erilaisia antureita ja mittalaitteita, jotka kiinnitetään mitattavaan kohteeseen. Anturit keräävät tietoa värähtelyistä, ja ihminen ja jossain määrin myös tekoäly analysoivat nämä tiedot. Tulosten perusteella voidaan tehdä päätöksiä tarvittavista kunnossapitotoimenpiteistä.

Värähtelymittauksen tekniikat ja menetelmät

Värähtelymittauksessa käytetään erilaisia tekniikoita ja menetelmiä, joilla saadaan yksityiskohtaista tietoa koneiden kunnosta. Näiden tekniikoiden ymmärtäminen on olennaista tehokkaan kunnonvalvonnan toteuttamiseksi. Seuraavaksi käymme läpi yleisimmät värähtelymittaustekniikat ja niiden käyttökohteet.

Aikatasomittaus (Time domain analysis)

Aikatasomittaus on perustavanlaatuinen värähtelymittaustekniikka, jossa tarkastellaan värähtelysignaalin amplitudia ajan funktiona. Tämä mittaustapa on erityisen hyödyllinen, kun halutaan havaita iskumaisia ilmiöitä, kuten laakerivikoja tai hammasrattaiden ongelmia. Aikatasomittaus tarjoaa kokonaiskuvan koneen värähtelykäyttäytymisestä ja on usein ensimmäinen askel syvällisemmän analyysin tekemiseen. Esimerkiksi laakerivaurioiden alkuvaiheessa aikatasosignaalissa voidaan havaita toistuvia impulssimaisia iskuja, jotka viittaavat vierintäpinnan vaurioihin.

Taajuusanalyysi (FFT)

Fast Fourier Transform (FFT) eli taajuusanalyysi on yksi tärkeimmistä värähtelymittauksen työkaluista. Tämä menetelmä muuntaa aikatasossa mitatun signaalin taajuustasoon, jolloin voidaan tunnistaa, millä taajuuksilla värähtely esiintyy. Taajuusanalyysi on erinomainen työkalu monien vikatyyppien, kuten epätasapainon, linjausvirheiden ja laakerivaurioiden tunnistamiseen. Esimerkiksi roottorin epätasapaino näkyy tyypillisesti kohonneena amplitudina pyörimistaajuudella, kun taas linjausvirhe aiheuttaa korostuneita amplitudeja pyörimistaajuuden monikerroilla. Laakeriviat puolestaan ilmenevät niille ominaisilla vikataajuuksilla, jotka voidaan laskea laakerien geometristen mittojen perusteella.

Vaihekulman mittaus

Vaihekulman mittaus on tekniikka, joka auttaa määrittämään värähtelyliikkeen ajoituksen suhteessa kiinteään referenssipisteeseen, kuten akselin pyörimiseen. Tämä tekniikka on erityisen hyödyllinen epätasapainon, linjausvirheiden ja resonanssitilojen tunnistamisessa ja erottamisessa toisistaan. Esimerkiksi epätasapainotilanteessa värähtelyn vaihekulma säilyy vakiona, kun taas resonanssissa vaihekulma muuttuu 180 astetta, kun kierrosnopeus ylittää resonanssitaajuuden. Linjausvirheessä vaakasuora ja pystysuora värähtely ovat tyypillisesti 180 asteen vaihesiirrossa toisiinsa nähden.

ISO-standardit värähtelymittauksessa

Värähtelymittauksen luotettavuuden ja vertailukelpoisuuden varmistamiseksi on kehitetty useita kansainvälisiä standardeja. ISO 10816 -sarja on näistä tunnetuin, ja se määrittelee värähtelyrajat eri konetyypeille ja teholuokille. Standardi jakaa koneet luokkiin niiden koon ja asennustavan mukaan sekä määrittelee neljä eri värähtelyvoimakkuuden vyöhykettä (A-D), jotka kuvaavat koneen kuntoa. Muita tärkeitä standardeja ovat ISO 7919, joka koskee akselien värähtelymittausta, sekä ISO 13373, joka käsittelee kunnonvalvonnan värähtelymittaustekniikkoja. Näiden standardien noudattaminen auttaa luomaan johdonmukaisia kunnossapito-ohjelmia ja mahdollistaa mittaustulosten luotettavan vertailun eri aikoina ja eri laitosten välillä.

Eri tekniikoiden yhdistäminen ja oikea soveltaminen käytännön tilanteisiin on avain onnistuneeseen värähtelymittaukseen. Esimerkiksi laakerivian diagnosoinnissa voidaan hyödyntää aikatasomittausta vian tunnistamiseen, taajuusanalyysiä sen tarkempaan määrittämiseen ja ISO-standardeja vian vakavuuden arviointiin. Näin saadaan kokonaisvaltainen kuva koneen kunnosta ja voidaan suunnitella korjaavat toimenpiteet tehokkaasti ja oikea-aikaisesti.

Värähtelymittauksen hyödyt

Värähtelymittauksen avulla voidaan tunnistaa ongelmat jo ennen kuin ne aiheuttavat vakavia vaurioita tai tuotantokatkoksia. Tämä ennakoiva kunnossapito vähentää seisokkiaikoja ja parantaa tuotantotehokkuutta. Lisäksi se auttaa pidentämään koneiden ja laitteiden käyttöikää, mikä tuo merkittäviä kustannussäästöjä pitkällä aikavälillä.

Toinen merkittävä hyöty on turvallisuuden parantaminen. Koneiden ja laitteiden kunnonvalvonta vähentää riskiä, että ne rikkoutuvat äkillisesti ja aiheuttavat vaaratilanteita. Tämä on erityisen tärkeää teollisuudenaloilla, joissa käytetään suuria ja monimutkaisia koneita.

Värähtelymittauksen sovellukset

Värähtelymittausta käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla. Esimerkiksi prosessiteollisuudessa se on olennainen osa kunnossapito-ohjelmia. Voimalaitoksissa ja öljynjalostamoissa värähtelymittaus auttaa varmistamaan, että kriittiset laitteet toimivat luotettavasti ja turvallisesti.

Taajuusalueet ja tekniset erittelyt

Värähtelymittauksessa käytetään erilaisia taajuusalueita ja mittausparametreja riippuen mittauskohteesta ja halutusta tiedosta. Oikeiden parametrien valinta on olennaista luotettavien tulosten saamiseksi ja koneiden kunnon tarkkaan arviointiin.

Keskeiset taajuusalueet

Värähtelymittauksissa käytetyt taajuusalueet voidaan jakaa kolmeen pääryhmään:

• Matalat taajuudet (10-1000 Hz): Soveltuvat yleiseen koneiden kunnonvalvontaan, erityisesti pyörivien koneiden kuten pumppujen ja moottoreiden perusongelmien tunnistamiseen.
• Keskitaajuudet (1000-2000 Hz): Käytetään erityisesti hammaspyörien ja voimansiirtojen mittaamiseen, joissa esiintyy tyypillisesti korkeampia taajuuksia.
• Korkeat taajuudet (yli 2000 Hz): Soveltuvat laakereiden kunnonvalvontaan, jossa alkavat vauriot ilmenevät usein korkeilla taajuuksilla.

Mittausparametrit

Värähtelymittauksissa käytetään erilaisia mittausparametreja eri tarkoituksiin:

• Värähtelynopeus (mm/s): Yleisin mittausparametri, joka soveltuu useimpiin pyörivien koneiden mittauksiin. Antaa hyvän kokonaiskuvan koneen kunnosta ja soveltuu erityisesti 10-1000 Hz taajuusalueelle.
• Kiihtyvyys (g tai m/s²): Soveltuu erityisesti korkeiden taajuuksien mittaamiseen ja on hyödyllinen laakereiden alkavien vikojen havainnoinnissa.
• Siirtymä (µm): Käytetään matalilla taajuuksilla (alle 100 Hz) ja on erityisen hyödyllinen akselin liikkeiden ja koneen perustuksen ongelmien mittaamisessa.

Parametrien ja taajuusalueiden valinta

Oikeiden mittausparametrien ja taajuusalueiden valinta riippuu useista tekijöistä:

• Koneen tyyppi ja pyörimisnopeus
• Tutkittavat vikatyypit
• Koneen kriittisyys tuotannossa
• Ympäristötekijät

Oikein valitut mittausparametrit ja taajuusalueet mahdollistavat tehokkaan kunnonvalvonnan ja auttavat tunnistamaan alkavat viat mahdollisimman varhaisessa vaiheessa.

MLT:n asiantuntemus värähtelymittauksessa

Me MLT:ssä tarjoamme laajan valikoiman mittauspalveluja ja edustamme maailmanlaajuisesti tunnettuja mittauslaitteiden valmistajia. Värähtelymittaus on yksi erikoisaloistamme, ja meillä on vuosien kokemus alalta. Käytämme uusimpia teknologioita ja menetelmiä varmistaaksemme, että asiakkaamme saavat tarkkaa ja luotettavaa tietoa koneidensa ja laitteidensa kunnosta.

Asiantuntijamme ovat koulutettuja, kokeneita sekä sertifioituja, ja heillä on syvällinen ymmärrys värähtelymittauksen periaatteista ja käytännöistä. Tarjoamme räätälöityjä ratkaisuja, jotka vastaavat asiakkaidemme erityistarpeita ja auttavat heitä saavuttamaan kunnossapito- ja tuotantotavoitteensa.

Yhteenveto

Värähtelymittaus on olennainen työkalu koneiden ja laitteiden kunnonvalvonnassa. Se auttaa tunnistamaan ongelmat ajoissa, parantaa tuotantotehokkuutta ja lisää turvallisuutta. Me MLT:ssä olemme sitoutuneet tarjoamaan korkealaatuisia mittauspalveluja ja asiantuntevaa tukea asiakkaillemme. Jos haluat lisätietoja värähtelymittauksesta tai tarvitset apua mittausratkaisujen valinnassa, ota meihin yhteyttä.