Témata
Reklama

Vibračná diagnostika rotujúcich strojov

Základným cieľom monitorovania vibrácií rotujúcich strojov je poskytnutie informácie o prevádzkovom a technickom stave zariadenia za účelom zabezpečenia strategického plánovania a riadenia údržby. Vibračná diagnostika využíva ako diagnostický parameter vibrácie, ktoré sú zapríčinené dynamickým namáhaním stroja, a práve tento diagnostický parameter dáva informáciu k určeniu objektívneho technického stavu rotujúcich strojov.

Vibračná diagnostika, alebo vibrodiagnostika je jednou z metód bezmontážnej, alebo nedeštruktívnej diagnostiky rotačných strojných zariadení. Využíva vibrácie, ktoré generujú zariadenia v chode, ako zdroj informácií o spôsobe jeho prevádzky. Vibrodiagnostika je tiež významným nástrojom moderných produktívnych a proaktívnych metód údržby strojných zariadení. Pomocou vibrodiagnostiky sa údržba strojných zariadení plánuje podľa skutočného stavu, odpadá mnoho zbytočnej preventívnej opravy, čo vedie k nemalým úsporám náhradných dielov a času potrebného na opravy strojných zariadení. Na pravidelne monitorovaných zariadeniach sa rovnako predlžuje perióda odstávok, ktoré je možné plánovať s dostatočným predstihom s tým, že je z výsledkov merania zrejmé, aký uzol bude predmetom opravy.

Reklama
Reklama
Reklama

Možnosti vibrodiagnostiky

Základným meraním je zisťovanie celkových vibrácií zariadení. Zisťované sú hlavne mechanické stavy, ako nevyváženosť, nesúosovosť, mechanické uvolnenie, ohnutý hriadeľ, rezonancia, problémy remeňových prevodov, atd. Toto meranie je definované v normách, ktoré sa zabývajú dovolenými mohutnosťami kmitania na daných zariadeniach (EN - 122 011 - Ventilátory, EN - 105 041 - Kompresory, EN ISO 10816 - obecná norma pre väčšinu strojných zariadení). Predmetom merania je rýchlosť vibrácií v mm.s-1 v pásme 10 - 1000 Hz v detekcii RMS. Výnimku tvorí posudzovanie mohutnosti vibrácií na obrábacích strojoch, kde sú nutné prísnejšie kritéria a kde dlhodobým sledovaním boli zistené doporučené hodnoty mohutnosti vibrácií.

Pre zisťovanie stavu mazania v klzných a mazacích ložiskách, detekovania elektrických problémov na elektrometroch, overovania stavu ozubenia a mazania v prevodovkách sa úspešne aplikuje meranie zrýchlenia vibrácií vo vhodne zvolených frekvenčných rozsahoch.

Pre zisťovanie presného stavu ložísk sú vyvinuté špeciálne tzv. obálkové technológie zrýchlenia vibrácií. Dôvod používania obálkových technológií vychádza s poznatku, že odvaľovaním poškodeného prvku ložiska dochádza k nárazom, ktoré vyvolávajú zvýšené vybratie na frekvenciu nárazu, ale potom hlavne na rezonančných frekvenciách. Cieľom obálkových technológií je odfiltrovať a zvýrazniť tieto signály od poškodenia v ložisku vo vysokofrekvenčnej oblasti. Vyhodnocovací softwer následné dokáže rozlíšiť, ktorá časť ložiska vykazuje poškodenie.

Pri meraniach strojných zariadení sa používa tzv. multiparametrické monitorovanie, kedy sa snímajú všetky uvedené veličiny v rôznych rozsahoch a pásmach a môžu byt doplnené i o meranie výchylky eventuálnej amplitúdovo-fázovej premeny pre upresnenie výsledkov merania. S číselnou hodnotou je ukladané hlavné spektrum vibrácií, v ktorom sa podrobne rozlišujú jednotlivé známky poškodenia, alebo opotrebenia uvedeného vyššie.

Grafická závislos vibrácií ložísk na nesymetrickosti záažového kotúča meraných v určitom rozsahu otáčok motora

Popis meracieho zariadenia

Meranie pomocou vibrodiagnostického zariadenia Oktalon bolo zamerané na analýzu vibrácií generovaných vibrodiagnostickým modelom. Vibrodiagnostický model obsahoval motor, pružnú spojku, dve loziská a záťažový hriadeľ (obr. 1). Meracie body boli na ložiskách a meranie vibrácií pomocou akcelerometrov prebiehalo pri rôznych otáčkach motora (obr. 3). Meranie v danom rozsahu otáčok bolo uskutočnené pri troch rôznych nesymetriach záťažového hriadeľa. Merací reťazec použitý na meranie, spracovanie a analýzu vibrácií bol navrhnutý tak, ako to ukazuje obr. 1.

Merací systém Oktalon

Oktalon je modulárny multiparametrický merací systém, určený pre trvalé sledovanie mechanických vibrácií a posudzovanie stavu valivých ložísk. Je zostrojený na princípe neurónových sietí typu LonWorks s otvorenou architektúrou.

Meranie, vyhodnocovanie a ukladanie nameraných hodnôt do pamäte je vykonávané v automatickom režime. Tieto hodnoty sa porovnávajú s nastavenou úrovňou poplachov - alarmov.

Komunikácia a prenos údajov do PC a vizualizačného programu je možná pomocou dvojlinky protokolom LonTalk (do 2500m), rozhraním RS 232 alebo modemom (v pevnej telekomunikačnej sieti, alebo mobilnej GSM sieti). Merací systém Oktalon je vyrobený zo štandardných „inteligentných" modulov typu LonWorks na báze procesorov Echelon. Všetky použité komponenty sú vyvinuté pre prácu v ťažkom priemyselnom prostredí. Vyznačujú sa vysokou spoľahlivosťou prevádzky, odolnosťou proti rušeniu a mimoriadne priaznivým pomerom výkon - cena.

Výsledkom merania je grafická závislosť (obr. 3) mechanických vibrácií na otáčkách motora pri zmene nesymetrickosti záťaže. Meranie prebiehalo tak, že sa na začiatku nastavil záťažový kotúč do nevyváhy pomocou nesymetrického rozloženia skrutiek na jeho obvode. Táto nesymetrickosť bola zmenená trikrát, a to od menšej nesymetrickosti po väčšiu nesymetrickosť. Pri každej nastavenej nesymetrickosti boli postupne zvyšované otáčky motora v rozsahu od 0 Hz po 50 Hz a merané vybrácie. Otáčky motora boli zvyšované s krokom 1 Hz. V grafe na obr. 3 je vidieť postupný prudký nárast vibrácií, čo je spôsobené zhodou rezonančnej frekvencie meranej sústavy s frekvenciou otáčok motora. Tento prudký nárast hodnoty vibrácií je tým väčší, čím je väčšia nesymetrickosť záťažového kotúča. Týmto meraním sa zistila závislosť vibrácií meranej sústavy na nesymetrie rozloženej váhy záťažového kotúča pri prechode otáčok motora rezonančnou frekvenciou tejto sústavy.

Záver

Toto meranie bolo zamerané na návrh optimálneho riešenia pre monitorovanie, reguláciu a diagnostiku prevádzkových stavov strojov a výrobných systémov. Návrh obsahoval tri alternatívy riešenia zariadení na diagnostiku strojov. Z uvedených troch alternatív bola vybraná jedna, ktorá sa najviac osvedčila pri praktickom meraní a vyhovovala aj z ekonomického hľadiska. Na vybranej alternatíve bolo možné najefektívnejšie poukázať na nízkofrekvenčné vibrácie generované vplyvom nesymetrickosti, nesúosovosti hriadeľa, ale aj vysokofrekvenčné vibrácie generované ložiskami. Bol vybraný merací systém Oktalon, a to pre jeho viacúčelové využitie a možnosť zobrazovania výsledkov na počítači. Taktiež obsahuje zabudovaný alarm so signalizáciou v prípade prekročenia povolených hodnôt vibrácií. Z technického hľadiska je možné použiť frekvenčnú analýzu na diagnostikovanie technického stavu meraného zariadenia.

Tento článok bol písaný v rámci projektu Vývoj metód a technických systémov pre zvyšovanie spoľahlivosti a bezpečnosti prevádzky výrobných systémov č. 1/2209/05 na FVT.

Ing. Radoslav Kreheľ, Ph.D.

FVT TU Košice

krehel.radoslav@post.sk

//www.tuke.sk/

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 70724
Datum: 19. 07. 2007
Rubrika: Výroba / Měření
Autor:
Firmy
Související články
Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

Plováčkové průtokoměry na olej

Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

Jak dokonale měřit průtok

Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

Související články
Střípky ze svátku metrologie

Ještě před letošním svátkem metrologů, jenž se slaví 20. května, se konala tradiční metrologická událost světového rozsahu – veletrh Control v německém Stuttgartu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Optický CMM skener

Firma Creaform letos v dubnu představila nový model 3D skeneru MetraScan 3D, který díky svým inovacím a parametrům nastavuje nový standard v oblasti metrologie a laserového 3D skenování.

Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

Měření a korekce chyb obráběcího stroje ve výrobním procesu

Vlivem kolísání teplot ztrácejí obráběcí stroje svoji přesnost. Již rozdíl několika málo stupňů vede k nedodržení požadovaných výrobních tolerancí. Pro zvládnutí tepelné roztažnosti částí stroje se dosud používají nákladná klimatizační zařízení. Fraunhofer Institut – IPT jde nyní jinou cestou: nová měřicí technika zjišťuje deformaci stroje a koriguje chyby přímo během jeho práce.

Měřicí technika na Control 2015

Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

Sondy pod lupou

Pro koupi jakéhokoliv produktu platí jednoduché pravidlo: Hledáme produkt s nejlepším poměrem výkon/cena. Zatímco srovnání cen je triviální matematickou záležitostí, porovnat výkon produktu, respektive jeho přidanou hodnotu, bývá někdy složité.

Komplexní hodnocení jakosti povrchu

Význam stavu povrchů ve strojírenské praxi je znám již mnoho let. Z tohoto důvodu vznikly pro jejich popis, snímání a hodnocení obecně platná pravidla a metodiky, které se promítly do příslušných norem s obecně známými parametry drsnosti povrchu (Ra, Rz apod.). Pohled na drsnost bývá ovšem ve většině těchto případů pouze profilový - v jedné řezové rovině -, což způsobuje nemožnost objektivního podchycení všech jeho vlastností ve všech směrech (tj. v ploše). Proto vznikají způsoby komplexnějšího snímání - převážně optického v podobě 3D skenů -, ke kterým je nutné odpovídajícím přístupem vytvořit další parametry a metodiky pro jejich objektivní hodnocení.

Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

Měření v rámci celého výrobního řetězce

Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit