new approaches in materials and manufacturing...
Post on 27-Feb-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
1/45
Ver. 23.03.11.
Doc. dr. sc. D. Lisjak
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
2/45
S A D R Ž A J
1. DEFINICIJA VIBRACIJA
2. ZAŠTO MJERITI VIBRACIJE
3. IZVORI VIBRACIJA
4. VIBRACIJE KOTRLJAJUĆIH LEŢAJEVA
5. SUSTAV ZA MJERENJE VIBROTEST 60VIBROTEST 60
6. SUSTAV ZA MJERENJE SPM SPM -- LeonovaLeonova
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
3/45
Odrţavanje po stanju mjerenjem vibracija
Konvencionalni nadzor stanja
globalno mjerenjem vibracija i
usporedbom sa graničnim vrijednostima.
1960-1985
Subjektivna ocjena stanja stroja
sluh, vid, osjećaj.do 1960
od 1985
Vibracijsko-dijagnostički nadzor stanja
analitičko višefunkcijsko (FFT) mjerenje vibracija,
nadzor graničnih vrijednosti ovisno o pogonskom reţimu,
automatizirana dijagnostika.
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
4/45
Ciljevi odrţavanja po stanju općenito
Povećanje
sigurnosti
pogona
Povećanje
raspoloţivosti
pogona
Smanjenje
troškova
odrţavanja Produljenje
vijeka trajanja
postrojenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
5/45
Definicije
• VibracijaVibracija je oscilacija čiji je iznos parametar koji definira gibanje sustava.
• OscilacijaOscilacija je promjena intenziteta neke veličine u odnosu na zadanu
referentnu vrijednost, pri čemu se intenzitet naizmjenično mijenja iznad ili ispod
referentne vrijednosti.
Haris: “Shock and Vibration Handbook”
Svako gibanje koje se ponavlja u
nekom vremenskom intervalu zove se
vibracijavibracija ili oscilacijaoscilacija.
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
6/45
Posljedice vibracija
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
7/45
Primjeri vibracija u svakodnevnom ţivotu
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
8/45
Vibracije kao indikatori stanja stroja
Vibracije Vibracijska uzbuda
susjednih strojeva
Vibracijska uzbuda
preko cjevovoda
Promjene na
temeljima
Strano tijelo u rotoru
Odlomljeni dijelovi rotora
Mehanička
neuravnoteţenost
Vanjska uzbuda
Simptom Djelovanje Greške
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
9/45
Simptom Djelovanje Greške
Vibracije
Trošenje prstenastih
raspora
Trošenje leţaja
Savijanje osovine
Savijanje kućišta
Kavitacija
Pumpa nije cjelovito
odzračena
Hidraulička
neuravnoteţenost
Trošenje
Struganje rotora uslijed
toplinskog izvitoperenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
10/45
Zašto mjeriti vibracije?
• Zbog provjere frekvencija i amplituda naprezanja kako se
nebi prešla dinamička izdržljivost materijala (Wöhlerova krivulja)
• Zbog izbjegavanja pobude rezonancije odreĎenih dijelova
strojeva
• Zbog potrebe prigušenja i izolacije izvora vibracija
• Zbog uvoĎenja sustava održavanja po stanju
• Zbog konstrukcije i verifikacije računalnih modela struktura
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
11/45
Mehanički parametri
• Mehanički sustavi sadrže tri komponente:
- oprugu
- prigušenje
- masu
• Kad se svaka od tih komponenti izloži djelovanju konstantne sile, one reagiraju
konstantnim pomakom pomakom (d)(d), konstantnom brzinom brzinom (v)(v) i konstantnim ubrzanjem ubrzanjem (a)(a)
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
12/45
Primjeri vibracijskih sustava
1. Sustav masa - opruga
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
13/45
2. Sustav dvije različite mase - opruga
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
14/45
3. Sustav masa – opruga - prigušivač
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
15/45
4. Sustav masa – opruga – prigušivač - sila
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
16/45
Odzivi teorijskih sustava
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
17/45
Odzivi “stvarnih” sustava
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
18/45
Sile i vibracije
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
19/45
Vrste vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
20/45
Deterministički vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
21/45
Deterministički vibracijski signali i harmonici
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
22/45
Slučajni (Random) vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
23/45
Udarno – Impulsni vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
24/45
Načini mjerenja vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
25/45
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
26/45
Jedinice mjerenja vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
27/45
Analiza uzroka vibracija
• Neravnoteža sustava
• Asimetričnost sustava
• Savijanje osovine/vratila
• Ekscentričnost
• Ležajevi
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
28/45
Statička neravnoteţa• Jednak fazni pomak na svaki od ležajeva
• Uglavnom radijalne vibracije
Neravnoteţa
Dinamička neravnoteţa• Fazni pomak od 180°
• Uglavnom radijalne vibracije
Neravnoteţa konzolnog opterećenja• Istovremene radijalne i aksijalne vibracije
• Statička i dinamička neravnoteža
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
29/45
Asimetričnost
A. Paralelna
B. Kutna
• Radijalne vibracije sa
faznim pomakom od 180°
• Aksijalne vibracije sa
faznim pomakom od 0°
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
30/45
Savijanje osovine
• Aksijalne i radijalne vibracije
• 180° fazni pomak kod aksijalnih vibracija
• 0° fazni pomak kod radijalnih vibracija
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
31/45
Ekscentričnost
• Centar rotacije različit od geometrijskog centra
• Radijalna i aksijalna faza jednake ili različite od 180°
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
32/45
Vibracije kotrljajućih leţajeva
• Greške kotrljajućih ležajeva detektiraju se pomoću
CPB metode u visokofrekvencijskom opsegu
• Primjena “Envelope spectra” metode za detekciju
i dijagnozu stanja ležaja
• U slučaju da grešaka nema dobiva se tzv. “flat envelope” spektar
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
33/45
Izračunavanje frekvencija elemenata leţajeva
f Hz fBD
PDcage r( ) cos
1
21
f Hznf
BD
PDouter r( ) cos
21
f Hznf
BD
PDinner r( ) cos
21
f Hz fPD
BD
BD
PDball r( ) cos
1
2
BPFO =
BSF =
BPFI =
D1 D2
PDD D
1 2
2
n = broj kuglica
f r = frekvencija rotacijeBD
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
34/45
1. Greške vanjske staze kotrljanja
• Ball Pass Frequency Outer Race (BPFO)
• Traje mjesecima
2. Greške unutarnje staze kotrljanja
• Ball Pass Frequency Inner Race (BPFI)
• Traje danima ili tjednima
3. Greške kuglica
• Ball Spin frequency (BSF)
• Često u kombinaciji sa BPFO i BPFI
• Zahtijeva hitnu zamjenu ležaja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
35/45
Vibracije leţajeva zbog grešaka montaţe
Asimetričnost rotora
Neravnoteža rotora
Radijalno
naprezanje ležaja
Asimetričnost
vanjske staze
kotrljanja
Nepravilnosti staze
zbog ugradnje
sjedišta
Greške podmazivanja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
36/45
Procjena vibracijskog stanja sustava prema ISO 2372ISO 2372
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
37/45
Metoda udarnih impulsa SPMSPM – Shock Pulse Methods
• Švedski patent razvijen 60-tih godina
• SPM SPM -om se mjere udarni valovi (impulsi) koji nastaju zbog prolaza
kotrljajućeg elementa ležaja preko oštećenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
38/45
Procjena vibracijskog stanja sustava kod SPMSPM metode
• dBmdBm – decibel maximum value – maksimalna vrijednost udarnog impulsa u
mjerenom signalu u dB.
• dBcdBc – decibel carpet value – “tepih” vrijednost udarnih impulsa u mjerenom
signalu u dB.
• dBdBNN – normalized shock value – normirana vrijednost udarnih impulsa u dB.
dobro stanje: 0...20 dB
loše stanje: 21...34 dB
kritično stanje: > 35 dB
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
39/45
Propagacija oštećenja leţaja tijekom ţivotnog vijeka
dBmdBm vrijednosti:• 30...40 – blagoblago oštećenje ležaja
• 40...45 – jakojako oštećenje ležaja
• > 45 – teškoteško oštećenje ležaja (visok rizik od otkazivanja!)
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
40/45
Sustav za mjerenje vibracija VIBROTEST VIBROTEST -- 6060
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
41/45
Preporuke izbora mjernih mjesta prema Brüel & Kjaer©
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
42/45
Primjer mjerenja sa VIBROTESTVIBROTEST-- 6060
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
43/45
Sustav za mjerenje vibracija SPM SPM -- LeonovaLeonova
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
44/45
Primjeri mjerenja sustavom SPM SPM -- LeonovaLeonova
• Mjerenje vibracija
• SPM
• Mjerenje temperature
• Mjerenje broja okretaja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRŽAVANJEODRŽAVANJE
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
45/45
Primjer prikaza rezultata mjerenja SPMSPM metodom
top related