Měření vibrací a diagnostika strojů

Již řadu let se měření vibrací strojů a průmyslových zařízení používá pro sledování jejich stavu a plánovanou údržbu. Především v souvislosti s rychlým rozvojem měřicí techniky, miniaturizací speciálních elektronických obvodů a tím i měřicích přístrojů samotných, se vibrační diagnostika stává běžným prostředkem ochrany strojů a prevence jejich závažných závad.

Proč měřit mechanické vibrace ?
Mechanické vibrace strojů jsou uznávaným a spolehlivým indikátorem stavu stroje s vysokou vypovídací schopností. Příčin zvýšených mechanických vibrací strojů je celá řada, mezi nejdůležitější a nejčastěji se vyskytující patří:
• Nevyvážené rotující hmoty a nesouosé spojky
• Uvolněné, resp. poškozené uložení stroje a s tím související změna vzájemné polohy
• Poškozená ložiska, závady na ozubených i řemenových převodech a řada dalších.
Úkolem vibrační diagnostiky je, na základě speciálních měření odhalovat příčiny zhoršeného stavu stroje, určovat nápravná opatření a preventivně kontrolovat vibrační stav strojů.
Mezi stavem stroje resp. jeho konstrukčních částí a hladinou vibrací je úzká spojitost. Pomocí vhodné měřicí techniky lze provádět řadu jednoduchých i složitějších měření, která umožní posoudit stav stroje z různých hledisek.
Základem cílevědomého sledování stavu strojů je tzv. pravidelná pochůzková diagnostika. Předmětem pochůzkové diagnostiky jsou především stroje, které nejsou vybaveny zabezpečovacím systémem pro trvalé monitorování vibrací, ale přesto je důležitá znalost jejich stavu. Sledovány však mohou být doplňkově i stroje s trvalým monitorováním, které obvykle poskytuje pouze globální informace o mohutnosti vibrací.
Typickými znaky pochůzkové diagnostiky jsou:
 Pravidelná měření celého strojního parku provozovatele nebo jen vybraných důležitých strojů, s cílem průběžně získávat pro pracovníky údržby informace o jejich stavu, tak aby se předešlo nečekaným haváriím a výpadkům ve výrobě a na jejichž základě mohou jejich údržbu plánovat. Taková pravidelná měření jsou součástí tzv. preventivní údržby strojů a zařízení.
 Tato měření se provádí pomocí datasběrače, což je přístroj s předem naprogramovanou měřicí trasou, který ukládá výsledky měření do paměti, odkud jsou posléze převedeny do počítače a v něm archivovány a vyhodnocovány.
 Opakovaným měřením na vyznačených měřicích bodech vybraných strojů se získávají nejen informace o jejich aktuálním stavu, ale postupně i trendy měřených veličin, které umožňují přehledně sledovat jejich vývoj a porovnávat je s normou určenými mezními hodnotami.
 Perioda opakování pochůzkových měření může být různá a dle charakteru strojů a provozu se obvykle pohybuje v rozsahu od jednoho týdne do tří měsíců.
 Pochůzkovým měřením se obvykle sleduje:
• mohutnost vibrací (vyhodnocení stavu stroje podle příslušných norem) a stav valivých ložisek
• frekvenční spektra v rozsahu vhodně zvoleném dle pracovních otáček stroje, pro poskytnutí základních informací při krátké době měření

Výše uvedená měření poskytují odpověď na otázku, zda stroj vyhovuje požadavkům, kladeným na něj příslušnou normou nebo předpisem provozovatele. Pomocí datasběrače je možné během jednoho dne provést měření na značném počtu strojů.
V případě zjištění nevyhovujícího stavu se poznatky získané při pochůzkovém měření mohou stát východiskem pro složitější úkony, které umožní přesněji usuzovat na příčinu zvýšených vibrací a tyto následně odstranit.
V závislosti na požadovaném rozsahu měřicích úloh může být zapotřebí již poněkud složitější měřicí technika, vybavená speciálními funkcemi. Jedná se především o tato měření:
• Podrobná frekvenční analýza mechanických vibrací a obálková analýza pro přesnější identifikaci závad valivých ložisek a ozubených převodů
• Širokopásmová měření vibrací v závislosti na otáčkách stroje (rozběhy, doběhy)
• Úzkopásmová (selektivní) měření vibrací na vybraných frekvenčních složkách v závislosti na otáčkách stroje
• Určování přenosových funkcí mechanických soustav rázovým kladívkem nebo budičem vibrací s proměnlivou budicí frekvencí
Takto získané výsledky pak vedou k nápravným opatřením, mezi která patří především:
Provozní vyvažování
Provozní vyvažování rotorů umožňuje vyvážení především tuhých rotorů bez nutnosti jejich demontáže a přepravy ke klasickému vyvažovacímu stroji. Prakticky jedinou nutnou podmínkou pro provozní vyvažování je přístup k vyvažovacím rovinám, ve kterých budou upevněny vyvažovací hmoty. Tato podmínka bývá splněna u většiny běžných strojů (ventilátory, dmychadla, řemenice elektromotorů, větrné třídiče, mlýny, drtiče, obráběcí stroje a pod.). Provozní vyvažování je výhodné především u těch strojů, u kterých dochází k opakovanému vzniku nevývahy již z principu jejich činnosti (nerovnoměrné mechanické opotřebení abrazivním materiálem, vysokou teplotou, chemickou korozí atd.).
Ustavování spojek
Obdobně jako provozní vyvažování, patří i ustavení nesouosých spojek k častým úkolům údržby. Rychlé, přesné a pohodlné vyrovnávání spojek umožňuje systém pracující na základě měření odchylek speciálním snímačem a laserovým paprskem. Ve srovnání s "klasickými metodami" kontroly spojek (spárové měrky, číselníkové indikátory) přináší laserový systém výrazné zvýšení přesnosti a úsporu času.
Trvalá (on-line) ochrana strojů před nebezpečnými stavy
Pravidelná pochůzková měření vibrací jsou osvědčeným prostředkem pro snížení rizika vzniku neočekávané závady, případně havárie stroje, zcela však těmto jevům zabránit nemohou. Proto jsou důležité stroje osazovány zabezpečovacími přístroji (případně systémy) pro trvalé sledování, jejichž úkolem je rychle reagovat na nepřípustné zvýšení vibrací.
Podle typu sledovaného stroje se může jednat o relativně jednoduchá, jedno- nebo dvoukanálová zařízení, jejichž úkolem je, v závislosti na jejich konkrétním nastavení, pouze podání výstrahy, případně odstavení stroje při překročení mezních hodnot.
Na druhém konci rozsáhlé palety těchto zařízení pak stojí vícekanálové zabezpečovací systémy, vhodné pro trvalé monitorování velkých strojích celků, vybavené řadou speciálních funkcí, s možností ukládání a archivace měřených dat na PC. Především u velkých elektrárenských turbosoustrojí jsou tyto systémy vybavovány ještě tzv. diagnostickou nadstavbou, která pak disponuje specializovaným software pro hloubkovou analýzu dat, snímaných v reálném čase. Diagnostik tak získává podrobné informace o chování sledovaného zařízení v různých provozních režimech, tedy v celém rozsahu otáček mezi protáčením a provozními otáčkami (rozběh, doběh, s tím spojené přechody přes kritické otáčky), při ustálených provozních stavech s různými výkony a to současně a na větším počtu měřicích míst. Jako pomocné veličiny jsou snímány i stejnosměrné signály (výkon, teploty). Veškerá diagnostická data jsou promyšleně archivována, systém ohlašuje překročení specifických mezí, takže vznik určité závady je možno již v časném stádiu rozpoznat a zpětně vysledovat.

Závěrem lze konstatovat, že výše popsané metody a prostředky vibrační diagnostiky a s ní spojená preventivní i trvalá ochrana strojních zařízení se staly běžnou a nedílnou součástí moderních metod řízení průmyslových celků.

Ing. Zdeněk Lorenc

Späť

Najčítanejšie

Skalár III OS – ultra přesné měření

Prvním krokem k úsporám teplé vody (TV) v domě, je nezbytné, co nejpřesněji změřit její spotřebu. Česká společnost ULITEP, spol. s.r.o., ve spolupráci se společností Hydrometer GmbH, představuje vlastní výrobek, měřicí sestavu Skalár III OS s přesností do 1 %. VIAC

ULITEP

Automatické kotle na pelety ATMOS představují moderní vytápění

Automatické kotle na pelety dnes přestavují moderní způsob vytápění rodinných domů a jiných objektů. Kotle určené pro topení peletami s hořáky na pelety ATMOS A25 nebo A45 mají hodně společného s topením zemním plynem nebo topným olejem. VIAC

ATMOS


Energeticky úsporné, teplé, cenovo dostupné  suché podlahové kúrenie
Zdravá, prírodná alternatíva podlahy v podobe keramickej dlažby CREATON so sebou prináša množstvo výhod: úspora energie, nízka váha - len 38,25 kg/m2, hrúbka dlažby len 2 cm, použiteľnosť už po 48 hodinách, rýchlosť pokládky, jednoduchý perodrážkový systém, ktorý môže realizovať iba jeden človek a dokonca laik. VIAC

FA-BRICK