Rezgésdiagnosztika

A gépek és berendezések aktuális állapotáról rezgésének felügyeletével kaphatunk átfogó képet. A rezgésdiagnosztikai eszközök a lassúnak mondható kopási folyamatok mellett a hirtelen bekövetkező szerszám-, illetve alkatrészsérülésekre vagy -törésekre is azonnal reagálnak, így a gép a nagyobb károsodások előtt, időben leállítható, ezzel jelentősen csökkentve a leállási időt és javítási költségeket.

A gépek és berendezések mindegyike a bennük található különböző forgó és mozgó alkatrészekből adódóan bizonyos mértékű rezgésnek van kitéve. A rezgési szint emelkedése a gép károsodásához vezethet (1. ábra), amely nem várt gyártási leállást, drága javítási költségeket, és a gépek állapotának megváltozását eredményezheti. Az ifm electronic a rezgésfigyelési lehetőségek széles skáláját kínálja, amellyel a felhasználók azonnal tájékoztatást kapnak a gépek állapotának megváltozásáról. Az adott alkalmazáshoz legjobban megfelelő megoldás kiválasztása számos tényezőtől, a vizsgálandó gép típusától, a felügyelni kívánt rezgési hiba jellegétől és a megvalósítandó felügyeleti szinttől függ. A továbbiakban a leggyakoribb rezgési problémák és a különböző rezgésfelügyeleti szintek rövid ismertetésével nyújt segítséget az ifm a rezgésfelügyeleti lehetőségek áttekintésében és az alkamazásokhoz legoptimálisabb érzékelő kiválasztásában.

1. ábra Alkatrészek állapotváltozásának idődiagramja

Leggyakoribb rezgési problémák

Kiegyensúlyozatlanság
A rezgési problémák egyik leggyakoribb oka a gépek kiegyensúlyozatlanságából adódik. Ilyenkor a gép egy úgynevezett „nehéz foltot” tartalmaz, amely a forgó mozgásból adódóan nem kívánatos további erőt fejt ki a berendezés különböző alkatrészeire, tengelyére, illetve csapágyaira, ezzel sok más egyéb rezgési hibát eredményezve a berendezésben. Ventilátorok esetében kiegyensúlyozatlanságot okozhatnak a lapátok sérülései vagy az azokon felhalmozódott szennyeződések is. Ez a hibajelenség egyszeres forgási sebességnél érzékelhető.

Hibás illesztés
A hibás illesztésből adódóan a tengelykapcsolóba csatlakoztatott tengelyek a forgás során fellépő ismétlődő erő hatására elgörbülnek. Ezt okozhatja a pontatlan szerelés, egyenetlen padlók, hőtágulás, nem megfelelő nyomatékkal meghúzott rögzítőelemek és helytelenül telepített tengelykapcsoló. A jelenség a gép 1×-es, 2×-es és 3×-os forgási sebességénél észlelhető.

Csapágyhiba
Csapágyhiba kialakulásával a hibajelenség azonnal nyilvánvalóvá válik a 10 kHz-ig terjedő magas frekvenciatartományban. A csapágyak külső, belső, illetve gördülő elemei hibafrekvenciájának megfigyelése általában burkológörbés és demodulációs speciális technikával történik. A hiba, amely a csapágy károsodásának súlyosbodásával már az alacsonyabb frekvenciatartományokban is jelentkezik a gép forgási sebességének és a csapágyalkatrészek hibafrekvenciájának szorzataként figyelhető meg.

Lötyögés
Ennek gyakori oka lehet a túlzottan nagy csapágyhézag, laza rögzítőcsavarok, nem megfelelő alkatrészek, korrózió vagy a szerkezet repedései. A lötyögés mértékétől függően a hibajelenség a gép forgási sebességének 10-szeres felharmonikusainál érzékelhető. Ezen probléma mind a forgó, mind a nem forgó alkatrészek rezgését okozza.

Hajtóműhiba
A hajtóműben számos probléma válthat ki rezgést üzem közben. Ilyenek például a nem ideális fogaskerék-kapcsolódások, kopott fogak, excentrikus fogaskerekek, törött fogak, rosszul illesztett fogaskerekek. A hibák nagy részét a forgási sebesség és a fogaskerekek fogszáma alapján kalkulált frekvenciák figyelésével lehet felügyelni. Számos ilyen hajtóműhiba esetén oldalsávok is megjelennek a spektrumképen a főhajtómű frekvenciahibája körül.

Szíjhajtáshiba
A szíjhajtásoknál előforduló leggyakoribb hibaforrásul a rosszul beállított szíjtárcsák, szíjrezonancia és elkopott szíjak szolgálnak. A hibajelenség a rosszul beállított szíjtárcsák vagy szíjrezonancia esetén az elsődleges és másodlagos hajtástengely 1-szeres forgási sebességénél jelentkezik. Az elkopott vagy laza szíj esetén a csúcs az övsebességnél és azok felharmonikusainál jelentkezik.

Behatások
A gépeket és berendezéseket számos eltérő behatás érheti, amelyek az alkalmazásoktól függően igen eltérő erőhatásokat hoznak létre, és különböző hibára utalnak. A forgó tengelyeknél jelentkező kisebb ütések akár a tengely, akár az alkatrészek károsodását jelezhetik. Fémmegmunkáló gépek orsófelügyeleténél a vágószerszám véletlen tárggyal történő érintkezése állapítható meg, így elkerülhetővé válik a gép és szerszámkárosodás. A behatásfelügyelet nemcsak géphiba megállapításánál adhat hasznos információt, hanem számos gyártási folyamat nyomon követésénél is, mivel láthatóvá válik, hogy adott időben adott szintű sokk keletkezett a rendszerben. Bizonyos alkalmazásoknál viszont, például mobil alkalmazásoknál, ahol számos külső hatás éri a munkagépet, a váratlanhatás-felügyelet hibás információt is szolgáltathat.

Folyadékzajok
Kavitáció akkor jön létre szivattyúkban, amikor a szivattyú szívó oldalán alacsonyabb a nyomás. Ilyenkor a járókerékről lejövő folyadék hirtelen elpárolog, ezzel vákuumbuborékot létrehozva, amely a nagyobb nyomású helyre érve hirtelen összeroskad. A kavitáció általában véletlenszerű, magasabb frekvenciájú rezgéseket vagy zajt hoz létre, amely gyakran alacsony amplitúdójú széles sávú púpként figyelhető meg a rezgési spektrumban. A spektrum legnagyobb csúcsa a lapátelhaladási frekvenciánál van, amely a lapátok számának és a forgási sebességének szorzatával egyenlő.

Dörzsölődés
A kopott alkatrészek ismétlődő erőt fejtenek ki az adott gépre az egyenetlenül kopott felületek dörzsölődése miatt. A csapágyak, fogaskerekek és szíjak kopását gyakran a nem megfelelő szerelés, gyártási hibák, túlterhelés és rossz kenés okozza. A magas rezgésszintek általában a 2 kHz és 5 kHz közötti frekvenciatartományban észlelhetők, és általában nagy amplitúdójú széles sávú púpként jelennek meg.

Rezgésmérési módszerek
A sebesség és a gyorsulás az a két leggyakoribb paraméter (2. ábra), amelyet rezgésérzékelőkkel figyelnek a forgó mozgást végző berendezések hibáinak észlelésére. A sebesség az egyetlen irányban mért sebességet jelenti, mértékegysége mm/s. A gyorsulás a sebesség megváltozását jelenti, mértékegysége g vagy mg. A két mérés közötti legfőbb különbség a vizsgálandó frekvenciatartományban van. A sebességmérés 3000 Hz frekvenciáig végezhető, és az energiát kifejtő hibák, például kiegyensúlyozatlanság, hibás illesztés vagy lötyögés felügyeletére használható. A gyorsulás mérésével már jóval nagyobb frekvenciájú, erőt kifejtő eltérések detektálhatók, mint például a csapágyhibák kezdeti szakaszában jelentkező kisebb ütések és behatások, hajtóműhiba vagy szivattyúkavitáció.

2. ábra A két leggyakoribb paraméterrel észlelhető hibák

Különböző rezgésfelügyeleti szintek

Egyszerű gépvédelmet megvalósító érzékelők
Az egyszerű gépvédelmet megvalósító érzékelők az ISO 10816 szabványnak megfelelően az összrezgésszintet mm/s-ban mérik. Ezen rezgésiszint-felügyelet speciális géphibák megállapítására nem használható, viszont olyan összrezgési szintet befolyásoló eltérések detektálhatók, amelyeket például a kiegyensúlyozatlanság, az illesztési hiba, lötyögés vagy szíjhajtáshiba okoz. Egyszerű gépvédelem megvalósítására alkalmasak a nem forgó alkatrészek felületén effektív rezgéssebességet mérő VTV rezgéstávadók, a kapcsoló és analóg kimenettel rendelkező VKV rezgésérzékelők (3. ábra), valamint kijelzővel, kapcsoló és analóg kimenettel rendelkező VNB001 kompakt rezgésérzékelő (4. ábra).

3. ábra Analóg és kapcsoló kimenettel rendelkező VKV rezgésérzékelő

4. ábra VNB001 kompakt rezgésérzékelő

Intelligens rezgésérzékelők
Az intelligens rezgésérzékelők megkönnyítik a sebesség- és gyorsulásszint felügyeletét. Ez a felügyeleti szint általában nem alkalmas egyedi géphibák detektálására, viszont a sebesség és gyorsulás felügyeletével érzékelni lehet a rezgés növekedését, amelyet a problémák szélesebb köre okoz. A korábban részletezett leggyakoribb rezgésproblémák mindegyike észlelhető ezen érzékelőkkel.

Hibaanalízis
A hibaanalízis-rendszerek beállíthatók úgy, hogy felderítsék a specifikus gépproblémákat, figyelemmel kísérve a különböző rezgésproblémákhoz tartozó egyedi hibafrekvenciákat. Ennek köszönhetően a felhasználó azonnal részletes infomációt kaphat a kialakult hibáról, ezzel hatékonyabb és célzottabb karbantartási műveletek végrehajtását lehetővé téve. A hibaanalízis-rendszer VSE001, VSE100 vagy VSE15x diagnosztikai elektronikából és a hozzá csatlakoztatott különböző kialakítású VSA és VSP gyorsulásmérőkből áll.

ifm electronic Kft.
9028 Győr, Szent Imre út 59.
Tel.: + 36 96 518 397
E-mail: Ez az e-mail-cím a szpemrobotok elleni védelem alatt áll. Megtekintéséhez engedélyeznie kell a JavaScript használatát.
www.ifm.com