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振動測定とは？設備の振動監視、分析、および故障診断
よくあるご質問｜振動測定とは？設備の振動監視、分析、および故障診断機械は必ず振動を発生させますが、その振動が正常か異常かご存知ですか？測定サービスを活用して設備の健康データを把握しましょう。
なぜ振動測定が必要なのか？
振動データ - 設備の健康状態を判断するための重要な基準
機械は必ず振動を発生させますが、その振動が正常か異常かご存知ですか？測定サービスを活用して設備の健康データを把握しましょう。
設備の振動に異常はありませんか？環境の共振現象が設備の動作品質に影響を与えることをご存知ですか？設備の健康状態を監視するには、設備にセンシング能力を持たせる必要があります。現在では、センシング技術と記録および差異分析から生成される信号データを組み合わせることで、設備が正常に稼働しているかを判断できます。これらの振動信号を利用することで、機械の故障、劣化、ズレなど、さまざまな複雑な動的挙動を早期に発見または予測することができます。これは、事業者が生産歩留まりと研究開発効率を向上させるための重要な根拠となります。
振動とは？
一般的な振動源にはどのようなものがありますか？
振動とは、静止した参照物または平衡状態に対する物体の往復運動を指します。単一の周波数、少数の周波数、または多数の周波数の組み合わせで構成され、周期的または非周期的（ランダム）な場合があります。回転体の静的および動的アンバランス、往復運動体の慣性力、衝撃荷重の変動などが挙げられます。
振動信号をどのように分析するのか？
FFTスペクトル分析の原理
振動信号は複数の部品から発生します。高速フーリエ変換（FFT）を用いて信号を変換し、周波数領域の信号の各周波数成分を取得します。
振動とは？
回転設備はなぜ振動を発生させるのか？
中心を軸に回転する設備はすべて回転設備と呼ばれます。工場で一般的なものには、ファン、モーター、ポンプ、コンプレッサーなどがあります。その他の一般的な工場設備構造には、移動スクリュー、テープリール、ロボットアーム、回転、切断、接合などがあります。しかし、回転機械が完全に完璧な状態であることは不可能であるため、稼働中には機械に往復の力が働き、振動が発生します。したがって、機械の振動には次のような実質的な意味があります。
センサー（加速度計）の検出原理
F=m.A
遠心力と振動：アンバランスな質量を持つ回転機械では、回転時に遠心力（外力 - INPUT）が発生します。この外部の遠心力によって構造の反復的な変形（構造の反応）が引き起こされ、それが振動（OUTPUT）となります。
振動とは？
振動の単位：変位、速度、加速度の違い
振幅は振動の大きさや強度を表し、変位、速度、加速度の3つの物理量で表すことができます。振幅の一般的な表現方法には、Peak to Peak値（P-P値）、Peak値（P値）、RMS値などがあります。
正弦波で表す場合、その換算式は次のようになります：
P-P値 = 2 × P値
P値 = 1.414 × RMS値
F=m.A
| 振幅の物理量 | 記号 | 単位 | 振幅の表現方法 | 適用範囲 |
|---|---|---|---|---|
| 周波数 | F | rpm, cps, Hz, rad/s | ||
| 変位 | D | μm, m, mm, mil | Peak-to-Peak（P-P）値またはPeak（P）値 | 低速設備および 低周波振動の測定に使用 |
| 速度 | V | m/s, mm/s, kine | RMS値またはPeak（P）値 | ISO基準、最もよく使われる単位 |
| 加速度 | a | m/s2, g, gal | RMS値 | ベアリングおよび 高周波振動の測定に使用 |
振動とは？
振動の三要素：振幅、周波数、位相
振動の三要素：振幅、周波数、位相
| 項目 | 単位 | 意味 | |
|---|---|---|---|
| 振幅 | 変位 | m, mm, µm | 振動の振幅の大きさ |
| 速度 | m/s, mm/s | 振動の速さ | |
| 加速度 | m/s^2, g | 振動の速度変化 | |
| 周波数 | Hz または RPM(CPM) | 単位時間あたりの振動回数。 これにより振動源を判断できる | |
| 位相（位相角） | degree | 2つの振動体の相対位置の位相（度） を比較することで、振動モードを判断できる | |
振動とは？
振動測定では、変位、速度、加速度のどれを見るべきですか？
設備の振動は、変位、速度、加速度の3つの方法で表すことができます。パラメータが異なれば、観察に適した設備の状態や周波数範囲も異なります。実際の振動測定時には、設備の回転速度、機械構造、および診断したい故障のタイプに基づいて、適切な測定パラメータを選択する必要があります。
変位（Displacement）
設備が振動する際の移動距離を表し、通常はµm、mmなどの単位で表されます。低周波、低速回転の設備や軸振動の観察に適しており、設備の振動の実際のズレの程度を把握することができます。
速度（Velocity）
振動の変位が時間とともに変化する度合いを表し、通常はmm/sで表されます。回転設備全体の振動強度を反映できるため、モーター、ポンプ、ファン、コンプレッサーなどの回転設備の振動品質の評価には、振動速度が頻繁に使用されます。
加速度（Acceleration）
振動の速度が時間とともに変化する度合いを表し、通常はm/s²またはgで表されます。高周波や衝撃信号に敏感であるため、ベアリング、歯車、および初期の機械的欠陥の振動分析に適しています。
| 測定パラメータ | 観察に適したもの | 一般的な応用 |
|---|---|---|
| 変位 | 低周波振動 | 低速設備、軸振動 |
| 速度 | 中周波、全体的な振動強度 | モーター、ポンプ、ファン、コンプレッサー |
| 加速度 | 高周波、衝撃信号 | ベアリング、歯車、初期故障 |
振動とは？
設備の一般的な異常振動にはどのようなものがありますか？
設備は稼働時にそれ自体が振動を発生するため、「振動がある」ことが必ずしも設備の異常を意味するわけではありません。振幅、周波数、または振動の特徴が通常の稼働状態と明らかに異なる場合にのみ、設備の構造、ローター、ベアリング、またはその他の機械部品に異常がある可能性を示します。
設備の一般的な異常振動には以下のものがあります：
1. アンバランス（Unbalance）
ローターの質量の分布が不均一な場合、回転時に周期的な遠心力が発生します。振動スペクトルでは通常、明確な1X回転周波数が観察されます。
2. ミスアライメント（Misalignment）
モーターと負荷側の軸が正しく中心合わせされていない場合、半径方向または軸方向に振動が発生する可能性があります。スペクトルでは1X、2Xなどの回転周波数成分がよく観察されます。
3. 機械的な緩み（Mechanical Looseness）
設備のベース、ボルト、または構造部品の緩みは、振動を増幅させ、多倍周波数、衝撃、または不安定な振動の特徴を生じさせる可能性があります。
4. ベアリングの欠陥（Bearing Defect）
ベアリングの内輪、外輪、転動体、または保持器に摩耗や損傷が生じた場合、高周波の衝撃や特定のベアリング故障周波数が現れることがあります。
5. 共振（Resonance）
設備の稼働によって生じる加振周波数が機械構造の固有振動数に近づくと、振幅が著しく増幅される可能性があり、長時間の稼働は設備の損傷リスクを高める可能性があります。
振動のトレンド、FFTスペクトル、および設備の回転速度などの情報をクロス分析することで、さまざまな異常の特徴をさらに識別し、エンジニアが故障の原因を絞り込むのを支援します。
振動測定
振動測定技術を通じてより深刻な損失を回避する
わずかな振動は騒音を生み出し、環境にいる人に不快感を与えたり、稼働中の機械や精密機器に誤差を生じさせたりします。振動がより深刻になると、人体への危害や機械・機器の損傷を引き起こす可能性があります。自動車のエンジン、飛行機のタービン、機械のモーター、工作機械のスピンドル、建物の床など、ほとんどの機械、設備、構造物には振動の問題があります。過去の経験から言えば、設備のメンテナンスは問題が発生して初めて行われるのが一般的です。しかし、異常な振動が発生した場合、通常は非常に気づきにくい一方で、他の部品の摩耗を容易に引き起こし、より深刻な損失につながります。
固徳科技（Good Tech）が開発した特殊なアルゴリズムと標準データベースを組み合わせることで、測定された機械設備のデータを蓄積した後、データを分析して標準の閾値を定義することができます。これにより、巡回測定において設備が正常かどうかを判断するのに役立ちます。振動測定技術はもはや基本的な振動を測定するだけのものではありません。振動測定データを活用して、機械・機器の予知保全のための参考情報を積極的に提供することができます。測定データを利用して機械・機器の稼働状況を監視することで、早期の修理が可能になり、生産中のダウンタイムの問題を回避し、関連企業の運営コストを効果的に削減することができます。
振動測定
振動測定は設備の予知保全にどのように応用されますか？
振動の変化は機械の稼働の変化を表します。振動が大きくなった場合、通常は機械に問題が発生していることを意味します。振動は機械の状態の兆候にすぎず、振動を減らすことは実際には振動を引き起こす力を減らすことを意味します。この力の発生は、アンバランスやミスアライメントなど、特定の機械的原因に由来する可能性があります。振動を完全になくすことはできず、ある程度まで減らすことしかできません。
回転機械の非回転部分の振動を測定してローターの健康状態を評価する
中心を軸に回転する設備はすべて回転設備（ローター機械）と呼ばれます。工場で一般的なものには、ファン、モーター、ポンプ、コンプレッサーなどがあります。
どのようなローター機械も完全に完璧な状態であることは不可能であるため、稼働中には機械に往復の力が働き、振動が発生します。さらに、ロボットアームや機械的搬送装置の移動プロセスにも、モーターの稼働やスクリュースライドなどの機械装置の動きが伴います。移動、回転、往復、停止などの動作はすべて、ある程度の振動挙動を発生させます。これらの動作によって生成される振動挙動を監視することで、機械装置の良し悪しを判断でき、製造プロセス中の振動の変化を監視することで、プロセスの結果の差異を評価することができます。
