Bezpośrednie przyczyny awarii maszyn

Transkrypt

1

2

3 Bezpośrednie przyczyny awarii maszyn Zniszczenie łożysk ( ok. 80 %) Niewyważenie Niewspół - osiowość Powiększone luzy Sztywność konstrukcji Uszkodzenie przekładni zębatej Pozostałe

4 Statystyka przyczyn uszkodzeń łożysk tocznych wg producentów 36 % 34 % 15 % 14 % 1 % Złe smarowanie Obciążenia zmęczeniowe Zły montaż Zanieczyszczenia Pozostałe

5 Metody diagnostyczne stosowane do kontroli łożysk tocznych i innych części maszyn Metody specjalizowane do kontroli łożysk 1. SPM ( Shock Pulse Method ) i SPM HD ( Shock Pulse Method Higher Definition) firmy SPM Instrument AB 2. Spike Energy Spectrum [ gse ] firmy Rockwell Automation ENTEK 3. PeakVue firmy CSI / Emerson 4. SEE ( Spectral Emitted Energy ) firmy SKF 5. ENV Acc i HFD firmy SKF 6. BCU ( Bearing Condition Unit ) firmy SCHENCK Metody znormalizowane do ogólnych pomiarów drgań 1. Metoda pomiaru RMS prędkości drgań zgodnie z normą ISO [1974] 2. Metoda pomiaru drgań całkowitych zgodnie z normą ISO [1998] Metody nieznormalizowane do szczegółowych pomiarów drgań 1. Analiza widmowa drgań FFT 2. Metoda analizy obwiedni sygnałów drganiowych 3. Inne metody uzupełniające ( pomiar temperatury, ultradźwiękowo, osłuch stetoskopem, kontrola smaru, oględziny, inne )

6 SPM Shock Pulse Method SPM jest znakiem handlowym firmy SPM Instrument AB

7 SPM (Shock Pulse Method) 1966 Duński armator inwestuje w wynalezienie metody wykrywania wad łożysk w pompach cargo zanim nastąpi awaria Metoda Impulsów Uderzeniowych zostaje opatentowana przez Eivinda Søhoela.

8 SPM model powstawania impulsu uderzeniowego

9 SPM - Poziom udarów i wzór Czas Czas Czas

10 SPM przebieg zużycia łożyska dbm/dbc d RPM Żywotność łożyska dbm dbc

11 SPM- Impulsy uderzeniowe a smarowanie Pełny film olejowy Częściowy film olejowy Niewystarczający film olejowy

12 SPM HD [ Higher Definition ]

13 SPM HD - odfiltrowywanie przypadkowych udarów HD sv HD m & HD c HD m Ilość udarów Zakłócenia Czas HD c HD m HD sv

14 Normalizacja

15 SPM HD - Śledzenie rzędnych OBR 1X 1500 Czas Częstotliwość próbkowania jest ustalona próbek/sek ( = zakres Hz ) 25 f Rzędne [Hz] OBR 1X Czas Prędkość mierzona w sposób ciągły i częstotliwość próbkowania jest ustalona wg mierzonej wartości obr/min Rzędne

16 HD Śledzenie rzędnych - Zalety 0.55 mm/s 4.87 mm/s HD Śledzenie rzędnych WYŁ HD Śledzenie rzędnych WŁ

17 SPM HD - Wykorzystywanie przebiegów czasowych BPFO (Częstotliwość bieżni zewnętrznej) Czas BPFI (Częstotliwość bieżni wewnętrznej) 1 obr Czas BS (Częstotliwość elementu tocznego) Czas

18 SPM HD (Shock Pulse Method Higher Definition) - zalety + Zasada pomiaru nie wymaga umieszczania przetwornika jak najbliżej do źródła sygnału + Dokładnie określone wartości progowe do oceny stanu łożyska + Ocenia jakość smarowania + Nie wymaga trendu do określania poziomu alarmu + Odporna na zmienne prędkości obrotowe podczas pomiaru + Daje wyraźne widmo dla łożysk wolnoobrotowych ( od 5 obr/min ) + Możliwość oceny zestawu łożysk i poszczególnych elementów w łożysku + Możliwość oceny pracy łożysk maszyn pracujących w zmiennych warunkach [ logika pomiarowa ]

19 SPM HD (Shock Pulse Method Higher Definition) - wady - Jest konieczna znajomość typu i producenta łożyska - Bardzo ważny jest pomiar rzeczywistej prędkości obrotowej ( szczególnie dla łożysk wolnoobrotowych )

20 Uszkodzenia wykrywane za pomocą metod SPM i SPM HD 36 % 34 % 15 % 14 % 1 % Złe smarowanie Obciążenia zmęczeniowe Zły montaż Zanieczyszczenia Pozostałe

21 2.Spike Energy Spectrum [ gse ] jest znakiem handlowym firmy Rockwell Automation ENTEK. Metoda opracowana w latach 70-ych przez IRD, ostatecznie empirycznie dopracowana przez Ford Motor Company. 3. PeakVue jest znakiem handlowym firmy CSI / Emerson 4. SEE (Spectral Emitted Energy) jest znakiem handlowym firmy SKF Metoda jest połączeniem metody pomiarów drgań o wysokiej częstotliwości emisji akustycznej 250 khz do 350 khz i analizy obwiedni w zakresie 5-60 khz. 5. ENV Acc i HFD są znakami handlowymi firmy SKF Obwiednia Przyspieszenia drgań (ENV Acc) jest metodą wzmocnienia dynamiki sygnału. Najczęściej stosuje się ją aby podbić sygnały z elementów łożyska o niskich częstotliwościach i ogólnej niskiej amplitudzie. Szybkie wykrywanie częstotliwości - HFD metoda dostarcza wartości liczbowe dla drgań o wysokiej częstotliwości z niskimi amplitudami generowanymi przez niskoenergetyczne sygnały z łożysk, gdy ma miejsce styk metal-metal.

22 Metody specjalizowane pozostałe zalety i wady + Możliwość wykrycia wady w łożysku z określeniem, który element łożyska jest uszkodzony Metody wrażliwe na zmienne prędkości ( rozmycie częstotliwości w widmie ) i zakłócenia. - Błędy w ocenie uszkodzeń w przypadku łożysk przeciążonych. - Opierają się głównie na trendzie i brak praktycznych jasno określonych progów, pozwalających oceniać stan rożnych typów badanych maszyn. - Dokładność pomiaru zależna od stosowanego przetwornika przyspieszeń a błąd montażowy ma duży wpływ na dokładność pomiaru ( zasada pomiaru wymaga, aby umieścić czujnik jak najbliżej do źródła sygnału lub uzyskiwane jest poprzez smarowanie powierzchni czujnika w miejscu styku z powierzchnią urządzenia w SEE ). - Na jakość metody mają wybór ustawienia np. częstotliwości filtra górnoprzepustowego w Peak Vue a same ustawienia dobierane intuicyjnie

23 6. BCU (Bearing Condition Unit) jest znakiem handlowym firmy SCHENCK BCU jest miarą wartości energii tych zanikających drgań i częstotliwości ich występowania. Zakres jednostek. Jednostka obwiedni BCU jest logarytmiczną zależnością pomiędzy BCU i wartością szczytową Impulsów uderzeniowych. - Zmiana wartości zauważalna dopiero przy zaawansowanym uszkodzeniu łożyska - Problemy z oceną stanu łożysk przeciążonych - Trudność z ustaleniem progów alarmowych

24 Uszkodzenia wykrywane za pomocą pozostałych metod specjalizowanych Złe smarowanie Obciążenia zmęczeniowe Zły montaż Zanieczyszczenia Pozostałe

25 Standardowe metody pomiaru drgań całkowitych zgodnie z ISO-2372 i W oparciu o wartości RMS parametrów drgań ( DISPL, VEL, ACC ).

26 ISO-2372 i Definicja RMS RMS Pik RMS =

27 ISO-2372 i Kierunki pomiarowe

28 ISO Natężenie drgań Hz mm/s RMS in/s RMS

29 ISO Klasyfikacja urządzeń 1 - Wytyczne ogólne. 2 - Duże, lądowe zestawy generatorów z turbiną parową > 50MW. 3 - Maszyny przemysłowe > 15kW i prędkością obrotową pomiędzy obr/min. 4 - Zestawy napędzane turbiną gazową oprócz lotniczych. 5 - Zestawy maszyn w instalacjach pompowych i zasilania hydraulicznego. 6 - Maszyny pracujące posuwisto-zwrotnie o mocy powyżej > 100kW.

30 ISO , Wytyczne ogólne Pomiary Musi być wybierany zakres częstotliwości Przemieszczenie, prędkość i przyspieszenie R.m.s lub Pik-do-Pik zależnie od zastosowania Ocena Strefa od A do D. Strefa A: nowe maszyny, Strefa D: wzrost drgań, mogący wywołać awarię Wspomniane inne metody kontroli łożysk np. Impulsów Udarowych lub bez pomiarów drgań np. termowizja

31 ISO 2372 / zalety i wady + Łatwa do zrozumienia metoda z precyzyjnie określonymi wartościami progów alarmowych Konieczność pomiaru w 3 kierunkach ( wydłuża czas pomiaru sprzętem przenośnym i podraża koszty instalacji systemów kontroli ciągłej ). - Brak informacji o jakości smarowania. - Wady i uszkodzenia innego typu np. niewywaga maskują sygnał z łożyska. - Wady łożysk zauważalne dopiero przy wysokim poziomie uszkodzenia.

32 Analiza widmowa drgań FFT mm/s m/s µm 2 Hz, cykle/min.

33 Częstotliwości sinusoidy Typowa sinusoida sekundy Hz Dwie sinusoidy sekundy Hz Domena czasowa Domena częstotliwościowa

34 Uszkodzenia wykrywane za pomocą pomiaru drgań Przy wysokim stopniu uszkodzenia Złe smarowanie Obciążenia zmęczeniowe Zły montaż Zanieczyszczenia Pozostałe

35 Dlaczego tak trudno wykryć uszkodzenie w łożysku tylko za pomocą pomiarów drgań? Siły powodujące drgania ~99% obrotowa-bezwładności ~1% tarcie ~0.1% udary

36 Dlaczego tak trudno wykryć uszkodzenie w łożysku tylko za pomocą pomiarów drgań? Wpływ montażu przetwornika drgań Ręczny Magnes Przymocowany 1 < Hz

37 Dlaczego nie można wykryć jakości smarowania w łożysku za pomocą pomiarów FFT drgań? Różne sinusoidy sekundy Domena czasowa Hz Brak częstotliwości = Brak symptomu

38 Metody oparte na obróbce sygnałów drganiowych i widmie FFT drgań zalety i wady + Możliwość wykrycia wady w łożysku z określeniem, który element łożyska ( bieżnia wewnętrzna, element toczny, koszyk, bieżnia zewnętrzna ) jest uszkodzony + Możliwość diagnozowania zespołu łożysk Pojawienie się symptomu uszkodzenia nie jest równoznaczne z natychmiastową koniecznością wymiany łożyska. - Metody wrażliwe na zmienne prędkości ( rozmycie częstotliwości w widmie ) i zakłócenia. - Musi być zapewnione niezawodne przesyłanie sygnału ze źródła do czujnika. - Problem z ustaleniem praktycznych progów, metody opierają się na trendzie i brak jasno określonych wartości granicznych pozwalających oceniać stan rożnych typów badanych łożysk. - Na jakość sygnału ma wpływ wybór ustawień częstotliwości filtrów przed obwiednią. - Błędy w ocenie uszkodzeń w przypadku łożysk przeciążonych.

39 Analiza widmowa drgań FFT wady - Potrzebna jest dokładna znajomość producenta i typu łożyska ( Przykład : Częstotliwości charakterystyczne dla łożyska NU 326 przy prędkości n = obr/min ) Symptom Producent SKF Producent FAG Koszyk, FTF 10,09 Hz 9,99 Hz Element toczny, BSF 64,58 Hz 61,78 Hz Bieżnia zewnętrzna, BPFO Bieżnia wewnętrzna, BPFI 131,39 Hz 140,05 Hz 191,06 Hz 207,15 Hz

40 Inne metody [uzupełniające] : POMIAR TEMPERATURY ULTRADŹWIĘKOWO OSŁUCH STETOSKOPEM OGLĘDZINY ANALIZA SMARU INNE + Proste metody, łatwe do zrozumienia podstawy fizyczne + Możliwość oceny jakości smarowania + Wygodne w przypadku kontroli łożysk tego samego typu, pracujących w tych samych warunkach ( prędkość, obciążenie ) Ocena pracy łożysk subiektywna, często wymagająca wieloletniego doświadczenia - Brak jasno określonych progów alarmowych - Badanie parametrów /zjawisk będących wynikiem już istniejącego uszkodzenia, a nie wykrywanie uszkodzeń - Niewygodne w przypadku kontroli łożysk różnego typu, pracujących w różnych warunkach

41