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.

Wibrometr VOLTCRAFT VBM-85

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

 

Wibrometr Fluke 805FC

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: [email protected]. Dziękujemy - Zespół Conrad.