機械の分析と診断

騒音と振動はただ煩わしいだけではありません。騒音振動は機械の非効率を示すエネルギー放出です。

騒音と振動は、アンバランスなパーツなど機械の信頼性に影響を与えている可能性や、機械そのものに起因する悪影響によって故障が発生することさえありうることを示しています。

機械の振動分析

コンプレッサ、パワートレイン、エンジン、ポンプ、タービンなどの回転や往復運動をする装置は多くのパーツから構成されており、各パーツが組み立て完成品の音響、振動パターンに影響を与えています。このような種類の機械では、欠陥や質量の不均等を原因とする負荷条件やアンバランスの変化が振動と関連する騒音につながる場合があります。効率化と振動の最小化を実現するには、このような故障やアンバランスの検出が必要になりますが、それを完全に排除することはできません。したがって、航空機エンジンのように、機械を別の構造物に組み込む際には、構造共振を生じさせないように、機械の振動出力を理解しておくことが重要です。

機械の振動出力を理解するには、機械のプロセスと振動測定を関連づけられる分析が必要となります。次数比分析は振動測定と回転パーツの回転数を関連づけ、パワートレイン、ポンプ、コンプレッサ、電気モーターなどの機械に関する知識を深めます。油圧やRPMなどの機械自体のパラメータをCAN Busや補助入力を介して分析に取り込むことができるようにしておくことが重要です。

状態基準保全と状態モニタリング

機械の振動パターンの変化は、機械の健全性を示している場合があります。回転運動、往復運動をする機械の振動問題を診断、対処することにより、そのパフォーマンスを最適化することができます。機械の健全性をモニタすることで、一層の自信をもって、劣化と疲労破壊を防止し、生産的稼働時間を最大化させ、保守、修理、総点検(MRO)プロセスの予定管理を改善することができます。

アンバランスは、ローター内の不均一な質量分布を原因に起こり、機械のベアリングやそれ以外のパーツに伝わる振動の原因となります。不完全な質量分布は材料の欠陥、設計誤差、製造、組み立て誤差、そして特に稼働中に発生した故障が原因となります。

このような振動を低減することにより、優れたパフォーマンスとさらにコスト効率の高い運用が達成され、劣化や疲労破壊を防ぐことができます。そのためには、特定の位置の質量を追加または取り除くことによりローターのバランス調整が必要となります。

現代の機械設計の重要な要因は、高い速度域、高い対重量性能比、そして強化された信頼性によって決まります。バランシングは、最適な設計、より良い性能、コスト効率の高い稼働、より長い製品寿命、高い安全性につながります。誤差や故障は減らせますが、バランシングが不要になるほど問題が完全に無くなることはありえません。

システム提案

PULSEをベースにしたシステムは、ISO 1940-1に準拠した単一平面および2平面バランシングによりの釣合い品質を決定します。7790-B型 複数平面バランシングコンサルタントは3平面、4平面バランシングを追加します。直観的なタスク指向のユーザーインターフェースは、設定、測定、レポート作成タスクを迅速にガイドします。ローターが自身のベアリングと支持構造でバランスを保つ、または別のバランシング機構のローターのバランスをとることでバランスを保つ場合、実際の場所でバランシングプロセスを実行することが可能です。以前のバランシングセッションで保存されているロータのデータを使ったトリムバランシングも、サポートされます。バランシングは高速フーリエ変換(FFT)またはオーダートラッキングをベースにすることで、正確な結果を得ることができます。

> Two-plane and Multi-plane Balancing Consultant (Product Data)

> PULSE Data Manager Type 7767-A, B, C and D

 

回転運動、往復運動をする機械では、欠陥や質量の不均等を原因とする負荷条件やアンバランスの変化が振動と関連する騒音につながる場合があります。振動は、機械の可動部分と静止部分の構造特性によって形成されます。次数比分析は測定と回転パーツの回転数を関連づけ、航空機や自動車のエンジン、パワートレイン、ポンプ、コンプレッサ、電気モーターなどの機械に関する知識を深めます。

一般的なアプリケーションには回転機械分析が含まれ、車速やエンジン回転の掃引(ランアップ/ダウン)データをRPMまたはその他の時間で変化する量に対して、処理します。帯域幅固定のFFTベースの次数比分析は、掃引率が比較的低い場合、または、低い次数を対象とした高速掃引に適しています。高次の高速掃引の正確な分析にはトラッキングによる次数比分析が推奨されます。

システム提案

当社の次数比分析およびPULSE Reflex次数比分析ソフトウェアはPULSEのタコメータ、オートトラッカー、次数比分析と、関連するポスト処理機能および各種表示機能と、タコ、スピード、スピード間隔の三つのトリガータイプの追加が可能で、基本的なリアルタイムの次数比分析(トラッキングあり、なし)からPULSE Reflexを使用した高度な次数比分析に至るトータルの診断ツールボックスを提供します。

> PULSE Reflex Order Analysis

> PULSE Order Analysis Type 7702

最終的に、回転機械の可動部品は、製造や組立公差、摩耗、負荷変動に起因する故障につながる迷惑な振動を引き起こします。

振動測定を指針とする様々な診断技術を利用することにより、劣化している機械の根本原因を突き止め、是正措置を講じることができます。診断技術は、機械の振動特徴に含まれている情報を直接使用するため非常に効果的です。その特徴は、機械の表面または内部に取り付けたセンサからの機械振動信号の周波数および時間分析から得られます。これにより、ローターダイナミクスの問題、回転部品の劣化、構造上の問題のトラブルシューティングが可能となります。

システム提案

ランアップ、ランダウンセッション中にPULSE機械診断を使用すれば、複数の欠陥を診断することができます。すべての解析は同時に実行できますが、PULSE Time Data Recorderを使用してあとで分析するためのオリジナル信号が保存できます。過渡状態の診断は、PULSE Time Captureを用いてあとから実行されます。結果は、温度、油圧、位置、風速などの補助パラメータでタグづけされたデータの関係付けられて表示されます。システムは7702-N型 次数比分析から成り、マルチタコメータ、FFTベース次数比分析、トラッキング分析、時間領域同期加算(Signal Enhancement)、ベアリングのエンベロープ分析、ギヤボックスのケプストラム分析、データ/補助パラメータロギング機能が含まれます。最大12の入力チャンネルのどのLAN-XIデータ収集モジュールも適しています。 補助パラメータロギングには3056型 LAN-XIモジュールが必要です。

> PULSE Order Analysis Type 7702

> PULSE™ Time Data Recorder Type 7708

> PULSE Reflex Base and PULSE Reflex Core

HUMSは重要なヘリコプターのギヤボックスのモニタリングに最も頻繁に使用され、次第にヘリコプターや特定の固定翼機のガスタービンにも使用されるようになっています。

振動モニタリングは、これらのアプリケーションには最高のセンサーと認められた圧電型加速度ピックアップを使用して回転部品の致命的な障害を防止する優れた実績のある方法です。

HUMS加速度ピックアップは通常、非常に特殊なパフォーマンスと信頼性の条件が求められます。航空機特有の条件に加え、AS/EN 9100のような厳格な開発と生産に関する規格や、DO-160‘Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment’のような環境基準を遵守することが必要です。

システム提案

ブリュエル・ケアーは様々なHUMSとエンジンモニタリング加速度ピックアップを提供しており、その設計は、非常に丈夫で信頼性の高いセンサーであることを保証することに重点が置かれています。センサーは、厳しい環境条件で継続的に動作することが求められますが、ベアリングやギアの初期不良を検出するのに十分な感度がなくてはなりません。これらのアプリケーションには大きさと取り付けやすさが同様に大切な考慮事項となります。

AgustaWestland safeguards helicopter reliability with HUMS (Solution summary)

> Airbus Helicopters: Monitoring gearboxes with HUMS accelerometers (Solution summary)

Health Usage monitoring systems (HUMS)> TYPE 4511-001 CCLD accelerometer

TYPE 4523 Piezoelectric accelerometer

> Triaxial CCLD Accelerometer Type 8345

航空機体は燃料消費量、環境への放出量、エンジン騒音を減少させるという厳しい条件に直面しており、エンジン性能に主な重点を置くようになっています。ガスタービンは、その動的挙動を理解し最適化するため、開発中に総合的な試験と分析を必要とする非常に複雑な機械です。エンジン試験には非常に多くのリソースが必要です。巨大なエンジン試験設備、データの取得要件と多くの関係スタッフにより、各試験は厳しいスケジュールと試験要求の元、大変な作業が行われます。

システム提案

LAN-XIベースのデータ収集システムは、試験後の分析用に、詳細なリアルタイムの試験データモニタリングおよび試験設備全体を通したデータ共有能力に加え、数百の動的チャンネルのデータ記録を提供します。複数のネットワーク化されたモニタリングステーションでは、詳細なリアルタイム分析とアラーム情報の形で、試験データの有効性を確認するためのインスタントフィードバックがオペレーターに提供されます。

システムは高い拡張性を備え、容易に運搬できます。システムは大容量の一元化されたデータ収集と組み合わせたり、または敷地や試験施設間を簡単に持ち運べるよう、小さな持ち運びやすいシステムに分割することができます。

PULSE Reflexデータ処理ソフトウェアは、ポスト処理機能のツールボックスを提供し、ネイティブのサードパーティーシステムからインポートしたり、サードパーティーシステムにエクスポートしたりできるよう、様々なフォーマットに対応しています。

Leap through jet engine testing (Waves article)

Software for PULSE LabShop (System Data)

> 3-ch. Bridge Input Module LAN-XI 102.4 kHz Type 3057-B-030

> PULSE Reflex Basic Processing Type 8702

こちらのフォームを埋めてください。ブリュエル・ケアーから回答をご連絡いたします。すでにお使いの機器に関するご質問の場合は、サポートリクエストフォームからお問合せください。

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