راهنمای عیب یابی بیرینگ­ ها

ارتعاشات رفتار جسم دوار نسبت به نیروی داخلی یا خارجی است. از آنجا که اکثر مشکلات تجهیزات دوار خود را در رفتار ارتعاشاتی تجهیز نشان می دهند، از سیگنال های ارتعاشی به عنوان یک راهنما برای پایش وضعیت ماشین آلات استفاده می شود. هر عیب مکانیکی موجب تولید ارتعاشات به یک شکل مشخص و در یک فرکانس مشخص می گردد. بنابراین از نوع ارتعاشات برای تشخیص دلیل و نوع عیب و اقدام اصلاحی مناسب استفاده می شود.

در تحلیل ارتعاشات به دو مولفه سیگنال ارتعاشی توجه می شود. 1) دامنه 2) فرکانس

دامنه ارتعاشات اندازه سیگنال ارتعاشات است که بیان گر شدت مشکل و یا خرابی است. به عبارت دیگر دامنه بیشتر به معنای ارتعاشات شدید تر و مشکل حادتر است. دامنه ارتعاشات بستگی به نوع ماشین داشته و همیشه نسبت به سطح ارتعاشات قابل قبول براساس استاندارد یا سفارش سازنده یا ماشین مشابه و یا جدید مقایسه می گردد.

فرکانس سیگنال ارتعاشات بیان گر دفعات یک رویداد در یک پریود زمانی است که نوع عیب به کمک آن قابل تشخیص است.

روش های اندازه گیری استاندارد عبارتند از:

  1. دامنه کلی ارتعاشات

  2. فاز

  3. انولوپ

  4. تکنیک های SEE

  5. تکنیک HFD

  6. ...

انرژی ارتعاشی کل اندازه گیری شده در یک بازه فرکانسی بیانگر سلامت فعلی یک ماشین است. بازه فرکانسی بستگی به دیتالاگر و استاندارد ایزو مورد استفاده دارد.

پارامترهای مقیاس مورد استفاده در اندازه گیری مقادیر کلی ارتعاشات عبارتند از Peak، Peak to Peak، میانگین و RMS. این پارامتر ها در حالت ایده آل کاملا سینوسی دارای رابطه مستقیم با یکدیگر مطابق روابط زیر هستند.

 

(1)

 

صرف نظر از مباحث فیزیکی و ریاضی باید بخاطر داشت در زمان مقایسه رفتار ارتعاشات یک تجهیز، نوع اندازه گیری و موقعیت اندازه گیری بایستی ثابت باشد.

موقعیت سنسور و محل اندازه گیری:

برای اندازه گیری سیگنال های ارتعاشی بایستی بهترین نقاط ممکن انتخاب شود. بایستی تا حد امکان از سطوح رنگ شده و یا بسیار کثیف، مناطق خارج از بارگذاری، structural gap و housing split اجتناب شود.

در صورت امکان بایستی ارتعاشات در هر سه راستای عمودی، افقی و محوری نسبت به راستای روتور اندازه گیری شود. لازم به ذکر است به علت انعطاف پذیری در صفحه افقی، مقادیر کلی ارتعاشات در این راستا بیشتر است. به همین دلیل حدود مجاز ارتعاشی بر اساس استاندارد های مختلف در راستای افقی بیشتر است. به عنوان یک قاعده کلی و متداول حد مجاز مجذور میانگین مربعات ارتعاشات در راستای افقی 7mm/s، در راستای عمودی 5mm/s و در راستای محوری 2mm/s پیشنهاد شده است.

شرایط اندازه گیری بهینه:

داده برداری باید تحت شرایط نرمال کارکردی از نظر ولتاژ، جریان، فشار و بار صورت پذیرد.

ترندگیری مقادیر کلی ارتعاشات:

موثر ترین و قابل اعتمادترین روش برای بررسی ارتعاشات، مقایسه مقادیر فعلی و قبلی ارتعاشات تجهیز است.

استاندارد های ایزو برای شروع یک برنامه پایش وضعیت مناسب است. البته این روش به چند دلیل از قابلیت اعتماد بالایی برخوردار نیست.این دلایل عبارتند از:

  1. شرایط ساخت مختلف

  2. شرایط نصب مختلف

  3. شرایط کارکردی مختلف

  4. شرایط تعمیرات مختلف

روش های اندازه گیری ارتعاشات

ارتعاشات دارای سه مشخصه قابل اندازه گیری است که عبارتند از:

  1. جابجایی

  2. سرعت

  3. شتاب

این سه مشخصه سه نام برای یک کمیت نیستند اما از لحاظ ریاضی باهم مرتبط هستند. در ادامه به معرفی سه مشخصه مذکور پرداخته خواهد شد.

جابجایی عبارتست از تغییر در موقعیت یک شی نسبت به مرجع. جابجایی برحسب mils یا میکرون سنجیده می شود. جابجایی معمولا با یک سنسور جابجایی یا براب Eddy اندازه گیری می شود. یک پراب جابجایی یک وسیله غیر تماسی است که فاصبه بین دو سطح را اندازه گیری می کند. پراب های جابجایی اغلب ارتعاشات شفت را سنجیده و معمولا برروی ماشین هایی با بیرینگ های فیلم سیال استفاده می شوند. این سنسورها تنها حرکت شفت یا روتور نسبت به پوسته ماشین را اندازه گیری می کند. اگر ماشین و روتور با هم حرکت کنند، جابجایی اندازه گیری شده صفر خواهد بود؛ در حالیکه ماشین ممکن است ارتعاشات زیادی داشته باشد. پراب های جابجایی برای اندازه گیری فاز شفت نیز کاربرد دارد. اختلاف زاویه بین یک نقطه مرجع برروی شفت و سیگنال ارتعاشی در فرآیند بالانس و تحلیل اوربیت کاربرد دارد.

سرعت برحسب in/sec یا mm/s سنجیده می شود. اندازه های سرعت نرخ تغییر در جابجابب سیگنال ارتعاشی است. متداول ترین روش اندازه گیری ارتعاشات ماشین آلات است. از جنبه تاریخی سنسور سرعت یکی از نخستین سنسورهای الکتریکی مورد استفاده در زمینه پایش وضعیت است. این مسئله به دلیل آنست که صرف نظر از فرکانس، برای یک مقدار معادل حرکت دینامیکی، سرعت ثابت باقی خواهد ماند. اگر چه در فرکانس های خیلی پایین(کمتر از ده هرتز) و فرکانس های خیلی بالا (بیش از بیست کیلوهرتز) سنسورهای سرعت قابلیت چندانی ندارند.

شتاب عبارتست از نرخ تغییر در سرعت. ارتعاشات برحسب مولفه شتاب با استفاده از شتاب سنج ها سنجیده می شود. یک شتاب سنج معمولا دارای یک یا چند کریستال پیزوالکتریک و یک جرم است. در اثر تنش اعمالی بر کریستال پیزوالکتریک یک خروجی الکتریکی متناسب با شتاب تولید خواهد شد. کریستال از طریق جرم که دچار ارتعاش شده است تحت تنش قرار می گیرد. شتاب سنج ها وسایل مستحکمی هستند که در بازه فرکانسی بسیار گسترده از صفر تا چهارصد کیلوهرتز کاربرد دارند. این توانایی در سنجش بازه فرکانسی وسیع قدرت اصلی شتاب سنج هاست.

در پست های بعدی به تکنیک های آنالیز اسپکترام، سیگنال زمانی و عیب یابی تجهیزات دوار پرداخته خواهد شد.