診断: 理論から実践への移行
振動診断の概要
振動診断は、機械や装置の稼働中に発生する振動を解析し、欠陥や故障を早期に検出することで、事故を未然に防ぎ、修理コストを削減し、設備の寿命を延ばすことを目的とした高度な非破壊検査法です。
基本的な概念と用語の理解
振動とは、物体やシステムが平衡位置に対して繰り返し行う機械的な運動を指します。
振幅は、振動が平衡位置から最大限に離れた位置を示します。
周波数は、単位時間あたりに振動が繰り返される回数を表します。
振動スペクトルは、振動の振幅を各周波数ごとにプロットしたものです。
振動シグネチャーとは、特定の欠陥に対応する特徴的な振動パターンを指します。
振動診断の歴史的発展
振動診断は、20世紀中頃に初めての振動計やスペクトル分析器が開発されたことから始まりました。その後、エレクトロニクスや計算技術の進歩により、振動診断の能力は大幅に向上しました。現在では、多くの産業分野で広く使用される非破壊検査技術のひとつとなっています。
振動解析の基礎知識
振動の起源
振動は、回転部品の不均衡、衝撃、摩擦、または流体力学的な力など、さまざまな力が原因で発生します。各種の故障は、それぞれ固有の振動シグネチャーを持ち、振動スペクトルからその故障を特定することが可能です。
振動の種類とその特性
振動は次のように分類されます：
方向性による分類：垂直、水平、軸方向。
周波数による分類：低周波、中周波、高周波。
振幅の変動特性による分類：一定、変動、衝撃的。
振動測定技術
振動の測定には、さまざまな種類のセンサーが使用されます：
加速度センサー：振動の加速度を計測します。
速度センサー：振動の速度を測定します。
変位センサー：振動の振幅を測定します。
どのセンサーを使用するかは、対象とする振動の特性と具体的な測定目的に依存します。
装置の正確な設置と調整
正確な振動センサーの設置と調整は、信頼できる測定データを得るために不可欠です。センサーは、構造物の剛性の高い部分に、振動源にできるだけ近い場所に設置することが求められます。また、センサーのしっかりとした取り付けと外部影響からの保護も必要です。
振動スペクトル分析の応用
スペクトル分析の基礎
スペクトル分析は、複雑な振動信号を各周波数成分に分解し、各成分の振幅と周波数を評価する方法です。これにより、さまざまな欠陥や故障の特徴を明確にすることができます。
周波数スペクトルの分析とその解釈
振動の周波数スペクトルは、周波数に対する振幅の分布をグラフで示したものです。スペクトルを分析することで、主要な振動成分を特定し、それらを引き起こしている可能性のある原因を突き止めることができます。例えば、ローターの回転周波数（1x）での振動レベルの上昇は、不均衡を示し、倍数周波数（2x、3xなど）での振動レベルの上昇は、ベアリングやギアの欠陥を示唆する場合があります。
振動に基づく故障診断技術
さまざまな故障の振動シグネチャー
各故障には、それぞれ固有の振動シグネチャーがあり、特定の周波数範囲内で現れる特徴があります。例えば、転がり軸受の欠陥は高周波での振動レベルの上昇として現れ、ローターの不均衡は回転周波数で明確に現れます。
故障の特定と解析の手法
故障を特定し解析するための手法には、以下のようなものがあります：
振動スペクトルを基準値と比較する。
振動の経時変化をトレンド分析する。
専門的な診断システムや振動シグネチャーデータベースを利用する。
振動診断ソフトウェアは、スペクトル分析、エンベロープ解析、衝撃パルス解析など、さまざまな振動信号解析機能を備えています。また、故障診断のための振動シグネチャーデータベースや、バランス調整のためのツールも含まれることがあります。
Balanset-1A は、携帯型バランス測定器としての機能に加えて、「振動計」および「グラフ」モードを備え、振動診断ツールとしても優れた性能を発揮します。これらのモードにより、振動信号の詳細な分析が可能となり、設備の潜在的な問題を特定する助けとなります。
振動計モード
このモードでは、Balanset-1A は伝統的な振動計として機能し、さまざまな振動パラメータをリアルタイムで提供します。総振動レベル、回転周波数成分（1x）、および位相角を表示します。タコメーターの機能により、回転速度（RPM）を正確に測定でき、診断の精度が向上します。「測定ログ」機能は、これらのデータを保存し、後での分析やトレンド追跡に役立ちます。
グラフモード
「グラフ」モードは、振動データを視覚的に表示することで、振動分析の新しい次元を提供します。次の4種類のグラフが表示可能です：
総合グラフ：これらのグラフは、総振動レベルの視覚的な概要を提供し、振動の異常な増加を迅速に識別するのに役立ちます。
1xグラフ：これらのグラフは、回転周波数成分（1x）に焦点を当て、バランスの問題を示すことが多いです。これらのグラフの解析により、不均衡の原因を特定し、是正措置を計画することが可能です。
高調波グラフ：これらのグラフは、基本周波数の倍数である高調波の存在とその影響を示します。著しい高調波の存在は、アライメントの問題やベアリングの欠陥を示すことがあります。
スペクトルグラフ：これらのグラフは、幅広い周波数範囲にわたる振動信号の詳細な解析を提供します。スペクトルを解析することで、機械のさまざまな故障に関連する特定の周波数を特定し、ターゲットを絞った保守や修理が可能になります。
これらのグラフタイプを組み合わせることで、機械の振動挙動に対する包括的な理解が得られ、効率的な故障診断と修復が容易になります。振動データをさまざまな形で視覚化することで、振動の根本原因を把握し、設備のダウンタイムや故障を防止するための予防保全戦略を適用することが可能です。
振動診断の実践的アプローチ
振動診断調査の組織化と実施
効果的な振動診断を実施するためには、次のような調査計画を立案する必要があります：
監視対象の選定。
振動測定点の決定。
測定頻度の設定。
測定