Esimerkki moottorin tärinän diagnosoinnista tuotantolaitoksen tiimeille

Moottorin ei tarvitse täristä silmin nähden vaurioittaakseen laakereitaan, kytkintään tai käytettävää laitetta. Tämä moottorin tärinän vianmääritysesimerkki näyttää, miten kunnossapitotiimi voi edetä kasvavasta tärinäarvosta käytännölliseen korjauspäätökseen vaihtamatta kunnossa olevia osia tai pidentämättä seisokkia.

Aloita käyttöolosuhteista, älä spektristä

Tärinäarvo merkitsee jotakin vain, kun se yhdistetään koneen todelliseen käyttötilanteeseen. Kirjaa moottorin nopeus, kuormitus, prosessin tila, kiinnitystapa, kytkimen tyyppi sekä mittauskohdat. Nopeudella 1 780 RPM käyvä moottori pyörii noin 29,7 Hz:n taajuudella eli 1 780 kierrosta minuutissa. Käyntinopeus toimii tietojen tulkinnan vertailukohtana.

Mittaa tärinä käyttö- ja vastakäyttöpään laakeripesistä vaaka-, pysty- ja aksiaalisuunnassa. Nopeusvärähtely on yleensä hyödyllinen koneen yleiskunnon ja tavallisten käyntinopeuteen liittyvien vikojen tunnistamisessa. Kiihtyvyys ja korkeataajuinen verhokäyräanalyysi ovat hyödyllisempiä, kun epäillään vierintälaakerin vikaa. Myös lämpötila, ääni ja silmämääräinen tarkastus ovat tärkeitä. Tärinäanalyysi rajaa mahdollisia syitä, mutta se ei korvaa mekaanisia perustarkastuksia.

Lähtötaso on yhtä arvokas kuin nykyinen mittaustulos. Jos saman moottorin nopeusvärähtely on tavallisesti 0.08 tuumaa sekunnissa ja nyt 0.31 tuumaa sekunnissa, muutos vaatii huomiota, vaikka yleistä hälytysrajaa ei olisi ylitetty. Hyväksymisrajat vaihtelevat moottorin koon, perustuksen jäykkyyden, koneen kriittisyyden ja laitoksessa käytettävän standardin mukaan.

Moottorin tärinän vianmääritysesimerkki: pumppua käyttävä moottori

Tarkastellaan 40 HP:n, 1 800 RPM:n moottoria, joka käyttää keskipakopumppua joustokytkimen välityksellä. Pumppu on edelleen käytössä, mutta käyttäjät ilmoittavat uudesta matalataajuisesta hurinasta ja kunnossapito havaitsee, että moottorin käyttöpuolen kokonaisvärähtely on kasvanut kahden viikon aikana. Moottorivirta, poistopaine ja virtaus pysyvät lähes normaaleina.

Teknikko kerää mittausarvot pumpun käydessä tavallisella prosessikuormallaan. Kokonaisnopeusvärähtely on suurin moottorin käyttöpuolen laakeripesässä:

| Mittauskohta | Kokonaisnopeusvärähtely | Pääasiallinen kuvio |
|---|---:|---|
| Moottorin käyttöpuoli, vaakasuunta | 0.31 in/s | Voimakas 1x-käyntinopeus |
| Moottorin käyttöpuoli, pystysuunta | 0.27 in/s | Voimakas 1x ja pienempi 2x |
| Moottorin käyttöpuoli, aksiaalisuunta | 0.24 in/s | Kohonnut 1x ja 2x |
| Moottorin vastakäyttöpuoli, vaakasuunta | 0.12 in/s | Lievä 1x-käyntinopeus |
| Pumpun sisempi laakeri, aksiaalisuunta | 0.22 in/s | Kohonnut 1x ja 2x |

Spektrissä näkyy hallitseva huippu käyntinopeudella 1x, noin 1 780 CPM, sekä selvä toinen harmoninen taajuudella 2x. Aksiaalisuuntaiset mittausarvot ovat paljon moottorin aiempia arvoja suurempia, ja ne ovat koholla kytkimen molemmilla puolilla. Laakerin verhokäyrädata ei osoita selkeitä laakerivikataajuuksia, eikä laajakaistaista korkeataajuista energiaa, joka viittaisi pitkälle edenneeseen voitelu- tai laakeripintavaurioon.

Ensimmäinen ajatus saattaa olla roottorin epätasapaino, sillä käyntinopeuden 1x-komponentti on hallitseva. Se ei kuitenkaan riitä selitykseksi. Epätasapaino tuottaa yleensä voimakkaimman vasteen säteittäissuunnassa, tavallisesti selkeänä 1x-huippuna ja vakaana vaiheena. Tässä tapauksessa aksiaalinen vaste ja 2x-komponentti viittaavat suoremmin kytkimen linjausvirheeseen.

Jännitteettömäksi tekemisen jälkeen tiimi tarkastaa kytkimen ja havaitsee kuluneet elastomeeriosat sekä näkyvää prosessijäämien kertymää pumpun jalustan ympärillä. Laserkohdistustarkastus vahvistaa 0.008 tuuman rinnakkaissiirtymän ja 0.006 tuuman kulmavirheen tuumaa kohden. Joustokytkin oli kompensoinut virhettä jonkin aikaa, mutta kuluneet osat eivät enää hallinneet välittyviä voimia.

Korjaukseen kuuluu jalustan puhdistus, yhden moottorin jalan pehmeän jalan korjaaminen, kytkimen osien vaihto sekä tarkkuuskohdistus putkiston ja lämpölaajenemisen vaikutusten tarkistamisen jälkeen. Uudelleenkäynnistyksen jälkeen moottorin käyttöpuolen vaakasuuntainen nopeusvärähtely laskee arvoon 0.09 in/s ja aksiaalinen arvo arvoon 0.07 in/s. 2x-huippu ei enää ole merkittävä.

Tulos vahvistaa diagnoosin luotettavammin kuin alkuperäinen spektri yksinään. Korjauksen jälkeen on aina tehtävä uudet mittaukset vastaavissa käyttöolosuhteissa. Jos tärinä pysyy koholla, alkuperäinen vika on saattanut olla vain osa ongelmaa.

Mitä tärinäkuvio kertoo

Yksi tärinätaajuus harvoin antaa lopullista vastausta. Tärinän suunta, harmoniset taajuudet, vaiheiden välinen suhde, käyttötilanteen muutokset ja fyysinen tarkastus ratkaisevat, onko kuvion perusteella syytä toimia.

Voimakas 1x-huippu ja suuri säteittäinen tärinä viittaavat usein epätasapainoon, epäkeskeisyyteen, taipuneeseen akseliin tai prosessivoimaan. Tarkasta suorakytketyssä koneessa tuulettimen likaantuminen, pumpun juoksupyörän vaurio tai muuttunut tasapainotustila ennen tasapainotuksen suunnittelua. Roottorin tasapainotus löysän jalustan tai virheellisesti kohdistetun kytkimen jäädessä paikalleen voi lievittää oiretta hetkeksi korjaamatta sen lähdettä.

Suuri aksiaalinen tärinä taajuuksilla 1x ja 2x on yleinen linjausvirheen merkki erityisesti moottorin ja pumpun kytketyissä järjestelmissä. Kulmavirhe kasvattaa yleensä aksiaalivoimia. Rinnakkaissiirtymä voi aiheuttaa myös huomattavaa säteittäistä tärinää. Tarkka kuvio riippuu kytkimen jäykkyydestä, akselin nopeudesta, perustuksen kunnosta ja koneen liikkeistä käyttölämpötilassa.

Useat käyntinopeuden harmoniset taajuudet, kuten 1x, 2x, 3x ja niitä korkeammat, viittaavat usein mekaaniseen väljyyteen. Tarkasta kiinnityspultit, halkeillut juotoslaasti, pehmeä jalka, laakerin sovite ja rakenteiden tuet. Löysällä oleva moottori voi myös tuottaa harhaanjohtavia tärinäkuvioita, jotka muistuttavat epätasapainoa tai linjausvirhettä.

Laakeriviat käyttäytyvät eri tavoin. Vaurion edetessä laakeritaajuuksia ja korkeataajuisia iskuja voi ilmetä. Voiteluongelmat voivat kasvattaa korkeataajuista tärinää ennen selkeän vikataajuuden ilmaantumista. Laakereiden vaihtaminen pelkän moottorin tärinän vuoksi voi kuitenkin hukata aikaa ja varastoa, jos taustalla on linjausvirhe, likaantuminen tai epävakaa perustus.

Varmista vika ennen osien tilaamista

Käytä tärinädataa korjaushypoteesin muodostamiseen ja varmista se sitten suorilla tarkastuksilla. Pumppuesimerkissä seuraaviksi oikeiksi toimiksi osoittautuivat linjauksen, kytkimen kunnon, pehmeän jalan ja jalustan tarkastus. Lämpökuvaus ja moottorivirran tarkistus antoivat hyödyllistä lisätietoa, mutta kumpikaan ei yksin olisi vahvistanut linjausvirhettä.

Jos tärinä muuttuu voimakkaasti kuormituksen mukaan, tutki ensin käytettävää konetta ja prosessia. Pumpun käyttö kaukana parhaan hyötysuhteen toimintapisteestä, kavitaatio, hihnan kireyden vaihtelu, vaihdeviat tai ilmavirran rajoitukset voivat välittää tärinää takaisin moottoriin. Jos tärinää esiintyy moottorin käydessä ilman kytkentää, todennäköisempi lähde on moottori, kiinnitys, tuuletin tai roottori.

Vaihetiedot voivat lisätä varmuutta. Esimerkiksi epätasapaino tuottaa tyypillisesti toistettavan vaiheiden välisen suhteen taajuudella 1x. Väljyyden yhteydessä vaihe voi olla epävakaa ja amplitudit vaihdella. Vaiheanalyysi edellyttää yhdenmukaisia mittauskohtia ja luotettavaa kierrosnopeusanturin viitettä, joten siitä on eniten hyötyä, kun tiimillä on laitteet ja koulutus mittausten oikeaoppiseen keräämiseen.

Muuta diagnoosi seisokkisuunnitelmaksi

Korjauspäätös riippuu vian vakavuudesta, kehityssuunnasta, koneen kriittisyydestä ja varakapasiteetista. Pieni ja vakaa tärinän kasvu ei-kriittisessä tuulettimessa voi edellyttää vain suunniteltua seurantaa. Tuotantopumpun nopeasti kasvava aksiaalinen tärinä ilman varalaitetta taas antaa aihetta ajoittaa huoltotoimenpide ennen kuin kytkimen vauriot leviävät laakereihin, tiivisteisiin tai akseleihin.

Kirjaa moottorin arvokilven tiedot, runkokoko, akselin mitat, kiinnitystapa, kytkimen osanumero ja laakerinumerot ennen osien irrottamista. Täsmällinen tunnistaminen on erityisen arvokasta vanhojen laitteiden kohdalla. Moottorien ja niihin liittyvien MRO-osien valmistus voidaan lopettaa kauan ennen kuin niitä käyttävät prosessilaitteet poistetaan käytöstä.

Kun vaihto on tarpeen, varmista sähköarvot, kotelointiluokka, käyttökerroin, nopeus, kiinnitys, akselirakenne ja käyttökohteen vaatimukset äläkä valitse moottoria pelkän tehon perusteella. Used Industrial Parts auttaa kunnossapitotiimejä hankkimaan uusia, käytettyjä ja valmistuksesta poistuneita teollisuuslaitteita, kun tarkkaa tai yhteensopivaa korvaavaa osaa tarvitaan tiukan seisokkiaikataulun puitteissa.

Hyvä tärinäohjelma ei pääty siihen, että mittausarvo laskee. Tallenna korjauksen jälkeiset mittaukset uudeksi vertailutasoksi ja tarkista trendi seuraavalla mittauskierroksella. Näin seuraava teknikko pääsee nopeammin epätavallisesta äänestä tai kohonneesta mittausarvosta korjaukseen, joka pitää tuotantolinjan käynnissä.