Każdy, kto kiedykolwiek prowadził samochód, wie, że wibracje często są oznaką usterki. Niezależnie od tego, czy chodzi o nieznany hałas, drżenie czy grzechotanie, istnieją powody, by podejrzewać, że coś nie jest całkiem w porządku i trzeba skonsultować się z mechanikiem. To samo dotyczy maszyn przemysłowych, gdzie nietypowe drgania mogą być poważnym sygnałem ostrzegawczym. W tym numerze Jonathan Wilkins, dyrektor dostarczającej części z zakresu automatyki przemysłowej firmy EU Automation, wyjaśnia, jak analiza drgań może pomagać w ocenie kondycji posiadanego wyposażenia.

Analiza drgań polega na pomiarze poziomów i częstotliwości drgań urządzeń wirujących, a następnie wykorzystaniu tych informacji do określenia warunków pracy maszyny i jej komponentów. Zasada, na której opiera się analiza drgań, jest prosta — obracające się elementy każdej maszyny generują drgania o określonych częstotliwościach, które można mierzyć za pomocą urządzenia zwanego przyspieszeniomierzem (akcelerometrem).

Przyspieszeniomierz wysyła sygnał napięciowy proporcjonalny do amplitudy i częstotliwości drgań — sygnał ten jest następnie podawany do kolektora danych, który zapisuje go w postaci przebiegu czasowego (amplituda w funkcji czasu), szybkiej transformaty Fouriera (amplituda w funkcji częstotliwości) lub w obydwu tych formach. Wynik jest następnie analizowany przez specjalistę ds. analizy drgań lub inteligentny algorytm i porównywany z parametrami podanymi przez producenta oryginalnego sprzętu (OEM). Wzrost amplitudy drgań sygnalizuje problem z obrotowymi elementami maszyny.

Analizę drgań można stosować w różnych maszynach i narzędziach posiadających elementy obrotowe — takich jak m.in. silniki, pompy, sprężarki czy turbiny — a gromadzone dane mogą pozwolić na wykrycie usterek takich jak niewspółosiowość, luźne śruby, wygięte wały czy niewystarczające smarowanie. W rezultacie analiza drgań może okazać się niezwykle przydatna w przewidywaniu uszkodzeń, planowaniu odpowiednich napraw i wymianie uszkodzonych części przed wystąpieniem katastrofy. Ale w jaki sposób możemy w pełni wykorzystać tę technologię?

Gromadzenie kompleksowych danych

Najpierw trzeba wybrać odpowiedni przyspieszeniomierz i prawidłowo go zamontować. Przyspieszeniomierze są mocowane do maszyny za pomocą śrub lub magnesu ─ dla każdego elementu wyposażenia należy dobrać odpowiedni czujnik, kabel, złącze i technikę montażu. W niektórych przypadkach czujniki i złącza muszą na przykład być w stanie wytrzymać trudne warunki przemysłowe, aby dokładnie mierzyć drgania i dostarczać wiarygodnych danych.

Ponadto zawsze ważne jest uzyskanie pełnego widma sygnatury drgań we wszystkich trzech osiach: poziomej, pionowej i osiowej — na obu końcach maszyny i napędzanych urządzeń. Niekiedy personel zajmujący się konserwacją tego nie robi, ale takie podejście może skutkować brakiem możliwości wykrycia przez producenta problemów technicznych występujących tylko na jednej osi. W związku z tym ważne jest, aby sprawdzić wszystkie trzy osie w celu wykrycia, który z przyspieszeniomierzy sygnalizuje problem.

Poleganie na wykwalifikowanym personelu

W przeszłości specjaliści ds. analizy drgań musieli przeszukiwać pełne spektrum drgań maszyny, aby identyfikować częstotliwości, przy których były one wyższe, a następnie sprawdzać wykres, na podstawie którego dopasowywali szczyty drgań do ich najbardziej prawdopodobnych przyczyn. Procedura ta pozwalała analitykom na zdobywanie „wyczucia” w zakresie tego, jak powinna wibrować prawidłowo funkcjonująca maszyna.

Najnowsze akcelerometry posiadają więcej funkcji automatycznych, co sprawia, że analiza drgań jest szybsza i bardziej precyzyjna. Wciąż jednak potrzebny jest wyszkolony technik lub inżynier kompetentny w dziedzinie wibracji maszyn z częściami obrotowymi, którego zadaniem jest rozpoznawanie danych dostarczanych przez przyspieszeniomierz.  Gdy operator prawidłowo zinterpretuje dane i zidentyfikuje problem, można zamówić potrzebne części zamienne, kontaktując się z dostawcą części automatyki, a następnie zaplanować niezbędne naprawy.

W naszych samochodach dziwne dźwięki lub nieznane wibracje mogą świadczyć o występowaniu problemu, ale jeśli zauważymy je na czas, możemy interweniować, minimalizując uszkodzenia, a być może nawet zapobiegając wypadkowi. Podobnie, analiza drgań może pomóc producentom zrozumieć, kiedy stan maszyny się pogarsza, pozwalając na natychmiastowe podjęcie stosownych działań. Jeśli będą się one wiązać z zamówieniem części zamiennych, zawsze chętnie pomożemy.

Źródło: EMT Systems