Příklad diagnostiky vibrací motoru pro pracovníky závodu

Motor nemusí viditelně vibrovat, aby poškozoval ložiska, spojku nebo poháněné zařízení. Tento příklad diagnostiky vibrací motoru ukazuje, jak může tým údržby přejít od rostoucí hodnoty vibrací k praktickému rozhodnutí o opravě, aniž by vyměňoval funkční díly nebo prodlužoval odstávku.

Začněte provozními podmínkami, ne spektrem

Naměřené vibrace mají smysl pouze tehdy, jsou-li vztaženy ke skutečným provozním podmínkám stroje. Zaznamenejte otáčky motoru, zatížení, podmínky procesu, způsob upevnění, typ spojky a místa měření. Motor běžící při 1,780 RPM má frekvenci otáčení přibližně 29.7 Hz neboli 1,780 cyklů za minutu. Tyto otáčky slouží jako referenční bod pro interpretaci dat.

Měřte vibrace na ložiskových tělesech na straně pohonu i na opačné straně, a to ve vodorovném, svislém i axiálním směru. Rychlost vibrací se obvykle hodí k posouzení celkového stavu stroje a běžných závad souvisejících s frekvencí otáčení. Zrychlení a vysokofrekvenční obálková analýza jsou užitečnější při podezření na závadu valivého ložiska. Důležitá je také teplota, zvuk a vizuální kontrola. Analýza vibrací pomáhá zúžit okruh možných příčin, neměla by však nahrazovat základní mechanickou kontrolu.

Základní měření je stejně cenné jako aktuální údaj. Pokud tentýž motor obvykle dosahuje rychlosti vibrací 0.08 palce za sekundu a nyní je na hodnotě 0.31 palce za sekundu, zaslouží si tato změna pozornost, i když nebyl překročen obecný alarmový limit. Přípustné limity se liší podle velikosti motoru, tuhosti základu, důležitosti stroje a normy používané v daném provozu.

Příklad diagnostiky vibrací motoru: motor čerpadla se spojkou

Představme si motor o výkonu 40 HP a otáčkách 1,800 RPM, který přes pružnou spojku pohání odstředivé čerpadlo. Čerpadlo zůstává v provozu, ale obsluha hlásí nový nízkofrekvenční hukot a pracovníci údržby během dvou týdnů zaznamenají nárůst celkových vibrací na straně pohonu motoru. Proud motoru, výtlačný tlak i průtok se drží přibližně na běžných hodnotách.

Technik provede měření za obvyklého procesního zatížení čerpadla. Nejvyšší celková rychlost vibrací je na ložiskovém tělese motoru na straně pohonu:

| Místo měření | Celková rychlost vibrací | Hlavní charakteristika |
|---|---:|---|
| Motor na straně pohonu, vodorovně | 0.31 in/s | Výrazná složka 1x otáček |
| Motor na straně pohonu, svisle | 0.27 in/s | Výrazná složka 1x a menší 2x |
| Motor na straně pohonu, axiálně | 0.24 in/s | Zvýšená složka 1x a 2x |
| Motor na opačné straně, vodorovně | 0.12 in/s | Mírná složka 1x otáček |
| Čerpadlo, vnitřní ložisko, axiálně | 0.22 in/s | Zvýšená složka 1x a 2x |

Spektrum ukazuje dominantní špičku na frekvenci 1x otáček, přibližně 1,780 CPM, a výraznou druhou harmonickou 2x. Axiální hodnoty jsou mnohem vyšší než historické hodnoty motoru a zvýšené na obou stranách spojky. Údaje z obálkové analýzy ložisek neukazují zřetelné frekvence závad ložisek a chybí také širokopásmová vysokofrekvenční energie, která by naznačovala pokročilé problémy s mazáním nebo povrchem ložiska.

Prvním podezřením může být nevyváženost rotoru, protože dominuje frekvence 1x otáček. Takový závěr by však byl neúplný. Nevyváženost obvykle vyvolává nejsilnější odezvu v radiálním směru, často s čistou špičkou 1x a stabilní fází. V tomto případě ukazují axiální odezva a složka 2x spíše na nesouosost spojky.

Po odpojení a zajištění zařízení tým zkontroluje spojku a zjistí opotřebené elastomerové prvky a viditelné nánosy zbytků provozní látky kolem základny čerpadla. Kontrola laserovým přístrojem potvrdí rovnoběžnou odchylku 0.008 palce a úhlovou nesouosost 0.006 palce na palec. Pružná spojka po určitou dobu tuto odchylku kompenzovala, ale její opotřebené prvky už přenášené síly netlumily.

Oprava zahrnuje očištění základu, odstranění měkké patky pod jednou patkou motoru, výměnu prvků spojky a přesné vyrovnání po zohlednění potrubí a tepelné roztažnosti. Po opětovném spuštění klesne rychlost vibrací motoru na straně pohonu ve vodorovném směru na 0.09 in/s a axiální hodnota na 0.07 in/s. Špička 2x už není významná.

Tento výsledek potvrzuje diagnózu spolehlivěji než samotné původní spektrum. Po opravě vždy znovu změřte vibrace za srovnatelných provozních podmínek. Pokud zůstávají zvýšené, původní závada mohla být jen jednou z příčin problému.

Co vám charakter vibrací napovídá

Jediná frekvence vibrací málokdy poskytne konečnou odpověď. O tom, zda je třeba zasáhnout, rozhoduje směr vibrací, harmonické složky, fázový vztah, změny provozních podmínek a fyzická kontrola.

Výrazná špička 1x spolu se silnými radiálními vibracemi často ukazuje na nevyváženost, excentricitu, ohnutou hřídel nebo sílu vyvolanou procesem. U stroje s přímým spojením nejprve zkontrolujte nánosy na ventilátoru, poškození oběžného kola čerpadla nebo změnu vyvážení, než naplánujete vyvažování. Vyvažování rotoru při uvolněném základu nebo nesouosé spojce může příznak krátkodobě zmírnit, aniž by odstranilo příčinu.

Vysoké axiální vibrace na frekvencích 1x a 2x jsou častým příznakem nesouososti, zejména u sestav motoru a čerpadla spojených spojkou. Úhlová nesouosost má tendenci zvyšovat axiální síly. Rovnoběžná odchylka může také vyvolat značné radiální vibrace. Přesný charakter závisí na tuhosti spojky, otáčkách hřídele, stavu základu a rozsahu pohybu stroje při dosažení provozní teploty.

Více harmonických složek otáček, například 1x, 2x, 3x a vyšší, často svědčí o mechanické vůli. Zkontrolujte upevňovací šrouby, popraskanou zálivku, měkkou patku, uložení ložiska a nosné konstrukce. Uvolněný motor může také vytvářet zavádějící vzorce vibrací připomínající nevyváženost nebo nesouosost.

Závady ložisek se projevují jinak. S postupujícím poškozením se mohou objevit ložiskové frekvence a vysokofrekvenční rázy. Problémy s mazáním mohou zvýšit vysokofrekvenční vibrace ještě před vznikem zřetelné frekvence závady. Výměna ložisek pouze proto, že motor vibruje, však může zbytečně spotřebovat čas i skladové zásoby, pokud je skutečnou příčinou nesouosost, znečištění nebo nestabilní základ.

Než objednáte díly, ověřte závadu

Na základě údajů o vibracích vytvořte předpoklad o potřebné opravě a pak ho ověřte přímou kontrolou. V příkladu čerpadla spojeného spojkou byly správnými dalšími kroky kontrola souososti, stavu spojky, měkké patky a základu. Termografická kontrola a kontrola proudu motoru doplnily užitečný kontext, ale ani jedna z nich by sama o sobě nesouosost nepotvrdila.

Pokud se vibrace výrazně mění se zatížením, nejprve prověřte poháněný stroj a proces. Čerpadlo provozované daleko od bodu nejlepší účinnosti, kavitace, proměnlivé napnutí řemene, problémy s převody nebo omezený průtok vzduchu mohou přenášet vibrace zpět do motoru. Pokud se vibrace objevují i při odpojeném motoru, pravděpodobnější příčinou je samotný motor, jeho upevnění, ventilátor nebo rotor.

Další míru jistoty může přinést fázová analýza. Například nevyváženost obvykle vytváří opakovatelný fázový vztah na frekvenci 1x. Vůle může způsobovat nestabilní fázi a měnící se amplitudy. Fázová analýza vyžaduje konzistentní místa měření a spolehlivou referenci otáčkoměru, proto je nejpřínosnější, když má tým potřebné vybavení i školení k jejímu správnému provedení.

Převeďte diagnózu na plán odstávky

Rozhodnutí o opravě závisí na závažnosti, vývoji hodnot, důležitosti stroje a dostupnosti záložního zařízení. Mírný a stabilní nárůst vibrací u nekritického ventilátoru může být důvodem k plánovanému sledování. Rychle rostoucí axiální vibrace u výrobního čerpadla bez záložní jednotky by měly vést k naplánovanému zásahu dříve, než se poškození spojky rozšíří na ložiska, těsnění nebo hřídele.

Před demontáží součástí zaznamenejte údaje ze štítku motoru, velikost kostry, rozměry hřídele, způsob upevnění, katalogové číslo spojky a čísla ložisek. U staršího zařízení je přesná identifikace obzvlášť důležitá. Výroba motorů a souvisejících dílů pro údržbu, opravy a provoz může skončit dlouho před vyřazením zařízení, které pohánějí.

Je-li nutná výměna, ověřte elektrické parametry, typ krytí, provozní činitel, otáčky, způsob upevnění, provedení hřídele a požadavky aplikace. Neřiďte se pouze výkonem. Used Industrial Parts pomáhá týmům údržby shánět nové, použité i zastaralé průmyslové vybavení, když je kvůli časovému tlaku odstávky potřeba přesná nebo kompatibilní náhrada.

Účinný program sledování vibrací nekončí poklesem naměřené hodnoty. Uložte měření po opravě jako novou referenci a při příštím pravidelném měření znovu zkontrolujte trend. Díky tomuto záznamu dokáže další technik rychleji přejít od neobvyklého zvuku nebo zvýšené hodnoty k opravě, která udrží výrobní linku v provozu.