Pomiary drgań - jak zapobiec kosztownym naprawom?

Układy mechaniczne są elementem niemal większości instalacji przemysłowych. Eliminowanie zagrożeń w układach mechanicznych mogących stwarzać niebezpieczeństwo podczas standardowego funkcjonowania (ustalonego przez projektanta) maszyn lub urządzeń należy do jednego z najbardziej istotnych elementów bezpieczeństwa w przemyśle.

Drgania mechaniczne - przyczyny

Drgania są procesami, których wielkości fizyczne są zmienne w czasie. Drgania mechaniczne mogące się pojawiać w ciałach stałych, jak i płynach, są zmianą cząstek w ośrodku sprężystym względem położenia równowagi. Wibracje występujące w maszynach, na liniach produkcyjnych są więc zagrożeniem dla sprawności działania całości układu poprzez powodowanie szybko postępujących zniszczeń.

Powstanie wibracji w środowisku przemysłowym najczęściej spowodowane są:

- powstaniem luzów w mocowaniach,

- brakiem dokładności w montażu urządzeń,

- uszkodzeniem łożyska,

- złym wyważeniem elementów obrotowych,

- zużyciem materiałów.

O ile na żywotność maszyny wpływa wiele czynników, to od wystąpienia pierwszych oznak problemu, związanego z wibracjami, do awarii mija zaledwie kilka miesięcy.

Wpływ drgań na środowisko przemysłowe

Drgania w maszynach wirnikowych to ruch „tam i z powrotem” lub oscylacje maszyny oraz jej elementów, takich jak: silniki napędowe, urządzenia napędzane (pompy, kompresory, itd.) oraz łożyska, wały, przekładnie, pasy jak i inne elementy układu mechanicznego. Ponad połowa nieplanowanych przestojów spowodowana jest przez awarie mechaniczne. Pomiary drgań pozwalają przewidzieć czy w maszynie może wystąpić awaria.

Drgania mogą być pierwszym symptomem występowania usterek w maszynach. Pojawiają się i jako pierwsze wskazują na potencjalny problem, zanim jeszcze można zaobserwować inne oznaki nieprawidłowości:

wysoką temperaturę,
wyższy pobór prądu
zanieczyszczenia w smarze.

Dzięki regularnym pomiarom można zdiagnozować nieprawidłowości i przeprowadzić działania naprawcze, jeszcze zanim dojdzie do poważnego pogorszenia stanu urządzenia i awarii.

Fot. Wibrometr VOLTCRAFT VBM-85

Należy wziąć pod uwagę również aspekt ochrony bezpieczeństwa osób w przypadku eliminacji drgań występujących w środowisku pracy. Drgania o oddziaływaniu ogólnym i miejscowym wpływają na reakcję organizmu pracownika i mogą powodować zmiany w układzie naczyniowym, kostno-stawowym, nerwowym, a także w narządach wewnętrznych, i w konsekwencji prowadzić do powstania uszkodzeń, a nawet choroby zawodowej. Ogólne zasady wykonywania pomiarów drgań mechanicznych w środowisku pracy określa rozporządzenie Ministra Zdrowia w sprawie badań i pomiarów czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy z 20 kwietnia 2005 r.

Pomiar drgań – korzyści

Przewidywalność - wczesne ostrzeganie o nadchodzących awariach maszyn daje technikom utrzymania ruchu czas na zaplanowanie naprawy, zamówienie części.
Bezpieczeństwo - Informacje o stanie maszyn pozwalają operatorom wstrzymywać prace "podejrzanego" urządzenia przed wystąpieniem niebezpieczeństwa.
Zmniejszenie ilości awarii poprzez dobre utrzymywanie stanu maszyn, co zapobiega przerwom w produkcji obniżającym zyski.
Obniżenie kosztów poprzez zapobieganie naprawom (wynikającym z eksploatowania maszyn aż do awarii, bez wcześniejszych kontroli), eliminację zbędnych nadgodzin i konieczności zakupu dodatkowych części.

Rodzaje wibrometrów

Badanie poziomu drgań przynosi wymierne korzyści tylko wtedy, jeśli będzie prowadzone przy użyciu odpowiedniego przyrządu, gwarantującego powtarzalność pomiarów i umożliwiającego analizę wyników.

Wibrometr laserowy

Wibrometr laserowy wykorzystuje porównanie wiązki lasera, która odbija się od badanego elementu z zapisanym sygnałem referencyjnym. Jego działanie opiera się na wykorzystaniu zjawiska Dopplera – częstotliwość światła zmienia się w trakcie ruchu badanego elementu.

Zaletą wykorzystania modeli laserowych jest możliwość pomiaru bezdotykowego ułatwiającego badanie elementów ruchomych. Wiązka lasera umożliwia również wykorzystanie wibrometru na dużych odległościach w przypadku kontroli elementów w trudno dostępnych miejscach.

Wibrometr z przetwornikiem piezoelektrycznym

Wibrometr działający na bazie akcelerometru, czyli elementu mierzącego przyspieszenie. Czujniki przewodowe można zamontować na badanej maszynie lub urządzeniu i dzięki temu precyzyjnie określić poziom drgań. Czujniki piezoelektryczne zbudowane są np. z płytki kwarcowej, ferroelektryka, spieku ceramicznego. Czujniki te wykorzystują zjawisko odkształcenia sprężystego kryształu i pojawienia się w związku z tym ładunków elektrycznych na jego powierzchni.

Niektóre modele wibrometrów posiadają sondę magnetyczną pozwalającą na kontaktowe badanie elementów maszyn.

Wibrometr Fluke 805 FC – zastosowanie

Doskonale nadaje się do monitorowania następujących kategorii maszyn:

Chłodziarki (zespoły chłodnicze)
Wentylatory
Sterowniki chłodni kominowych
Pompy odśrodkowe
Pompy wyporowe
Sprężarki powietrza
Dmuchawy
Narzędzia maszynowe (silniki, skrzynie biegów, osie napędowe, itp.)
Obrabiarki

Fot. Wibrometr Fluke 805FC

Funkcje wibrometru Fluke 805 FC

EquipmentLog™ - umożliwia tworzenie osobnych folderów dla poszczególnych maszyn i zapisuje dane z inspekcji, które później mogą być sprawdzone przez zespół. Dzięki temu można bezpośrednio porównywać wyniki pomiarów, co umożliwia wykrywanie przyspieszonego zużycia oraz ułatwia dokonanie oceny jak szybko potrzebna jest naprawa i czy można ją przełożyć na dogodny termin.

Crest Factor Plus (CF+) - stworzony przez firmę Fluke algorytm służący do oceny stanu łożysk, który klasyfikuje łożyska w czterech stopniach.

ShareLive - połączenia wideo dostępne w aplikacji Fluke Connect, które umożliwia przesyłanie wyników pomiarowych między innymi członkami zespołu.

Dane pomiarowe - Dane z wibrometru 805 FC można też wyeksportować do szablonu Excel w komputerze w celu dokonania oceny trendów drgań ogólnych, CF+ oraz temperatury w podczerwieni. Użytkownicy mogą wyświetlać trendy w gotowych szablonach i wykresach programu Excel oraz porównywać poziom drgań całkowitych z normami ISO (10616-1, -3 i -7). Zjawiska odbierające od normy mogą być analizowane przy użyciu tabel trendów. W ten sposób użytkownik uzyskuje klarowny obraz zmian stanu łożyska i pogarszającego się stanu maszyny.

Konstrukcja czujnika - w mierniku wibracji Fluke 805 FC wyeliminowane zostały również błędy pomiarowe powodowane przez operatora. Nowatorska konstrukcja czujnika drgań zmniejsza rozbieżności pomiarów wynikające z kąta ustawienia przyrządu lub siły nacisku.

Polecane produkty:

Polecane kategorie:

Polecane akcesoria:

Jeśli uważasz, że możemy poprawić ten artykuł dzięki Tobie, prosimy o kontakt pod adresem: conrad@conrad.pl. Dziękujemy - Zespół Conrad.