Eksempel på diagnose av motorvibrasjoner for driftsteam

En motor trenger ikke å riste synlig for å skade lagrene, koblingen eller det drevne utstyret. Dette eksemplet på vibrasjonsdiagnostikk av en motor viser hvordan et vedlikeholdsteam kan gå fra en økende vibrasjonsmåling til en praktisk beslutning om reparasjon uten å skifte ut deler som fungerer eller forlenge driftsstansen.

Begynn med driftsforholdene, ikke frekvensspekteret

En vibrasjonsmåling sier bare noe når den ses i sammenheng med maskinens faktiske driftsforhold. Registrer motorhastighet, belastning, prosessforhold, monteringsoppsett, koblingstype og målepunktene. En motor som går med 1 780 o/min, har en rotasjonsfrekvens på omtrent 29,7 Hz, eller 1 780 sykluser per minutt. Denne hastigheten blir referansepunktet for tolkningen av dataene.

Ta målinger ved lagerhusene i drivenden og motsatt ende, i horisontal, vertikal og aksial retning. Hastighet er generelt nyttig for å vurdere maskinens generelle tilstand og vanlige feil knyttet til rotasjonshastigheten. Akselerasjon og høyfrekvent enveloping er mer nyttig når det er mistanke om feil i et rullelager. Temperatur, lyd og visuell inspeksjon er fortsatt viktig. Vibrasjonsanalyse bidrar til å avgrense årsaken, men bør ikke erstatte grunnleggende mekaniske kontroller.

Referansemålingen er like verdifull som den aktuelle målingen. Hvis den samme motoren vanligvis går med en hastighetsvibrasjon på 0,08 tommer per sekund og nå ligger på 0,31 tommer per sekund, bør endringen undersøkes selv om en generell alarmgrense ikke er overskredet. Akseptgrenser varierer med motorstørrelse, fundamentets stivhet, maskinens kritikalitet og standarden anlegget bruker.

Eksempel på vibrasjonsdiagnostikk av en motor: En motor med koblet pumpe

Tenk deg en motor på 40 hk og 1 800 o/min som driver en sentrifugalpumpe via en fleksibel kobling. Pumpen er fortsatt i drift, men operatørene melder om en ny lavfrekvent summelyd, og vedlikeholdspersonellet finner at den samlede vibrasjonen ved motorens drivende har økt i løpet av to uker. Motorstrøm, utløpstrykk og gjennomstrømning ligger fortsatt nær normalen.

Teknikeren tar målinger mens pumpen går med vanlig prosessbelastning. Den samlede hastighetsvibrasjonen er høyest ved lagerhuset i motorens drivende:

| Målepunkt | Samlet hastighetsvibrasjon | Hovedmønster |
|---|---:|---|
| Motor, drivende, horisontalt | 0.31 in/s | Sterk 1x rotasjonshastighet |
| Motor, drivende, vertikalt | 0.27 in/s | Sterk 1x og svakere 2x |
| Motor, drivende, aksialt | 0.24 in/s | Forhøyet 1x og 2x |
| Motor, motsatt drivende, horisontalt | 0.12 in/s | Svak 1x rotasjonshastighet |
| Pumpens innvendige lager, aksialt | 0.22 in/s | Forhøyet 1x og 2x |

Frekvensspekteret viser en dominerende topp ved 1x rotasjonshastighet, omtrent 1 780 CPM, med en tydelig andre harmoniske ved 2x. De aksiale målingene er mye høyere enn motorens historiske verdier og forhøyet på begge sider av koblingen. Lagerdata fra enveloping viser ingen tydelige lagerfeilfrekvenser, og det finnes ingen bred høyfrekvent energi som tyder på et fremskredent smøreproblem eller skade på lagerflatene.

Den første innskytelsen kan være ubalanse i rotoren fordi 1x rotasjonshastighet dominerer. Det er ikke en fullstendig forklaring. Ubalanse gir vanligvis sterkest utslag i radial retning, ofte med en tydelig 1x-topp og stabil fase. I dette tilfellet peker den aksiale responsen og 2x-komponenten mer direkte mot feiljustering av koblingen.

Etter at teamet har låst ut utstyret, kontrollerer de koblingen og finner slitte elastomerelementer og synlige rester fra prosessen rundt pumpefundamentet. En lasermåling av innrettingen bekrefter et parallellforskyv på 0.008 tommer og en vinkelfeil på 0.006 tommer per tomme. Den fleksible koblingen hadde absorbert feilen en periode, men de slitte elementene kontrollerte ikke lenger kreftene som ble overført.

Reparasjonen omfatter rengjøring av fundamentet, korrigering av myk fot på den ene motorfoten, utskifting av koblingselementene og presisjonsinnretting etter at hensyn til rørføring og termisk ekspansjon er vurdert. Ved oppstart faller motorens horisontale hastighetsvibrasjon ved drivenden til 0.09 in/s, og den aksiale målingen faller til 0.07 in/s. 2x-toppen er ikke lenger betydelig.

Dette resultatet bekrefter diagnosen mer pålitelig enn det opprinnelige frekvensspekteret alene. En reparasjon bør alltid følges opp med nye målinger under sammenlignbare driftsforhold. Hvis vibrasjonen fortsatt er forhøyet, kan den opprinnelige feilen ha vært bare en del av problemet.

Hva forteller mønsteret deg?

Én enkelt vibrasjonsfrekvens gir sjelden et endelig svar. Vibrasjonsretning, harmoniske, faseforhold, endringer i driften og fysisk inspeksjon avgjør om mønsteret gir grunnlag for tiltak.

En sterk 1x-topp med høy radial vibrasjon peker ofte mot ubalanse, eksentrisitet, en bøyd aksel eller en prosesskraft. På en direktedrevet maskin bør du undersøke avleiringer på en vifte, skade på pumpehjulet eller endret balanse før du bestiller balansering. Balansering av en rotor mens et løst fundament eller en feiljustert kobling fortsatt er på plass, kan redusere symptomet en kort stund uten å rette opp årsaken.

Høy aksial vibrasjon ved 1x og 2x er et vanlig tegn på feiljustering, særlig i systemer med koblet motor og pumpe. Vinkelfeil øker gjerne aksialkreftene. Parallellforskyvning kan også føre til betydelig radial vibrasjon. Det nøyaktige mønsteret avhenger av koblingens stivhet, akselhastigheten, fundamentets tilstand og hvor mye maskinen beveger seg når den når driftstemperatur.

Flere harmoniske av rotasjonshastigheten, som 1x, 2x, 3x og høyere, tyder ofte på mekanisk slark. Kontroller festebolter, sprukket understøping, myk fot, lagerpassning og konstruksjonsstøtter. En løs motor kan også gi misvisende vibrasjonsmønstre som ligner på ubalanse eller feiljustering.

Lagerfeil oppfører seg annerledes. Etter hvert som skaden utvikler seg, kan lagerfrekvenser og høyfrekvente støt oppstå. Smøreproblemer kan øke høyfrekvent vibrasjon før en tydelig feilfrekvens utvikles. Å skifte lagre bare fordi en motor vibrerer, kan imidlertid sløse med tid og lagerbeholdning hvis det egentlige problemet er innretting, forurensning eller et ustabilt fundament.

Bekreft feilen før du bestiller deler

Bruk vibrasjonsdataene til å formulere en hypotese om reparasjonen, og bekreft den deretter med direkte kontroller. I eksemplet med pumpen var kontroll av innretting og koblingstilstand, test for myk fot og inspeksjon av fundamentet de riktige neste trinnene. Termisk skanning og kontroll av motorstrøm ga nyttig kontekst, men ingen av delene kunne alene bekrefte feiljustering.

Hvis vibrasjonen endres kraftig med belastningen, bør du først undersøke den drevne maskinen og prosessen. En pumpe som går langt fra punktet med best virkningsgrad, kavitasjon, variasjon i remspenning, girproblemer eller begrenset luftstrøm kan overføre vibrasjon tilbake til motoren. Hvis vibrasjonen oppstår når motoren går uten kobling, er motoren, monteringen, viften eller rotoren en mer sannsynlig kilde.

Fasedata kan gi ytterligere sikkerhet. Ubalanse gir for eksempel vanligvis et repeterbart faseforhold ved 1x. Slark kan gi ustabil fase og varierende amplituder. Faseanalyse krever faste målepunkter og et pålitelig turtellersignal, så metoden er mest nyttig når teamet har utstyret og opplæringen som trengs for å samle inn dataene riktig.

Gjør diagnosen om til en plan for nedetid

Beslutningen om reparasjon avhenger av alvorlighetsgrad, utvikling over tid, maskinens kritikalitet og tilgjengelig reservekapasitet. En liten, stabil økning i vibrasjon på en vifte som ikke er kritisk, kan gjøre planlagt overvåking tilstrekkelig. En raskt økende aksial trend på en produksjonspumpe uten reserveenhet bør føre til et planlagt inngrep før skader på koblingen sprer seg til lagre, tetninger eller aksler.

Dokumenter opplysningene på motorens merkeskilt, rammestørrelse, akseldimensjoner, monteringsoppsett, delenummer på koblingen og lagernumre før du demonterer komponenter. For eldre utstyr er nøyaktig identifisering spesielt nyttig. Motorer og tilhørende MRO-deler kan gå ut av produksjon lenge før prosessutstyret de brukes i tas ut av drift.

Når det er nødvendig med en erstatning, må du bekrefte elektriske spesifikasjoner, kapslingstype, servicefaktor, hastighet, montering, akselkonfigurasjon og krav til bruksområdet i stedet for bare å matche effekten. Used Industrial Parts hjelper vedlikeholdsteam med å finne nytt, brukt og utgått industriutstyr når det trengs en nøyaktig eller kompatibel erstatning under tidspress på grunn av nedetid.

Et nyttig vibrasjonsprogram slutter ikke når måleverdien faller. Lagre målingene etter reparasjonen som ny referanse, og gå deretter gjennom trenden ved neste målerunde. Denne dokumentasjonen gir neste tekniker en raskere vei fra en uvanlig lyd eller forhøyet måleverdi til en reparasjon som holder produksjonslinjen i gang.