18
การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนขั้นสูงเป็นหนึ่งในความรู้สาขาด้านเทคนิคและความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการบำรุงรักษาเครื่องจักรที่ซับซ้อน ใช้วิธีการหลายวิธี
โดยแต่ละวิธีต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะ ขั้นตอนโดยละเอียด และความรู้จากช่างซ่อมบำรุงทั่วไปผู้เชี่ยวชาญ รู้จักกับการวิเคราะห์การสั่นสะเทือนขั้นสูง ว่ามีวิธีอะไรบ้าง และสามารถทำได้อย่างไรบ้าง
1. การวิเคราะห์สเปกตรัม (Spectral Analysis)
1.1 การวิเคราะห์โดเมนความถี่ (Frequency Domain Analysis)
- ใช้ Fast Fourier Transform (FFT) เพื่อแปลงข้อมูลการสั่นของโดเมนเวลาเป็นโดเมนความถี่ ซึ่งเผยให้เห็นองค์ประกอบการสั่นแต่ละรายการ
- พารามิเตอร์ FFT : ความละเอียด (โดยทั่วไป คือ 1 Hz ถึง 10 Hz) ช่วงความถี่ (ขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของเครื่องและ bearing frequencies) windowing function (Hanning หรือ Hamming สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่) และจำนวนค่าเฉลี่ย (ทำให้มั่นใจได้ว่าสเปกตรัมจะทำซ้ำได้และเสถียร โดยปกติจะเป็น 16 ถึง 32)
1.2 การวิเคราะห์ฮาร์มอนิก (Harmonic Analysis)
- ระบุรูปแบบการสั่นสะเทือนซ้ำๆ ซึ่งบ่งบอกถึงปัญหาที่สามารถพบได้ เช่น เกียร์ชำรุดหรือปัญหาทางไฟฟ้า
- ค่าตัวเลขวิกฤต (critical numerical value) คือ ความถี่ของฮาร์โมนิคที่เป็นผลคูณของความถี่พื้นฐาน (เช่น 1x 2x สำหรับความไม่สมดุลหรือการวางแนวไม่ตรง 3x สำหรับปัญหาทางไฟฟ้า)
2. การวิเคราะห์โดเมนเวลา–ความถี่
2.1 การแปลงเวฟเล็ต (Wavelet Transform)
- นำไปใช้กับสัญญาณที่ไม่คงที่ โดยให้ความละเอียดความถี่สูงสำหรับเหตุการณ์ที่มีระยะเวลาสั้น และความละเอียดสูงสำหรับเหตุการณ์ที่มีระยะเวลานานกว่า
- พารามิเตอร์ที่สำคัญ : ตัวเลือกเวฟเล็ตหลัก (มักจะเป็น ‘db’สำหรับการวินิจฉัยเครื่องจักร) สเกล (สัมพันธ์กับความถี่) และการตีความค่าสัมประสิทธิ์
2.2 การแปลงฟูริเยร์เวลาอันสั้น (Short Time Fourier Transform หรือ STFT)
- วิเคราะห์ส่วนเล็กๆ ของสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจว่าองค์ประกอบความถี่เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร
- พารามิเตอร์หลัก : Window length (ความสมดุลระหว่างความละเอียดเวลาและความถี่) การทับซ้อนกัน (โดยทั่วไป คือ 50% เพื่อความต่อเนื่อง) และความยาว FFT (การปรับความละเอียดของสัญญาณให้เหมาะสม)
3. การวิเคราะห์เฟส
- ใช้สัญญาณอ้างอิงเพื่อเปรียบเทียบมุมเฟสของการสั่นที่จุดเครื่องจักรต่างๆ เพื่อกำหนดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์
- ต้องใช้เครื่องวิเคราะห์แบบช่องสัญญาณคู่ ซึ่งโดยทั่วไปจะตั้งค่าไว้ที่ความเร็วการทำงานของเครื่องจักร
- หลักการนี้เกี่ยวข้องกับการระบุความแตกต่างของเฟส (เป็นองศา 0° ถึง 360°) และการทำความเข้าใจความสัมพันธ์ของตำแหน่ง (ในเฟส และนอกเฟส)
4. Envelope Analysis
- ใช้ตัวกรองความถี่สูงและความถี่ต่ำเพื่อแยกส่วนประกอบความถี่สูงที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของตลับลูกปืนหรือเกียร์
- ข้อมูลจำเพาะเชิงตัวเลข : ตัวกรองความถี่สูง (ตั้งค่าให้สูงกว่าความถี่ความผิดปกติของตลับลูกปืนที่คาดไว้ ซึ่งมักจะเป็น 1 kHz หรือสูงกว่า) ข้อมูลเฉพาะของเครื่องตรวจจับ และตัวกรองความถี่ต่ำ (ปกติจะอยู่ที่ประมาณ 1 ถึง 2 kHz)
5. การวิเคราะห์ Modal และรูปแบบการโก่งตัวของการดำเนินงาน (Operating Deflection Shape หรือ ODS)
5.1 Modal Analysis
- ใช้ค้อนกระแทกหรือเครื่องเขย่าเพื่อกระตุ้นโครงสร้าง/เครื่องจักร วัดความถี่ธรรมชาติ การหน่วง และรูปร่างของกราฟ
- การวิเคราะห์ ODS
- การแสดงรูปแบบการสั่นสะเทือนด้วยภาพภายใต้สภาวะการทำงาน
- ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ จุดตรวจวัด (ความหนาแน่นเพียงพอสำหรับการแสดงภาพที่แม่นยำ) จุดอ้างอิง (การกำหนดตำแหน่ง ที่อยู่กับที่) และการตรวจสอบความสอดคล้องของข้อมูล
6. การทดสอบเสียงสะท้อน
เกี่ยวข้องกับการทดสอบแรงกระแทก โดยที่โครงสร้างถูกกระแทกด้วยค้อนที่ปรับเทียบแล้ว โดยสังเกตการตอบสนองเพื่อระบุความถี่เรโซแนนซ์
ลักษณะสำคัญ : ปลายค้อน (ส่งผลต่อการตอบสนองความถี่) ระดับแรง (การกระแทกสม่ำเสมอ) และการวางตำแหน่งของมาตรวัดความเร่ง (การวัดการตอบสนอง)
7. การปรับสมดุลเครื่องจักร
การปรับสมดุลภาคสนามเพื่อแก้ไขการกระจายน้ำหนักที่ไม่สม่ำเสมอในเครื่องจักรที่กำลังหมุน
พารามิเตอร์ : น้ำหนักสำหรับการสอบเทียบ (คำนวณตามข้อกำหนดเฉพาะของเครื่องและการวัดการสั่นสะเทือนเริ่มต้น) ข้อมูลการทดลองการทำงาน (แอมพลิจูดการสั่นสะเทือนและมุมเฟส) และระนาบสมดุล (ระบุโดยการกำหนดค่าของเครื่อง)
