振動監視システムガイド

振動解析システムは、予知保全プログラムにとって重要な要素です。CTCは、お客様の産業用アプリケーションに適した振動モニタリングシステムを構築するために必要なすべてを提供します。このガイドでは、振動モニタリングシステムの主な構成要素と、アプリケーションに最も適したハードウェアを選択するための考慮事項について説明します。

振動監視システムの構築

振動モニタリングシステムの構築には、5つの主要な製品カテゴリーがあります。フローチャートに従って、CTCの振動解析ハードウェアがどのように組み合わされ、正確なデータ読み取りと寿命の保証を提供するのかを理解してください：

1.センサー

センサーは回転する機器に取り付けられ、機械の振動レベルを測定します。振動はセンサーによって電気信号に変換され、計測機器に送られます。CTCでは、単軸、温度と振動の二重出力、二軸と三軸の出力、その他、多くのオプションのセンサーを用意しています。また、CTCでは4-20 mAのプロセスモニタリング用ループパワーセンサーも提供しています。

2.取付ハード

センサーは、取り付けスタッド、マグネットベース、接着剤付き取り付けパッド、取り付けボルト、Zerk取り付けアダプターなど、さまざまなハードウェアを使用して、常時監視や携帯用データ収集アプリケーションとして機械に取り付けることができます。

3.ケーブルとアセンブリ

ケーブルとコネクターは、センサーからデータ収集ポイントに信号を運びます。CTCは、常時監視やポータブルデータ収集の用途に、世界で最も耐久性と信頼性の高いケーブルとコネクタを提供しています。振動モニタリングシステムが使用されるセンサーや環境に応じて、適切なケーブル、コネクタ、終端を選択してください。

4.エンクロージャー

エンクロージャーは、1～48個のセンサーのための中心的なデータ収集ポイントを作成します。エンクロージャーには、グラスファイバー製、ステンレス製、傾斜型があり、過酷な環境からケーブル終端を保護し、正確なデータを確保します。

5.データ収集

CTCのハードウェアは、すべてのデータ収集システムと互換性があります。お客様のシステム固有のニーズに合わせて、ハードウェアを簡単にカスタマイズすることができます。豊富なアクセサリーと、業界で最も豊富なデータコレクタコネクタとケーブルアダプタを提供しています。

センサーに関する考慮事項

出口タイプ

CTCでは、ほとんどのセンサーをトップエグジットとサイドエグジットの両方の構成で提供しています。サイドエグジットセンサーは、高さ方向のクリアランスに問題があり、より低いプロファイルが必要なアプリケーション向けに設計されています。トップエグジットセンサーは、一般的にサイドエグジットセンサーよりも軽量であるため、ハイエンドの周波数応答が優れています。

センサーケースの大きさ

CTCの標準サイズの加速度ピックアップは、10mV/gから1,000mV/gまで、最も豊富な感度オプションがあります。質量が大きい分、低速での検出が可能です。そのため、500mV/gと1,000mV/gのセンサーは、このケースサイズでのみ利用可能です。CTCコンパクトサイズ加速度ピックアップは、100mV/gのオプションのみです。ミニ加速度ピックアップは、当社の最小のケースサイズで、高速アプリケーションに最適です。質量が小さく、全体の重量も小さいため、より高速で正確な情報を得ることができます。

単軸センサーと3軸センサーの比較

最も効果的な予兆監視を行うには、機械の健康状態を最もよく理解するために、3軸すべての振動を測定する必要があります。そのためには、ベアリング1個につき3個の単軸センサーか、1個の3軸センサーのどちらかが必要です。どちらにも多くの利点とトレードオフがあります。

常設の監視装置であれば、1軸センサーが最も高品質なデータを提供します。しかし、この場合、3つの1軸センサー、3つの取り付けスペース、3つのコードセットが必要になります。3軸設置の場合は、1つのセンサー、1つの取り付け面、1つのコードセットが必要なだけです。長いケーブルの引き回しが必要な常設ケーブルの場合、ジャンクションボックスまで1本のケーブルを引き回すだけで大きなコスト削減が可能です。

ポータブル計測の場合、最も考慮すべきは時間効率と人間の安全性です。3つの測定軸に振動アナリストが安全に到達できない場合、3軸センサーを使用することで、1つの場所からすべての測定を行うことができます。また、すべてのセンサーには、データを正確に取得するまでのセトリングタイムがあります。1軸センサーは各軸でセトリングする必要があるため、ベアリングあたりの時間が長くなってしまいます。

センサーの説明

振動監視プログラムの中核をなすのがセンサーです。

産業用加速度ピックアップは、転動体軸受を使用する回転機器に必要な主要振動センサです。機械から発生する振動は、機械のケーシングを通って加速度センサーの底部に伝わり、圧電セラミックがせん断モードで質量と反応し、電荷出力を生成します。この電荷は電圧に変換され、加速度センサーの内部で増幅され、振動分析器、データコレクター、オンラインモニタリングシステムで測定されます。

単軸センサーのサイズ比較 - 上部出口構成

標準サイズ：2.08 インチ | 52.7ミリ

部品番号の例:

• AC102
• AC133
• AC210
• AC165
• AC150
• AC131

コンパクトサイズ：1.81インチ | 46.1ミリ

部品番号の例:

• AC192
• AC292

ミニサイズ：1.56インチ | 39.5ミリ

部品番号の例:

• AC140
• AC240
• AC220
• UEB332

単軸センサーのサイズ比較 - 側面出口構成

標準サイズ：1.46 インチ | 37.2ミリ

部品番号の例:

• AC104
• AC211
• AC154
• AC184

コンパクトサイズ：1.02インチ | 25.8ミリ

部品番号の例:

• AC192
• AC292

3軸センサーのサイズ比較

大型サイズ：1.45 インチ | 36.8ミリ

部品番号の例:

• TXFA331
• TXFA331-VE
• TXEA331-HT
• TXEA331-VE
• TSFA333-IV

従来サイズ：1.15インチ | 29.28ミリ

部品番号の例:

• AC132
• AC232
• AC115
• AC115-M12D
• AC230
• AC360

ミニ サイズ：1.02インチ | 25.9ミリ

部品番号の例:

• TREA330
• TREA331
• TRCA330

センサーの種類

単軸加速度計

1つの軸 (X、Y、Z) に沿って振動を測定します。ポータブルまたは永続的なアプリケーションに最適です。

2軸加速度計

X軸とZ軸に沿って振動を測定します。

3軸加速度計

3つの軸 (X、Y、Z) に沿って振動を測定します。携帯用、常設用として最適です。

超音波加速度計

動的振動IEPEセンサーで、上部および側面の出口構成で利用できます。

温度センサー

温度または温度と振動を測定します。℃出力オプションあり。RTD および IEPE バージョンが提供します。

ループパワーセンサー

CTC社の4-20mA LPセンサーは、3つの出力スタイルがあります： 速度出力、加速度出力、ループパワーとダイナミック出力のデュアル出力の3種類です。また、危険定格品もご用意しています。

テスト・計測用センサー

研究用途向けの小型で軽量なセンサーです。上部および側面の出口バージョンが利用可能です。

加速度計の選択

すべてのCTCセンサーは、同じ、堅牢なIEPE設計で製造されています。しかし、基本的な選択基準を理解することで、どのセンサーがあなたのアプリケーションに最適かを判断することができます。

感度の許容差

すべての加速度ピックアップは感度を決定するために校正され、実際に測定された出力値は感度の許容範囲に収まる必要があります。

一般的な公差は±5％、±10％、±15％、±20％で、5％はプレミアム公差、20％はマージナル公差とみなされます。一般的なユーザーの値は、一般的な振動測定では10％と15％です。100mV/gの加速度センサを±10%の感度公差で選択した場合、センサの校正出力は90mV/g（-10%）から110mV/g（+10%）の範囲となります。しかし、感度の許容範囲が±10%の500 mV/g加速度センサを選択した場合、センサの校正出力は450 mV/g（-10%）から550 mV/g（+10%）の範囲になります。

周波数特性

加速度センサの感度が確立されている場合、校正周波数での許容出力は感度許容値として特定されますが、それ以外の振幅は周波数応答限界によって制限されることになります。これらの限界は、校正周波数より高い、または低い周波数に対して、測定された感度値の上下に±5％、±10％、±3％dBで一般的に確立されています。±3% dBは最大の周波数範囲であり、通常、加速度センサの使用可能範囲または動作範囲とみなされる。

ダイナミック・レンジ

加速度センサが測定できる最大振幅と最小振幅は、ダイナミックレンジで示されます。

通常、ダイナミックレンジは±5 VACPeakに制限されていますが、100 mV/gの加速度センサの中には、ダイナミックレンジを±8 VACPeakまで拡張したものもあります。通常のバイアス電圧はDC12Vですが、DC10～14Vの範囲で使用できる場合、電源はバイアス電圧±振動信号の電圧よりも大きな電位を持つ必要があります。

次の例は、この概念を説明するものです：

18VDC電源、12VDCバイアス電圧、最大振動振幅（ダイナミックレンジ）±5VACの場合、複合電圧出力は7～17Vの間で変化します。これは、電源の限界の範囲内です。

18VDC電源、14VDCバイアス電圧、最大振動振幅（ダイナミックレンジ）±5VACの場合、出力される電圧は9～19Vの間で変化します。これは電源の上限を1ボルト超えており、振動信号のクリッピングの原因となる。この場合、DC20Vの電源が必要になります。

取付ハードの説明

産業用加速度計は、転がり軸受を使用する回転機器に必要な主要な振動センサーです。マシンによって生成された振動は、マシンのケーシングを通じて加速度計のベースに伝達され、そこでピエゾ セラミックがせん断モードで質量と反応して電荷出力を生成します。電荷は電圧に変換され、振動アナライザー、データ コレクター、またはオンライン監視システムによる測定のために、加速度計の内部で増幅されます。

ケーブルとアセンブリの説明

ケーブルアセンブリは、センサーからデータ収集装置まで信号を運びます。

ケーブルアセンブリが損傷したり断線したりすると、振動アナリストは誤ったデータを受け取ることになります。そのため、CTCは市場で最も豊富なケーブルとコネクタのオプションを提供しています。豊富なオプションにより、ユーザーは特定のアプリケーションのニーズや環境データに基づいてカスタマイズされたコードセットを作成することができます。

エンクロージャーの説明

CTCでは、世界で最も豊富な種類のジャンクションボックスを提供しています。

CTCのソリューションは、安全性を考慮して人がアクセスできないような遠隔地に設置された振動センサーの監視を可能にします。ジャンクションボックスは、最大48個の常設センサーを1つのデータ収集ポイントに配線することができ、アクセスしやすく、安全で、効率的なデータ収集が可能です。また、多くのCTCジャンクションボックスは、オンラインモニタリングシステムに直接接続するための連続出力オプションも提供しています。CTCのエンクロージャーは、最も過酷な産業環境でも使用できるように設計・製造されており、データの信頼性と保護性を保証します。

データ収集の道具立ての説明

振動モニタリングシステムの最後の仕上げは、ポータブルデータ収集装置またはオンラインモニタリングシステムを通じて、データを分析し、表示する方法です。

CTCの製品はすべて、標準的な状態監視ソフトウェアと互換性があります。ポータブルデータ収集装置では、最も多様なデータ収集コネクタを提供しています。これにより、コードセットを装置に直接接続し、迅速、効率的、かつ信頼性の高いデータ収集を行うことができます。

その他の検討事項 - センサーの取り付け方法

高周波応答の精度は、センサーの取り付け技術に直接影響されます。一般に、センサーと機械表面との接触面積が大きいほど、高周波応答の精度は高くなります。

高周波応答は、指定されたセンサーと取り付け方法（システムとして一緒に）に基づきます。スタッドマウント（またはエポキシマウント）センサーは、センサーが機械に接触する面積が最大になるため、センサーの高周波測定能力をすべて活用できる場合があります。逆に、プローブチップを取り付けたセンサーは、機械表面との接触面積がほとんどなく、500Hz（30,000CPM）以上の高周波の精度はほとんどありません。

低周波は、センサーや取り付け方法の取り付けシステムの共振に基づくものではないので、上記に例示したすべての技術で正確に低周波レスポンスを得ることができます。低周波の振動を測定する能力は、センサーが指定した低周波を測定する能力の関数であり、選択した取り付け技術に依存するものではありません。

上の表は、利用可能な取り付け方法の範囲と、それに対応する周波数応答の期待値に関する一般的なガイドラインを提供します。

その他の検討事項 - ケーブル配線

耐熱性、化学的適合性、環境要因は、お客様のアプリケーションに適したケーブルアセンブリを選択する際の重要な関心事です。そのため、CTCでは、お客様の環境問題に合わせたコードセットを提供するために、さまざまなジャケットやコネクター素材を用意しています。

使用可能なケーブルジャケットのオプション

• フッ素化エチレンプロピレン(FEP)
• ポリウレタン
• 軽量ポリウレタン
• PVC
• 熱可塑性エラストマー(TPE)
• 低スモーク・ゼロハロゲン

利用可能なケーブル外装オプション:

• ステンレススチールブレードシース
• ステンレススチール製アーマー
• 油圧ホースアーマー

CTCでは、ユーザーが一体型ケーブルセンサーを使うべきか、ケーブルアセンブリを使うべきか、という質問をよく受けます。CTCでは、水中用としてのみケーブル一体型センサーを推奨しています。それ以外の用途では、標準コネクタの出口センサーを選択し、コードセットと組み合わせることで、当社のコンポーネントベースのシステムを活用することができます。

ジャンクションボックスの比較

CTCは、1軸、2軸入出力、3軸入出力のいずれのオプションでも、低価格、標準、プレミアムと様々なジャンクションボックスを提供しています。どのジャンクションボックスが最適かを決めるには、環境への配慮、希望するチャンネル数、連続出力の可能性などが重要な考慮事項となります。