بلاگ
تشخیص عیوب رایج در پایش ارتعاشات: عدم تعادل، عدم همراستایی، شل شدن و سایش بلبرینگها
فهرست
پایش وضعیت و نرمافزار همراستایی
پایش وضعیت و تشخیص عیوب ماشینها از طریق تحلیل ارتعاش، روشی مؤثر برای شناسایی مشکلات تجهیزات صنعتی محسوب میشود. هر قسمت از ماشین یک سیگنال ارتعاشی منحصر به فرد تولید میکند که میتواند الگوهای خاصی را ایجاد کند. شناسایی این الگوها به عنوان یکی از مؤلفههای کلیدی تحلیل ارتعاشات، نیازمند آموزش و تجربه گسترده برای فهم و شناسایی صحیح آنهاست.
عجیب است که برخی از عیوب در ماشینها به طور مکرر دیده میشوند. واقعاً میتوان گفت که در حدود ۹۰ درصد موارد، ماشینهای چرخشی با چهار عیب اصلی مواجه میشوند: عدم تعادل، عدم همراستایی، شل شدن و سایش بلبرینگها.
جدول خلاصه عیوب رایج
در جدول زیر، یک نمای کلی از الگوهای شناسایی چهار عیب رایج ماشینها قرار داده شده است.
عدم تعادل
عدم تعادل به وجود یک نقطه سنگین بر روی شفت اشاره دارد که نیروهایی در تمام جهات شعاعی تولید میکند و این امر موجب افزایش ارتعاش و سایش بلبرینگها، آببندها و اجزای دیگر میشود. برای درک بهتر، به شکل زیر توجه کنید.
عدم همراستایی
عدم همراستایی زمانی رخ میدهد که محورهای چرخش دو شفت در حین کارکرد عادی دستگاه به درستی همراستا نباشند. این وضعیت باعث تولید نیروهایی میشود که به ارتعاشات شدید و افزایش سایش بلبرینگها، seals و دیگر اجزا میانجامد. جزئیات بیشتر را در شکل زیر مشاهده کنید.
شل شدن
شل شدن به حالتی اطلاق میشود که شفت، پایه یا یک جزء به صورت غیرمحکم قرار گرفته و این وضعیت به تولید نیروهایی منجر میشود که به ارتعاشات شدید و سایش بلبرینگها، seals و سایر اجزا ختم میگردد. این وضعیت در شکل زیر به خوبی نشان داده شده است.
سایش بلبرینگ
بلبرینگها به دلیل بارهای بیش از حد، عیوب دیگر ماشین، روغنکاری ناکافی یا نصب نادرست به مرور زمان دچار سایش میشوند. اگر این مشکلات به موقع حل نشوند، نه تنها بلبرینگها دچار خرابی خواهند شد، بلکه شکل زیر نمایی از این خرابی را به تصویر میکشد:
چرا فرکانسهای بلبرینگ غیر همزمان هستند؟
هندسه توپها، قفسه و رینگها در سرعتهای متفاوتی ظاهر میشوند، به گونهای که هیچ یک از آنها ضرب مضربی از سرعت شفت نیستند. این بدان معناست که قلههای غیرهمزمان معمولاً به بلبرینگها مربوط میشوند. بسیاری از برنامههای ارتعاشی برای تشخیص عیوب بلبرینگها به چهار فرکانس مختلف نیاز دارند: رینگ داخلی، رینگ خارجی، قفس و چرخش توپ (به شکل زیر مراجعه کنید). از جمله استثنائات در این زمینه، دستگاه Fluke ۸۱۰ است که از شناسایی الگوهای خودکار بهرهمند میباشد.
درک شدت چهار عیب رایج
شدت چهار عیب رایج را میتوان بر اساس تاریخچهای که از صدها هزار ماشین جمعآوری شده و توسط متخصصین ارتعاش در طول ۳۰ سال به دست آمده، پیگیری کرد. این دانش و تجربه در الگوریتمهای مبتنی بر قاعده و یک پایگاه داده اساسی گنجانده شده است که مؤثر بودن آن بر روی ماشینهای چرخشی استاندارد به اثبات رسیده است.
تحلیل مراحل عیوب ماشین برای هر گروه ماشین و هر نوع عیب انجام شده و الگوهایی ظهور کردهاند که این امکان را فراهم میآورند تا برنامههای تشخیصی در یک تستر ارتعاش به دقت شدت هر عیب را شناسایی کنند. در تصویر زیر، مشاهده میشود که یک تحلیلگر با تجربه چگونه به صورت دستی دادهها را تحلیل میکند؛ با این حال، توجه داشته باشید که یک تستر مانند Fluke ۸۱۰ تمام این مراحل را به صورت خودکار انجام میدهد.
پیشرفت عدم تعادل: شدت آن را پیگیری کنید
نقطه سنگین بر روی شفت نیروهایی در تمامی جهات شعاعی تولید میکند که منجر به ارتعاشات شدید و افزایش سایش در بلبرینگها، seals و اجزای دیگر میشود. نشانههای عدم تعادل به راحتی قابل شناسایی هستند: ارتعاش 1X (شفت) بالاتر از حد نرمال در جهت شعاعی و مماسی.
از آنجا که 1X به بهترین نحو در باند فرکانسی پایین ظاهر میشود، میتوانید با مقایسه قلههای 1X در این باند، عدم تعادل را شناسایی کنید. اگر قلههای 1X در طول زمان در جهت شعاعی و/یا مماسی افزایش یابند ولی در جهت محوری تغییر چندانی نکنند، به احتمال زیاد مشکل ناشی از عدم تعادل است.
شدت این عیب با توجه به مقدار دامنه قله 1X نسبت به پایهاش تعیین میشود. روند پیشرفت شدت عیب در هر مرحله از عدم تعادل را میتوانید با توجه به اقدام تعمیراتی ذکر شده در شکل زیر پیگیری کنید.
پیشرفت عدم همراستایی: شدت آن را پیگیری کنید
محورهای چرخش دو شفت به صورت همراستا نیستند و این شرایط در حین کارکرد عادی ماشین، به ارتعاشات شدید و افزایش سایش در بلبرینگها و seals منجر میشود. نشانههای عدم همراستایی به راحتی قابل شناسایی هستند و شامل ارتعاش 1X (شفت) بالاتر از حد نرمال در جهت محوری و 2X در جهت شعاعی/مماسی میباشند.
قلههای بزرگتر در هر دو نقطه موتور و پمپ مشاهده میشوند چرا که عدم همراستایی بین دو شفت وجود دارد. از آنجا که قلههای 1X و 2X به بهترین شکل در باند فرکانسی پایین قابل مشاهدهاند، میتوانید با مقایسه آنها در این باند، عدم همراستایی را شناسایی کنید. اگر قلهها در طول زمان بزرگتر شوند، احتمالاً عیب ناشی از عدم همراستایی است.
شدت این مشکل نیز بر اساس مقدار دامنه نسبت به پایه تعیین میشود. روند پیشرفت شدت عیب در هر مرحله از عدم همراستایی را میتوانید با توجه به اقدام تعمیراتی معمول در شکل زیر پیگیری کنید.
پیشرفت شل شدن: شدت آن را پیگیری کنید
شل شدن شفت، پایه یا یک جزء به گونهای است که نیروهایی تولید میکند که منجر به ارتعاشات شدید و افزایش سایش در بلبرینگها، seals و غیره میشود. نشانههای شل شدن به راحتی قابل شناسایی هستند و شامل قلههای 1X بالاتر از حد نرمال در هر جهتی میباشند.
چون این هارمونیکها در باند فرکانسی پایین بهترین شکل مشاهده میشوند، برای شناسایی شل شدن، قلههای 1X را در این باند مقایسه کنید. اگر هارمونیکهای 1X در طول زمان در هر یک یا تمامی جهات بزرگتر شوند، این بیانگر وجود مشکل شل شدن است. شدت با توجه به مقدار دامنه هارمونیکهای 1X نسبت به پایه تعیین میشود.
پیشرفت شدت عیوب در هر مرحله از شل شدن بلبرینگها
در این بخش، به بررسی پیشرفت شدت عیوب بلبرینگها در هر مرحله از سایش آنها پرداخته و اقدامات تعمیراتی پیشنهادی را در شکل ۱۰ زیر یادداشت کنید.
پیشرفت سایش بلبرینگ: مشاهده شدت به عنوان وخیمتر شدن وضعیت
نشانههای خرابی بلبرینگها ممکن است بیثبات و ناپایدار باشند. آنها ممکن است در یک ماه حاضر و در ماه بعد غایب باشند. واقعیت این است که بلبرینگها بهبود نمییابند و این نکته را هنگام تشخیص عیوب آنها در نظر داشته باشید. با دقت به دنبال قلههای غیرعادی در هر جهت باشید. پیشرفت شدت عیوب بلبرینگها را در مراحل مختلف سایش آنها مشاهده کرده و اقدامات تعمیراتی پیشنهادی را یادداشت کنید (به شکل ۱۱ مراجعه کنید). توجه داشته باشید که دادههای ارائه شده مربوط به موتور عادی است.
بلبرینگها معمولاً به دلیل عوامل دیگری که بر آنها تأثیر میگذارد، دچار سایش میشوند. اگر بلبرینگهای شما زودتر از موعد دچار خرابی میشوند، ممکن است بخواهید به عیوب کمخطر دیگر در دستگاه خود مانند عدم تعادل، عدم همراستایی، یا شل شدن توجه کنید. به عنوان مثال، عدم همراستایی متوسط ممکن است شدت آن به تدریج افزایش یابد، اما اثرات عدم همراستایی همچنان منجر به افزایش استرس بر بلبرینگها و آببندها در طول زمان میشود.
مطمئن شوید که دستگاه آزمایشگری که استفاده میکنید، تمامی عیوب موجود در یک دستگاه را به درستی نمایش میدهد، تا بتوانید نامزدهای پتانسیلی برای خرابی ریشهای را شناسایی کنید. حتی در مواردی که عدم همراستایی شدید نیست، باید به سرعت تشخیص و اصلاح شود تا از آسیبهای collateral به بلبرینگها و آببندها جلوگیری شود.
نتیجهگیری: از سیگنالهای ارتعاشی بهرهبرداری هوشمندانه
در این مجموعه، ما به تشریح چگونگی کارکرد ارتعاش، مواردی که افشا میکند و ارتباط مستقیم آن با متداولترین عیوب در تجهیزات چرخشی پرداختیم. نکته اصلی این است:
پایش ارتعاشات، سیگنال مناسب را در زمان مناسب به تیمهای نگهداری ارائه میدهد.
این به اندازه کافی زود است که امکان برنامهریزی و اقدام به موقع فراهم شود، و در عین حال به اندازه کافی متمرکز است که از نویز و هشدارهای کاذب جلوگیری کند. ابزارهای موجود از غربالگری ساده تا سیستمهای تشخیصی پیشرفته را شامل میشوند و به تکنسینها در هر شرایطی کمک میکنند، چه در شناسایی مشکلات و چه در تأیید علل ریشهای.
با توجه به اینکه تیمها موظفاند از تجهیزات بیشتری با منابع کمتر نگهداری کنند، پایش ارتعاش به یک استراتژی کلیدی تبدیل میشود.
با بهرهگیری از ابزارهای مناسب و درک روشن از آنچه که ارتعاش به شما میگوید، میتوانید از تعمیرات واکنشی به برنامهریزی مبتنی بر وضعیت پیش بروید و داراییهای خود را برای مدت طولانیتری با شگفتیهای کمتر در حال کار نگه دارید.
بیوگرافی نویسنده
جان برنت یک متخصص برجسته در زمینه برنامه و محصول کاربردی مکانیک در شرکت Fluke Corporation به شمار میآید. با تکیه بر بیش از ۳۰ سال تجربه در نگهداری و بهرهبرداری از نیروگاههای هستهای و ماشینآلات در کارخانههای تجاری، جان با مشتریان در صنایع مختلف برای پیادهسازی برنامههای اعتماد به نفس همکاری کرده است. او تحلیلگر نوسانات دسته II گواهی شده و متخصص نگهداری و اعتماد به نفس (CMRP) با بیش از ۲۰ سال تجربه در تشخیص عیوب ماشینآلات است.
پرسشهای متداول
پایش وضعیت چیست؟
پایش وضعیت فرآیند مانیتورینگ و تشخیص عیوب ماشینها از طریق تحلیل ارتعاشات است.
چرا عدم همراستایی مهم است؟
عدم همراستایی میتواند منجر به افزایش سایش بلبرینگها و کلاچها شود و در نهایت باعث خرابی سیستم گردد.
چگونه زمان مناسب برای تعمیر ماشینها را تشخیص دهیم؟
با استفاده از پایش وضعیت و تجزیه و تحلیل دادهها میتوان زمان مناسب برای تعمیر را شناسایی کرد.
چگونه نبود تعادل را شناسایی کنیم؟
با مقایسه قلههای ارتعاشی میتوان وضعیت عدم تعادل را شناسایی کرد.
آیا سایش بلبرینگ قابل پیشگیری است؟
بله، با نظارت مستمر و روغنکاری منظم میتوان سایش بلبرینگها را به حداقل رسانید.
منبع: www.fluke.com
