การวัดการสั่นสะเทือน

การวัดระยะทาง (Displacement)

• การวัดระยะทางการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีการสั่นสะเทือนว่า มีการเคลื่อนที่ไปจากจุดอ้างอิงเท่าใดในการสั่นสะเทือนแต่ละรอบ

• นิยมวัดเป็นมิลลิเมตร (mm) หรือนิ้ว

• วัดแบบเต็มคลื่น (Peak to Peak)

• ใช้กับการเคลื่อนที่ที่มีความเร็วรอบ ที่ไม่เกิน 1200 rpm หรือ 20Hz

การวัดความเร็ว (Velocity)

• เป็นการวัดความเร็วในการเคลื่อนที่ของวัตถุที่สั่นสะเทือนว่า มีความเร็วเท่าไหร่ในแต่ละรอบของการสั่นสะเทือน

• โดยปกตินิยมวัดเป็นมิลลิเมตร/วินาที (mm/s) และนิ้ว/วินาที (inch/sec) ในการวัดความเร็วเรามักจะวัดแบบ RMS

• วัดการสั่นสะเทือนที่มีความถี่ระหว่าง 20Hz -1,000Hz

การวัดอัตราเร่ง (Acceleration)

• การเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนของความเร็วในการเคลื่อนที่ต่อหน่วยเวลาของวัตถุที่มีการสั่นสะเทือน

• วัดการสั่นสะเทือนที่ความถี่สูงคือตั้งแต่ 10,000 Hz ขึ้นไป

• การสั่นสะเทือนที่ความถี่สูงนั้นระยะทางการเคลื่อนที่จะน้อยและในขณะเดียวกันความเร็วในการเคลื่อนที่จะสูงมาก

การวิเคราะห์ความสั่นสะเทือนเครื่องจักรด้วยเครื่องวัดความสั่นสะเทือน (อ้างอิงตาม ISO 2372, CDI 2056 and ISO 2954)

Step 1. เลือกวิธีการวัด Determine the method

• Acceleration (mm/s2) ใช้วัดความสั่นสะเทือนของเครื่องจักรที่ความถี่ Frequency สูงกว่า 1,000 Hz แต่โดยส่วนมากมักจะใช้วัดและวิเคราะห์ความสั่นสะเทือนและการชำรุดเสียหายของลูกปืน (Bearing)

• Velocity (mm/s) นิยมใช้วัดมากที่สุด ใข้วัดความสั่นสะเทือนของเครื่องจักรที่มีความถี่ปานกลาง (10 – 1,000 Hz) ใช้วิเคราะห์ความสั่วสะเทือนของเครื่องจักรโดยทั่วไป เช่น มอเตอร์ ปั้ม พัดลม

• Displacement (mm) ใช้วัดความสั่นสะเทือนที่ความถี่ต่ำๆ ไม่เกิน 10 Hz นิยมใช้วัดแบบ Peak to Peak

Step 2. เลือก class ของเครื่องจักร/ มอเตอร์ Determine the class of targeted object (JIS / ISO)

ตามมาตรฐาน JIS B 0906 แบ่งประเภทของเครื่องจักรออกเป็น 4 ประเภท โดยใช้ค่าสั่นสะเทือนของ Velocity RMS ในการประเมิน

Class 1 เครื่องจักรขนาดเล็ก มีกำลังต่ำกว่า 15 kw

Class 2 เครื่องจักรขนาดกลาง มีกำลังตั้งแต่ 15 ถึง 75 kw หรือ เครื่องจักรทีมีกำลังตั้งแต่ 75 ถึง 300 kw ที่ติดตั้งบนฐานยืด

Class 3 เครื่องจักรขนาดใหญ่ที่ติดตั้งบนฐาน

Class 4 เครื่องจักรขนาดใหญ่และมีเทอร์โบ ติดตั้งบนฐาน

ในการวัดความสั่นสะเทือนนั้นโดยปกติแล้วจะวัดใน 3 จุดคือ

1. จุดวัดในแนวแกน (Axial, A)

2. จุดวัดในแนวนอน (Horizontal, H)

3. จุดวัดในแนวตั้ง (Vertical, V)

ในการวัดนั้นจุดที่วัด จะต้องเป็นจุดที่เป็นตัวเรือนเครื่องจักรหรือตัวเรือนของมอเตอร์ไม่แนะนำให้วัดบนฝาครอบหรือชิ้นส่วนอื่นๆเพราะจะทำให้ค่าที่ได้จากการวัดผิดเพี้ยนไปจากความเป็นจริง และในการวัดนั้นแรงกดของทุกครั้งที่วัดของทุกจุดจะต้องเท่ากัน หรือเลือกใช้ โพรบแบบแม่เหล็ก

ในการวัดแต่ละแนวนั้น ค่าที่ได้จากแต่ละแนวของการวัดจะเป็นตัวที่บ่งบอกถึงสาเหตุที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนขึ้นซึ่งจะขออธิบายเบื้องต้นต่อไป

1. แนวแกน (Axial, A)

คือจุดวัดที่อยู่ในแนวขนานกับเพลาของเครื่องจักรที่ต้องการวัด ในการวัดนั้นเราต้องวัดในจุดที่อยู่ใกล้กับเพลาให้มากที่สุด การสั่นสะเทือน ที่เกิดขึ้นมากผิดปกติหรือเกิดขึ้นอย่ารุนแรงในแนวนี้มีสาเหตุมาจากการหมุนของเพลาการคดงอของเพลา และการ Misalignment

2. แนวนอน (Horizontal, H)

คือ จุดวัดที่อยู่ในแนวนอนหรือแนวขนานกับพื้น หรือ ตั้งฉากกับจุดยึดของฐานมอเตอร์ หรือเครื่องจักรซึ่งจะวัดทางด้านขวา หรือ ด้านซ้ายของชิ้นส่วนหรือเครื่องจักรที่ต้องการวัดก็ได้แต่มุมการวัดต้องได้ 90 องศา หรือใกล้เคียง กับจุดวัดที่เป็นแนวตั้ง (Vertical,V) การสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นมากผิดปกติหรือเกิดขึ้นอย่างรุนแรงในแนวนี้มีสาเหตุมาจากความสมดุล (Balance) ของเพลา ใบพัด ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่เป็นวงกลม หรือการแกว่งของเพลา ของเครื่องจักรนั้น ๆ

3. แนวตั้งฉากหรือแนวดิ่ง (Vertical, V)

คือ จุดวัดที่อยู่ในแนวตั้งฉากกับกับพื้น หรือด้านที่อยู่ตรงกันข้ามกับจุดจับยึดมอเตอร์หรือเครื่องจักรโดยทั่วๆ ไปแล้วจุดที่ทำการวัดคือจุดวัดที่อยู่ด้านบนของเครื่องจักรที่ต้องการจะวัดเช่นด้านบนของมอเตอร์หรือปั้มโดยจุดที่วัดจะต้องมีมุมขนาน 90 องศา หรือใกล้เคียงกับจุดวัดในแนวนอน

Bearing Valuation basis

การประเมินสภาพของBearingโดยใช้ค่าความสั่นสะเทือนของ E3 Peak โดยเทียบกับค่ามาตรฐานของSKF มีการแบ่งเป็น 3 ประเภท

Class 1

ขนาด Bearing Innerเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่ 200-500 มิลลิเมตร ความเร็วในการหมุน น้อยกว่า 500 รอบต่อนาที

Class 2

ขนาด Bearing Innerเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่ 50-300 มิลลิเมตร ความเร็วในการหมุน ตั้งแต่ 500-1800 รอบต่อนาที

Class 3

ขนาด Bearing Innerเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่ 20-150 มิลลิเมตร ความเร็วในการหมุน ตั้งแต่ 1800-3600 รอบต่อนาที

REV .2

1. ควรมีความรู้เกี่ยวกับ มาตรฐานการวัดการสั่นสะเทือน อาทิเช่น ISO 2373:1974, ISO 10816-1 หรือ ISO 10816-3 ในที่นี้ขอแนะนำ มาตรฐาน ISO 10816-1 เป็นมาตรฐานในการบอกระดับความรุนแรงด้านการสั่นสะเทือน โดยมีเงื่อนไขการใช้งานเบื้องต้น คือ

a. ย่านความถี่ 10 – 1000 Hz

b. แอมพลิจูด หน่วย mm/sec, rms (ความเร็ว)

c. โดยเครื่องจักรต้องมีความเร็วของเพลา ไม่น้อยกว่า 120 รอบต่อนาที

โดยค่าระดับของ ISO 10816 part 1 ดังแสดงรูปที่ 1

รูปที่1: แสดงค่ามาตรฐาน ISO 10816-1

หรือ

มาตรฐานการวัดความสั่นสะเทือน

• Class1 : เครื่องจักรขนาดเล็กมีกำลังต่ำกว่า 15 kW

• Class2 : เครื่องจักรขนาดกลาง มีกำลังตั้งแต่ 15 ถึง 75 kW

• Class3 : เครื่องจักรที่มีกำลังตั้งแต่ 75 ถึง 300 kW ที่ติดตั้งบนฐานยึดที่แข็งแรง

• Class4 : เครื่องจักรขนาดใหญ่ มีกำลังมากกว่า 300 kW ที่ติดตั้งบนฐานที่ยึดแน่น (Rigid Foundation)

ตามมาตรฐาน ISO 10816 ได้ระบุระดับความรุนแรงของการสั่นสะเทือนที่จำเป็นต้องทำการซ่อมบำรุงไว้ เมื่อเราวัดได้ค่าความสั่นและทราบถึงประเภทของเครื่องจักรของเราแล้ว ให้นำค่ามาเทียบตามตารางที่ 2