Dziś jest wtorek, 10 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8704 +0.53% 1EUR 4.283 +0.26% 1GBP 5.0915 +0.77%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
IIX edycja Targów Energetycznych ENERGETICS już w listopadzie!
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Produkcja w Polsce w kontekście Czwartej Rewolucji Przemysłowej
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
3 lipiec 2013.

Drgania jako źródło informacji

Drgania jako źródło informacji

Procesy wibroakustyczne zawsze towarzyszą pracy maszyn. Objawiają się one w postaci drgań i hałasu obserwowanych obiektów i uznawane są za procesy resztkowe powstające podczas wykonywania przez maszynę jej właściwego zadania. Z końcem lat siedemdziesiątych ubiegłego stulecia zauważono, iż zmiana charakteru procesów wibroakustycznych może być związana ze zmianą stanu technicznego maszyny. Zaczęto, więc rejestrować sygnały wibroakustyczne, ze szczególnym uwzględnieniem sygnałów drganiowych, generowanych przez pracujące obiekty techniczne.

Każdy element pracującej maszyny generuje właściwy dla siebie sygnał drganiowy. Inne, więc będą drgania generowane przez pracujący silnik elektryczny, inne przez przekładnię zębatą a jeszcze inne przez niewyważony wał. Opisane zjawisko może zobrazować schemat przedstawiony na rysunku 1.


Rys.1. Drgania generowane przez poszczególne komponenty układu kinematycznego.

Zarejestrowany przez specjalistyczne oprzyrządowanie sygnał drganiowy zawiera jednocześnie informacje o pracy wszystkich elementów będących w zasięgu użytego do pomiaru sensora. Charakter takiego sygnału zależy od m.in. od kinematyki, prędkości obrotowej czy mocy.

We wczesnych etapach diagnostyki drganiowej zakładano, że sygnał zmierzony na obudowie łożyska zawierać będzie głównie komponenty charakterystyczne dla pracy wału, na którym łożysko jest osadzone. Podobnie, umieszczenie czujnika drgań na obudowie przekładni równoległej da nam w skutek pomiaru informacje związane głównie z procesem zazębiania. Wskaźnikiem stopnia zużycia poszczególnych elementów w takim podejściu są proste analizy na sygnale drganiowym związane z mierzeniem energii sygnału czy amplitudy międzyszczytowej.

Realizacja zadań diagnostycznych w sposób opisany powyżej może odbywać się na dwa sposoby. Pierwszym jest regularny pomiar drgań w wyznaczonych punktach pomiarowych za pomocą urządzenia przenośnego oraz prowadzenie regularnej analizy statystycznej otrzymanych wyników. Drugim jest zastosowanie automatycznego systemu ciągłego nadzoru.

Mimo iż okresowe pomiary wielkości dynamicznych w wybranych węzłach maszyny są bardzo pomocne we wczesnym wykrywaniu awarii, nie dają pełnego zabezpieczenia, szczególnie w przypadku maszyn krytycznych, gdzie wymagany jest ciągły nadzór diagnostyczny.

Aby zminimalizować ryzyko wystąpienia awarii oraz zapewnić podwyższone bezpieczeństwo pracy zaczęto stosować systemy ciągłego nadzoru diagnostycznego.

Systemy monitorowania i diagnostyki są urządzeniami złożonymi, składającymi się z wielu elementów takich jak czujniki, moduły akwizycji danych, serwery czy stacje operatorskie.

Za pomocą czujników można zmierzyć takie wielkości jak drgania, temperaturę, ciśnienie, naprężenia oraz wiele innych. Następnie ten sygnał jest rejestrowany przez moduły akwizycji danych i wysyłany do centralnego serwera systemu, który zbiera dane ze wszystkich jednostek akwizycji danych. Wartości z kanałów pomiarowych są poddawane zaawansowanemu przetwarzaniu i kontrolowane jest, czy wartości sygnałów nie przekraczają zadanych progów alarmowych. W przypadku wykrycia przekroczenia wysyłane może być powiadomienie do operatora. Dane pomiarowe oraz wykryte alarmy rejestrowane są w bazie danych, dzięki czemu powstaje historia pracy maszyny. W celu połączenia się z systemem używane są stacje operatorskie, zazwyczaj są to typowe komputery PC, na których uruchamiany jest specjalny program. Za ich pomocą możliwe jest oglądanie zarejestrowanych sygnałów z maszyny oraz konfigurowanie systemu.

W początkowym okresie rozwoju takich systemów, nie znalazły one zastosowania w większości gałęzi przemysłu. Było to spowodowane relatywnie dużymi kosztami oraz ograniczonymi możliwościami analiz wibrodiagnostycznych. Głównym użytkownikiem zautomatyzowanych systemów diagnostyki i monitoringu w tamtym czasie stał się przemysł energetyczny, a pierwszymi maszynami objętymi ciągłym nadzorem były turbogeneratory parowe. Wraz z rozwojem technik pomiarowych oraz technologii informatycznych ceny systemów diagnostyki i monitoringu spadły na tyle, że możliwa była ich ekspansja do innych dziedzin przemysłu. Systemy pierwotnie montowane na turbozespołach zostały więc wdrożone do monitoringu wentylatorów, pomp i tym podobnych, tańszych urządzeń. W dalszym jednak ciągu nie było możliwe skutecznie diagnozowanie maszyn o bardziej złożonej kinematyce. Wzrosty ogólnych poziomów wibracji, jak to zakładano pierwotnie, pozwalały co prawda na detekcję rozwoju uszkodzenia jednego z elementów maszyny, nie pozwalały jednak na jego jednoznaczną identyfikację. Z pomocą przyszedł rozwój technik cyfrowego przetwarzania sygnałów, który pozwolił na implementację do systemów monitoringu analizy częstotliwościowej. Dzięki niej możliwe jest przedstawienie sygnału drganiowego w postaci widma zawierającego informacje o energii poszczególnych elementów (rys. 2).


Rys. 2. Widmo drgań

Nowa funkcjonalność zaowocowała wprowadzeniem systemów wibrodiagnostycznych do wielu dziedzin przemysłu na szeroką skalę. Stała się możliwa znacznie bardziej precyzyjna diagnostyka łożysk tocznych, ze względu na wprowadzenie analizy obwiedniowej, pozwalającej wykryć nawet bardzo subtelne zmiany stanu dynamicznego węzłów łożyskowych. Stosowane obecnie rozwiązania pomagają nieustannie służbom utrzymania ruchu w nadzorowaniu poprawności pracy ciągów technologicznych.

Jak powiedziano na wstępie, na generowany przez pracującą maszynę sygnał drganiowy ma wpływ nie tylko jej budowa ale również parametry pracy. Szeroką grupę maszyn z różnych gałęzi przemysłu stanowią maszyny pracujące w zmiennych warunkach eksploatacyjnych. Doskonałym przykładem takich obiektów są turbiny wiatrowe, dla których parametry takie jak prędkość obrotowa i generowana moc mogą w przeciągu kilku minut zmieniać się nawet o kilkadziesiąt procent.

Dla takich maszyn niemożliwe jest zastosowanie analizy częstotliwościowej, ponieważ linie widmowe (rys 3) stają się rozmyte i ich jednoznaczna identyfikacja staje się niemożliwa.


Rys. 3. Widmo sygnału drganiowego maszyny o zmiennej prędkości obrotowej przed zastosowaniem analizy rzędów (góra) i po jej zastosowaniu (dół).

Rozwiązaniem tego problemu stało się wprowadzenie do technik diagnostyki wibroakustycznej analizy rzędów. Jednym z jej fundamentalnych założeń jest ciągły pomiar prędkości obrotowej zsynchronizowany z rejestracją sygnału drganiowego. Dzięki tej metodzie możliwe jest całkowite uniezależnienie się od zmiennych warunków eksploatacyjnych.

Malejące ceny usług diagnostycznych oraz rosnące standardy dotyczące bezpieczeństwa i niezawodności pracy maszyn powodują ekspansję systemów monitorowania na kolejne gałęzie przemysłu. Niejednokrotnie zachodzi potrzeba objęcia nadzorem wibrodiagnostycznym maszyn o bardzo złożonej budowie przy możliwie jak najmniejszym koszcie, który przekłada się bezpośrednio na stosunkowo niedużą liczbę zainstalowanych czujników. Wymusza to na inżynierach wprowadzanie coraz bardziej złożonych i zaawansowanych metod analizy wibrodiagnostycznej. Obecnie wdrażane są do przemysłu najnowocześniejsze osiągnięcia nauki w dziedzinie cyfrowego przetwarzania sygnałów. Pozwala to na detekcję zjawisk, a co za tym idzie wyciąganie wniosków diagnostycznych niemożliwych do zaobserwowania metodami klasycznymi.

Dostępna obecnie aparatura pomiarowa, możliwości obliczeniowe oraz najnowsze osiągnięcia nauki sprawiają, że wprowadzenie narzędzi wibrodiagnostyki jest możliwe w niemalże każdej gałęzi przemysłu. Jednocześnie, spadające ceny usług diagnostycznych zachęcają do wdrażania kompleksowych rozwiązań nie tylko duże koncerny, ale również małe zakłady produkcyjne.

Źródło: EC Systems
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl