Snímek 1

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

doc. Dr. Ing. Elias TOMEH e-mail: [email protected]

© Elias Tomeh / Snímek 1

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Přehled závad strojů a zařízení Mezi obvyklé zdroje buzení vibrací patří především: • • • • • • • • •

Nevyváženost rotorů Nesouosost hřídelů Ohnutý hřídel Mechanické uvolnění Řemenové a řetězové převody Valivá a kluzná ložiska Ozubená soukolí Elektromotory Rezonance

Znalost zařízení • • • • • • • • •

Elektromotory, generátory a pohony Čerpadla a ventilátory Parní a spalovací turbíny Kompresory Stroje s vratným pohybem Válcovací a papírenské stroje Obráběcí stroje Konstrukce potrubí Převodovky © Elias Tomeh / Snímek 2

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

HLAVNÍ ZDROJE BUZENÍ VIBRACÍ


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

1. Elektromotory Nerovnoměrná vzduchová mezera, poddajné uložení statoru

1) Excentricita statoru znamená, že osa statoru a osa rotace rotoru nejsou totožné.

• Excentricita statoru způsobuje vibrace na frekvenci:

f ES  2  f S

kde značí : fS ... síťovou frekvenci

[ Hz ]. © Elias Tomeh / Snímek 4

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

1. Elektromotory 2) Excentrický rotor znamená, že rotor se otáčí kolem osy, která není jeho osou souměrnosti. Frekvencí průchodu pólů fP : fP = skluzová frekvence fSK * počet pólů p fSK = síťová frekvence fS * skluz S

fs  p. f R S fs

3) Prasklé rotorové tyče elektromotoru Frekvence průchodu rotorových tyčí fRT fRT = počet rotorových tyčí * RPM © Elias Tomeh / Snímek 5

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

2. Čerpadla a ventilátory jsou • • • •

Rotační stroje Lopatkové stroje Stroje s hřídeli a ložisky Stroje s vlastním pohonem (elektromotorem)

Lopatková frekvence •

Základní budicí frekvence

fL  fR l •

l = počet lopatek © Elias Tomeh / Snímek 6

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

3. Parní a spalovací turbíny • • • • • • • •

Vibrace skříně stroje Relativní vibrace rotoru Absolutní vibrace rotoru Detekce vibrací lopatek Detekce radiální vůle na špičce lopatek Převládají kluzná ložiska Zásadní vliv rezonance Zvláštní zřetel k lopatkám (vyloučení rezonance)

Turbina se dvěma rotory


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Plynové turbíny Místa s nejčastějším výskytem závad na plynových turbínách v %. 45 40 35 30 25 20 15

Lopatky Spalovací komora Teplé části skříně Rotor a disky Ostatní

10 5 0 © Elias Tomeh / Snímek 8

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Parní turbíny Místa nejčastějších závad na turbínách v % (1700 případů) 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0%

Rotorové lopatky Ložiska Těsnění hřídele Rotor s diskem Skříň Strainers Řídící systém Vedení lopatek Transmissions Armatury Ostatní © Elias Tomeh / Snímek 9

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

4. Kompresory • •

Lopatkové stroje (přístup podobný turbínám) Pístové stroje (přístup podobný spalovacím motorům) – Jednodušší konstrukce (většinou odpadá ventilový rozvod) – Pohon elektromotorem nebo jiným zdrojem (spalovacím motorem)


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Případ - turbokompresor


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Místa s nejčastějším výskytem závad na kompresorech v % 40% 35% 30% 25% 20% 15%

Ložiska, mazání Rotor Lopatky Ozubené převody Uložení lopatek Potrubí Skříň kompresoru Těsnění

10% 5% 0%


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

5. Stroje s vratným pohybem • Pístové stroje • • • •

Vibrace způsobeny dynamickým přímočarým pohybem pístu Ten se dá rozložit na rotorovou a dvojnásobnou harmonickou složku Vibrace závisí na kvalitě vyvážení a uspořádání válců víceválcového stroje Významná složka je frekvence zážehů (vznětů) fR nV = počet válců fspal  nv 2 platí pro 4-dobé motory © Elias Tomeh / Snímek 13

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

5. Stroje s vratným pohybem • Pístové stroje • • • • •

V pístových strojích jsou další zdroje vibrací Ozubená kola Ventilové rozvody (rázové buzení) Proudění plynů Příslušenství – generátor – čerpadlo – turbodmychadlo atd. © Elias Tomeh / Snímek 14

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

6. Válcovací a papírenské stroje • • •

Výrazně nízké otáčky pracovních rotorů Velké hmotnosti a setrvačné síly Robustní konstrukce strojů

•

Vzhledem k nízkým otáčkám (řádově Hz a zlomky Hz) – Vznikají nízké budicí síly související s otáčkami – Nelze očekávat vysokou účinnost spektrální analýzy (závisí od kvality měřidel, snímačů a nastavení frekvenční analýzy) – Kinetická dráha hřídele – Vzrůstá význam analýzy časového průběhu – Význam mají specializované metody založené na frekvenční analýze (ultrazvuková analýza) © Elias Tomeh / Snímek 15

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

6. Válcovací a papírenské stroje Příklad - papírny

4-6m 12 – 20 t


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

7. Obráběcí stroje Stroje s převahou • Hřídelí - vřetena • Ozubených soukolí (řazených) • Ložisek • Příslušenství • Velké množství budicích frekvencí • Využití pokročilých metod vibrodiagnostiky (kepstrum, řádová analýza) • Význam stanovení kritických oblastí • Vazba údržby na systémy jakosti • Diagnostika jako nástroj optimalizace nastavení stroje © Elias Tomeh / Snímek 17

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

8. Konstrukce potrubí • • • • •

Dlouhé pružné objekty Zásadní význam rezonancí Z toho plyne význam stanovení vlastních frekvencí Potrubím se nesou (a mohou se zesílit) budicí frekvence navazujících objektů V potrubí proudí tekutiny (zdroj náhodného signálu)


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

9. Převodovky • • • • •

•

Specifický objekt vibrodiagnostiky Vhodný objekt multiparametricé diagnostiky (+ tribodiagnostika) Velké množství budicích frekvencí Zvláštní zřetel na hřídele a ozubená soukolí Využití pokročilých metod vibrodiagnostiky (kepstrum, řádová analýza, souběhová filtrace) Význam stanovení kritických oblastí


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

ZDROJE BUZENÍ VIBRACÍ


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

1. Nevyváženost rotorů Nevyváženost je jednou z nejčastějších příčin vibrací rotačních strojů, která nepříznivě ovlivňuje životnost a spolehlivost mechanických částí strojů.

12%

Nevyváženost rotorů rotačních strojů je stav, kdy CHOS rotoru není totožná s OR rotoru. V případě, že se CHOS ztotožňuje s OR rotoru, říkáme, že je rotor vyvážený. ČSN ISO 1940 – 1: Požadavky na jakost vyvážení rotorů. ČSN ISO 10816: Hodnocení vibrací strojů na nerotujících součástech. © Elias Tomeh / Snímek 21

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

2. Nesouosost hřídelů a) Nesouosost rovnoběžná Rovnoběžná Rovnoběž ná nesouosost

b) Nesouosost úhlová

Úhlová nesouosost


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

3. Ohnutý hřídel - Ohnutý hřídel na dvou podporách

4. Mechanické uvolnění

- Ohnutý převislý hřídel

Ložiskové uvolnění


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

5. Řemenové převody •

Základní řemenová frekvence - klínový převod

 D1  D2 fB  fR1  fR2 L L •

Základní řemenová frekvence - zubový převod

fZ  fR1 z1  fR2 z2 © Elias Tomeh / Snímek 24


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Problémy řemenic

a) Nesouosost řemenic

b) Excentricita řemenice

c) Rezonance řemene


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

6. Závady ozubených soukolí Ozubené převody jsou výrazným budičem vibrací. Projevem vnitřních dynamických sil v ozubení je vibrace a hluk. Zubová (základní) frekvence je dána vztahem:

fZ  fR1 z1  fR2 z2

z1 ; n1

z2 ; n2

kde značí : z1 ... počet zubů hnacího kola, z2 ... počet zubů hnaného kola, fR1 ... rotorová frekvence hnacího kola [ Hz ], fR2 ... rotorová frekvence hnaného kola [ Hz ]. © Elias Tomeh / Snímek 26

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Hlavní druhy buzení vibrací ozubenými koly jsou následující: 1)Kinematické  nepřesnosti ve výrobě a montáži,  nepřesnosti v uložení soukolí,  tuhosti zubů. 2)Rázové  rázový vstup zubů do záběru. 3)Parametrické  periodická časová změna ohybové tuhosti zubů v záběru výrazné u čelního a kuželového soukolí a přímými zuby, periodická změna smyslu třecí síly mezi boky zubů ±FT (impuls valivé kružnice) výrazné u čelního a kuželového soukolí s přímými zuby. 4)Modulace vibrací: • amplitudová, např. excentrické ozubení, • frekvenční, např. kloubový hřídel, proměnné otáčky. © Elias Tomeh / Snímek 27

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

6. Závady ozubených soukolí Typický problémy ozubených soukolí 1) 2) 3) 4)

Tření v ozubení Přetížení zubů Excentricita ozubeného kola a boční vůle Nesouosost ozubených kol

Opatření:  kvalitní montáž a seřízení záběru,  snížení tuhosti zubů,  šikmé ozubení,  korekce profilu v závislosti na velikosti průhybu zubů v záběru,  odstranění rezonanční vibrace z provozních podmínek. © Elias Tomeh / Snímek 28

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

čelní soukolí s přímými zuby β=0

čelní soukolí s šikmými zuby β>0

Časová změna tuhosti zubů v záběru v závislosti na součiniteli trvaní záběru - Součinitel trvání záběru profilu εα = 2,0 - Vněpólové ozubení – pól (valivý bod) mimo záběrovou úsečku (harmonické převodovky) - Modifikace základního profilu zubů

- Součinitel trvání záběru: - krokem εβ…celé číslo + cca 10% (např. εβ= 1,1) - celkový εγ = εα + εβ >2.5, 2< εα<2.5


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

7. Závady kluzných a valivých ložisek Závady kluzných ložisek jsou: 41%

a) Opotřebení, problémy s vůlí: Kluzná ložiska s nadměrnou vůlí mohou způsobit, že malá nevyváženost nebo nesouosost vyvolá velké vibrace. Vysoká vibrace od poškozeného KL, znamenají problémy mazání, nesprávného zatížení, uvolnění anebo zvýšené vůle v ložisku. Pro správnou funkci kluzné ložisko vyžaduje, aby radiální vůle byla v určitých mezích. Příliš malá vůle může znamenat zhoršené mazání – kluzné ložisko obvykle hřeje. Velká vůle se projevuje jako typická nelinearita. b) Nestabilita olejového filmu – WHIRL (víření oleje): Obvodové proudění, často způsobené malou excentricitou hřídele v ložisku a následně i malou tuhostí olejového filmu. Víření oleje (Oil Whirl) je případ, kdy olejový film budí vibrace, když odchylky od normálních provozních podmínek (poměrná excentricita a úhel polohy) způsobí, že olejový klín „tlačí“ hřídel dokola v ložisku. Destabilizující síla ve směru otáčení způsobí víření – Whirl. c) Nestabilita oleje – WHIP (tlučení oleje): Může se objevit tehdy, když je stroj provozován na, nebo nad dvojnásobkem kritické otáčkové frekvence rotoru. © Elias Tomeh / Snímek 30

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

DIAGNOSTIKA VALIVÝCH LOŽISEK Jestliže bylo ložisko správně vybráno s ohledem na: - otáčky, - dynamické zatížení, - mazání, - kinematickou viskozitu a adekvátní filtrování maziva, potom by provozní životnost měla vhodně odpovídat únavové životnosti L10ah. Skutečná trvanlivost je určena kromě jiného: – kvalitou výroby, – provozním zatížením, – způsobem montáže, – způsobem mazání a kvalitou maziva, – přídavným dynamickým provozním zatížením. © Elias Tomeh / Snímek 31

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

DIAGNOSTIKA VALIVÝCH LOŽISEK • Dojde-li k poškození na oběžných drahách nebo na valivých tělískách, je ložisko výrazným budičem vibrací. • u nepoškozených radiálních valivých ložisek s větší provozní vůlí se může vyskytnout výrazné parametrické buzení cyklickou změnou tuhostí ložiska, • velikost amplitudy buzení roste se zvětšující se radiální vůlí a klesá s rostoucím počtem valivých tělísek. • rozhodující pro vlastnosti ložisek je provozní radiální vůle. • skutečná trvanlivost VL za jinak stejných provozních podmínek vykazuje značný rozptyl. Poměr mezi maximální a minimální trvanlivostí bývá 5-10. © Elias Tomeh / Snímek 32

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Parametrické buzení: - kL(t)  konst Parametrické buzení radiálního ložiska je přímo úměrné provozní radiální vůli vR a nepřímo úměrné počtu valivých těles.

K LO

Vr  z

Vr …. radíální vůle Z ….. počet valivých těles kL …. střední tuhost fLP = 1/T = frekvence klece x počet valivých těles Možnosti snížení: (konstkukce i provoz) - dvouřadá válečková ložiska - jehlová ložiska - i dvouřadá © Elias Tomeh / Snímek 33

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Poruchové frekvence valivých ložisek

• Pro výpočet frekvencí buzení vibrací valivými ložisky je nutná znalost vnitřních rozměrů ložiska a otáček. • Výrobci valivých ložisek dodávají programové vybavení pro výpočet frekvencí buzení. Na základě těchto informací program vypočte: – Frekvence vad vnitřního kroužku fi – Frekvence vad klece valivého ložiska fk – Frekvence vad vnějšího oběžného kroužku fo – Frekvence vad valivého tělíska ložiska fv

Vnitřní rozměry valivého ložiska

• • • • • • •

n … Počet valivých tělísek fr … Rotorová frekvence D - vnější průměr d - vnitřní průměr ds - střední průměr d0- průměr valivých tělísek - kontaktní úhel © Elias Tomeh / Snímek 34

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

DIAGNOSTIKA VALIVÝCH LOŽISEK Poruchové frekvence vad valivých ložisek

n d0 f i  f r (1  cos  ) 2 ds

d0 n f o  f r (1  cos  ) 2 ds

ds d0 2 fv  fr [1 (1 cos) ] d0 ds

1 d0 f k  f r (1  cos  ) 2 ds © Elias Tomeh / Snímek 35

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Postup rozvoje závady valivého ložiska

1.Etapa: máme ještě stále „dobré“ ložisko. Když se stav ložiska zhoršuje a valivé prvky narážejí na vadu, začínají se v FFT spektru objevovat harmonické násobky frekvence závady. 2. Etapa: je pro ložisko, které má určité opotřebení, jež je indikováno harmonickými složkami. V tomto okamžiku není třeba vyměňovat ložisko. 3. Etapa: životnost ložiska se blíží k závěru. FFT spektra ukazují základní frekvenci závady a harmonické násobky často začínají mít postranní pásma s otáčkovou frekvencí hřídele. 4. Etapa: životnost ložiska v tomto okamžiku je extrémně krátká a vyžaduje okamžitou nápravnou akci. © Elias Tomeh / Snímek 36

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek Metody diagnostiky valivých ložisek

Firma

Rázové Pulsy SPM

SPM Instrument

BCU - kinetická dráha hřídele

SCHENCK

Kurtosis - součinitel K SE - Špičkové energie

Kutosis Reutlinger

K(t) parametru Kv - činitel výkmitu Ultrazvuková emise Obálkové spektrum

Robotron Brüel & Kjaer ČVUT Brüel & Kjaer

SEE

SKF

Přístroje SPM 43A SPM 21 Mepa 10 BEA 52 TMED 1 - SKF BAS 10 VIBROCAM 1000 VIBROPORT 30 K - 4100 IRD 811 IRD 820 M 1302 2513 D 016 FEL 2515, 2148, pulse, SKF 65, 70 MICROLOG KIT CMVA 10

Existuje několik metod diagnostiky VL, založených na různých principech. Všechny tyto metody zjišťování stavu VL vycházejí z poznatku, že při odvalování poškozeného prvku VL dochází k nárazům, které vyvolají zvýšení úrovně vibrací na frekvenci nárazů, dále pak na frekvencích harmonických a rezonančních, a tím je ložisko výrazným budičem vibrací. © Elias Tomeh / Snímek 37

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 1) Metoda rázových pulzů SPM (shock pulse meter) Princip spočívá v měření a posouzení rázových pulsů (tzv. krátkodobých tlakových vln vyvolávaných mechanickými rázy), které vznikají vlivem drsnosti ložiskových drah a valivých těles. Snímáme tzv. prahovou úroveň (dBc) a špičkovou úroveň (dBm), zakreslujeme do grafu a při vstupu do červeného pole (35 dB) je ložisko vadné. Tuto metodu používají přístroje Mepa 10, SPM21, SPM 43 a TMED1 a dále mikroprocesorové zařízení – analyzátor valivých ložisek BEA – 52 od firmy SPM. Výhody: metoda je přesná a rychlá, lze zjistit i kvalitu mazání ložiska. Nevýhody: nutností je znalost přesných parametrů ložisek © Elias Tomeh / Snímek 38

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 2) Metoda BCU (Bearing Condition Unit) Trend veličiny stavu valivého ložiska Metoda se užívá u přístrojů firmy SCHENCK. Rázový impuls poškozeného ložiska vybudí ve snímači přiloženém na ložisko vibrací ve své rezonanční oblasti (20 – 40 kHz) podobně jako u ladičky. Vnitřní energie této odeznívající vibrace (špičkové hodnoty měřeného signálu) se určuje a dále pak ještě vyhodnocuje společně s četností výskytu. Z tohoto se pak vytváří tzv. charakteristická veličina stavu valivých ložisek – BCU. Výhody: výhodou použití přístroje VIBROPORT 30 je, že můžeme při měření absolutních kmitů ložisek zjistit hodnotu BCU. Nevýhody: metoda zatím není zevšeobecněna a je velmi závislá na rozměrech ložisek. © Elias Tomeh / Snímek 39

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 3) Metoda KURTOSIS Posouzení statistického rozdělení amplitud vibrací se zřetelem na odchylku od normálního rozdělení ve frekvenčním rozsahu 2,5 - 80 kHz při rozdělení do pěti frekvenčních pásem. Hodnotí se podle velikosti K. Proces získávání hodnoty K je statistický proces založený na rozdělení amplitud signálu. Tento princip je použit v přístroji K – 4100 firmy Envirome-tal Equipments. Výhody: dává širší možnost získávání informací o ložisku. Nevýhody: Časová náročnost měření soukolí pod 1000 RPM, nepravdivost odhadu dvouřadých válečkových a soudečkových ložisek, nemožnost měření tzv. velkých ložisek


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 4) Metoda špičkové energie (Spike – energy) Špičková energie SE vychází ze tří veličin měření: •střední hodnota zrychlení ve frekvenčním pásmu 5 – 50 kHz •frekvence pulsů a výkmit zrychlení pulsů . Tyto tři měřené veličiny pak tvoří “SE“. Křivka dává včasnější zprávu o probíhajících změnách ve VL než hodnota zrychlen nebo rychlosti vibrací. Princip je používán u přístrojů IRD 811 a IRD 820. SE (g)

0.5

SE

Z r et el n á p o š k o z en í

P r u b eh a n eb o v

0.1

t ( ca s)


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek

5) Metoda K(t) parametru

Tato metoda byla definována profesorem A. Sturmem:

a ef(0) . a v(0) K(t) = a ef(t) . a v(t)

Závislost velikosti parametru K(t) na stavu loziska

K(t)

Tuto metodu používá firma Robotron u přístroje M 1302.

10 K > 3 vadné merení

ERROR

1 GOOD

0,1

Výhody: metoda K(t) parametru je spolehlivá, není zjištěno omezení platnosti metody, nenáročná, rychlá, nezávislá na směru měřen.

DANGER

K > 1 zlepšení stavu loziska K = 1 …..0,2 dobré lozisko

K = 0,2 … 0,02 pocátecní poškození

0,01 DAMAGE K < 0,02 poškození

TEND

t


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 6) Metoda činitele výkmitu (Crest – factor)

av Činitel výkmitu Kv je poměr výkmitu (špičkového K v = zrychlení) ku efektivní hodnotě zrychlení. Tento a ef poměr se vyhodnocuje v časové posloupnosti ve frekvenčním pásmu 10 Hz až 10 kHz. Princip (Crest – factoru) činitel výkmitu Princip využívá přístroj firmy Brüel  Kjaer. Princip (Crest - factoru) činitel výkmitu

Výhody: jednoduchá metoda, nízké náklady.

Zvýšen í av Zvýšení aef

Nevýhody:náchylná k ovlivnění z jiných zdrojů zrychlení, dává jenom hrubou orientaci o stavu ložiska.

Kv

Počáteční av

Počáteční aef


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 7) Metoda Q Je novou metodou pro hodnocení technického stavu VL. Metoda byla vyvinuta na elektrotechnické fakultě ČVUT v Praze. Používá se přístroj Diagnost D 016 FEL, který vyhodnocuje poměr mezi střední amplitudou ultrazvukového signálu emitovaného ložiskem a amplitudou špičkovou. Měření je prováděno na frekvenci 40 kHz s šířkou pásma 10 kHz. Výhody: hodnocení ložiska nezávisí na povozních otáčkách, velikosti ložiska a zatížení, rychlé stanovení stavu ložiska – 15 sekund přesná diagnóza. Nevýhody: jednoúčelový přístroj, vyroben jenom v několika prototypech (rok 1989).


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 8) Metoda obálkové analýzy (envelope spectrum) • Činnost ložisek a záběr ozubených kol, jež mají opakující se charakter, • vytváří vibrační signály s mnohem nižší amplitudou a vyššími frekvencemi, než je tomu u vibračních signálů buzených otáčkami nebo konstrukcí. • Odfiltrovávány jsou rotační vibrační signály a zesíleny opakující se složky signálů od defektů ložisek.


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________ Obálková analýza

Vibrační časový signál

čas

Spektrum frekvence 10 kHz Filtrovaný časový signál čas Obálkové spektrum frekvence 50 Hz © Elias Tomeh / Snímek 46

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 8) Metoda obálkové analýzy (envelope spectrum)

Místní poškození vnějšího a vnitřního kroužku VL zapříčiňuje vznik sledu mechanických impulsů (rázů). Projevem závady otáčejícího se kroužku je navíc amplitudová modulace.


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek  proces

obálkování signálu převádí harmonické násobky frekvence závady o vysoké frekvenci na frekvenční složky, které jsou v rozmezí FFT spektra.  Účelem vytvoření obálky je zvýraznění malých signálů.  Metoda nejprve oddělí ložiskové signály o vyšší frekvenci od nízkofrekvenčních vibrací stroje pomocí pásmového filtrování.  V elektronickém obvodu pro vytvoření obálky se vytváří přibližně kvadrát filtrovaného časového signálu.  Protože je signál od závady opakovací, může být simulován pomocí harmonické řady sinusových vln, které jsou celými násobky frekvencí závad. © Elias Tomeh / Snímek 48

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________


Základní princip detekce a analýzy obálky


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________


Obálkové spektrum poškozeného vnitřního kroužku


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Čtyři volitelné pásmové filtry jsou zařazeny pro dosažení optimálního provozu ve vztahu k okolnostem měření. Jiné použití pásmových filtrů, které zvýrazňuje měření, spočívá v zahrnutí konstrukčních rezonancí ložisek do pásma pásmového filtru.

schéma obvodu detektoru obálky zrychlení u analyzátoru MICROLOGu. Nastavení MICRILOGu pro obálku

Felts/ Press Rolls Roll Bearings Roll Bearings/ Gears Gears

Frekvenční pásmo [Hz] 5 -100 50 – 1000 500 – 10.000 5000 – 40.000

Rozsah otáček [RPM] 0 – 50 25 - 500 250 – 5000 2500 - …

Rozsah analýzy [Hz] 0 - 10 0 - 100 0 - 1000 0 – 10.000


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) • Poskytuje velmi včasnou detekci závad ložisek a převodů ozubených kol měřením akustické emise generované kovem. • Počínající mikroskopické defekty ložisek nejsou na normálních vibračních spektrech rychlosti a zrychlení vůbec pozorovatelné, ale opakující se akustické signály vznikající působením počínajícího defektu jsou zesilovány, tzn. projeví se jako špičky na poruchové frekvenci. Lze tedy říci, že pokud se na SEE spektrech neobjeví žádné špičky, pak to znamená, že neexistuje žádný akustický signál SEE. • Dolní mezní frekvence může být nastavena na 0 Hz a spektrum přesto nebude mít obvyklý tvar „skokanského můstku“, jak je tomu u spektra rychlosti. © Elias Tomeh / Snímek 52

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Obálka zrychlení spektrum obálky zrychlení s BPFO=1,8 Hz a se dvěma přidruženými harmonickými složkami. Protože neexistují postranní pásma od otáček, bylo diagnostikováno, že ložisko má pouze lehké poškození. © Elias Tomeh / Snímek 53

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy)

Obálka rychlosti normální spektrum rychlosti. Neexistuje žádná indikace poškození ložiska na frekvenci 1,7 Hz.


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Obálka zrychlení spektrum zrychlení pro stejné ložisko, které rovněž nevykazuje žádné indikátory poškození.


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Obálka zrychlení příklad pro jiné ložisko na stejné převodovce. Toto ložisko je silně zatížené a začalo právě vykazovat harmonické násobky vady BPFO.


www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Obálka zrychlení Spektrum ukazuje ložisko, které bylo dostatečně poškozeno, aby se ukázala postranní pásma. Frekvenční odstup základní frekvence a postranních pásem je 40 Hz a rovná se otáčkové frekvenci. © Elias Tomeh / Snímek 57

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Obálka zrychlení – Spektrum je pro převodovku, která byla ve třetí etapě. Je ukázáno, že lze využít obálkový proces při nastavení pochůzky. Při hledaní problému v převodovce, by měl být vybrán větší frekvenční rozsah – pravděpodobně okolo 2000 Hz. Druhá harmonická složka má 990 Hz a její postranní pásma jsou zcela jasná s odstupem 25 Hz, což jsou otáčky hřídele. © Elias Tomeh / Snímek 58

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Metody diagnostiky valivých ložisek 9) Metoda SEE (Spektral Emited Energy) Pokud není normální průběh signálu SEE znám, použijte k hodnocení mohutnosti signálu SEE následující tabulku jako vodítko. Čísla jsou uvedena ve stupnici SEE: •0 – 3 žádná identifikovatelná závada •3 - 20 problém s mazáním, znečištění, defekt ložiska při malém zatížení nebo malý defekt při normálním zatížení •20 - 100 defekt ložiska nebo znečištění •100 + vážná závada ložiska © Elias Tomeh / Snímek 59

www.kvm.tul.cz

_____________________________________________________________________________________

Děkuji Vám za pozornost


Snímek 1

Recommend Documents