wibroakustyczna diagnostyka maszyn - bmp kokocinski.pdfin/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s ......
TRANSCRIPT
Na przestrzeni ostatnich lat mo na zaobserwowa bardzo niekorzystne zjawisko, polegaj ce na zmniejszeniu zainteresowa diagnostyk wibroakustyczn maszyn. Pomiary wibroakustyczne na ogó sprowadzaj si do pomiarów gwarancyjnych (gwarantowanych) zaraz po kapitalnym, okresowym remoncie maszyny. Po dopuszczeniu do ruchu takiej maszyny, pracuje ona praktycznie bez wykonania starannych bada diagnostycznych, a do nast pnego jej remontu.
Janusz KokocińskiInstytut Energetyki
Oddział TechnikiCieplnej „ITC” w Łodzi
Wibroakustyczna diagnostyka maszyn
Brak wykonywania bada diagnostycz-
nych w okresie mi dzyremontowym wynika
z minimalizacji kosztów eksploatacji maszyn.
Taka oszcz dno jest jednak tylko pozorna.
Nadmierne poziomy drga oraz ha asu maszyn
powoduj szybsze zu ycie maszyn. To z kolei
skutkuje awariami i zak óceniami w procesie
produkcyjnym. Mo e te by przyczyn wielu
chorób zawodowych pracowników obs ugi, a
w skrajnym przypadku – ród em miertelnych
wypadków. Poza tym diagnostyka wibroaku-
styczna daje doskona informacj o stanie
dynamicznym maszyn, pozwalaj c staranniej
przygotowa si do ich remontu. W Oddziale
Techniki Cieplnej w odzi Instytutu Energetyki
od wielu lat s wykonywane prace zwi zane z
diagnostyk wibroakustyczn maszyn. Bada
si nast puj ce typy maszyn: turbozespo y,
spr arki, pompy, opatki turbin, wentylatory,
przek adnie z bate, maszyny papiernicze,
sortowniki, maszyny w ókiennicze, ruroci gi
i in. Badania takie by y wykonywane zarówno
w kraju jak i za granic (Czechy, Ukraina,
Rosja). Maj one nie tylko na celu ocen stanu
dynamicznego maszyn, ale równie znalezienie
(opracowanie) metod zaradczych dla eliminacji
b d zmniejszenia drga , ha asu lub pulsacji
ci nienia.
Stan dynamiczny maszyn mo emy oceni
za pomoc generowanych przez nie procesów
wibroakustycznych. Do tego celu stosowane s
pomiary drga bezwzgl dnych (czujniki piezo-
elektryczne, w mniejszym stopniu indukcyjne)
wzgl dnych (czujniki wiropr dowe), ha asu
oraz pulsacji ci nienia. Te pomiary wzajemnie
si uzupe niaj i stanowi doskona e ród o
informacji dla zdobycia pe nej wiedzy o sta-
nie dynamicznym maszyny. Pomiary pulsacji
ci nienia spe niaj niezwykle wa n rol w
maszynach papierniczych, gdzie drgania
mog powodowa ró n gramatur i grubo
papieru, co poci ga za sob nierównomiern
jako druku wynikaj c z nierównomiernego
wch aniania farby drukarskiej. Na podstawie
wieloletnich do wiadcze stwierdzono, e
najbardziej przydatna przy tego typu badaniach
jest cz stotliwo ciowa analiza sygna u (FFT),
która jest informacj nie tylko o wielko ci
drga , ale równie o ich cz stotliwo ci oraz
Rys. 1.
Przedstawienie punktów pomiarowych drgań przez producenta sprężarki.(na podstawie danych
zaczerpniętych z [12])
d)
a) b)
c)
remonty i utrzymanie ruchu
44 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009
11 2009 t k i dd 44 2009 11 12 14 36 08
poziomie ca kowitym. Niekiedy istnieje po-
trzeba stosowania metod bardziej z o onych
takich jak: analiza cepstralna (szczególnie
przydatna przy badaniach przek adni z batych),
stosowanie koherencji i korelacji sygna ów
(lokalizacja róde drga ) oraz u ycie funkcji
przetwarzania H1, H2, b d H3 (okre lanie
cz stotliwo ci rezonansowych maszyny). Przy
badaniach drga opatek turbin powszechnie
maj zastosowanie wykresy Campbell’a, a
do okre lenia pr dko ci krytycznych wa ów
stosuje si wykresy Body’ego. Badaj c drga-
nia turbin, bardzo po ytecznym jest pomiar
emitowanego przez nie ha asu (szczególnie w
przypadku drga opatkowych spowodowa-
nych przebiegami transonicznymi pary wodnej
w dyfuzorze. Tego typu zjawiska pojawiaj si
przy nadd wi kowym op ywie profi lu opatek
turbiny, w warunkach silnego zaburzenia prze-
p ywu g ównego).
W artykule omówiono normy drganiowe
stosowane przy pomiarach gwarancyjnych
(gwarantowanych). Podano zestawienie podsta-
wowych, najcz ciej wyst puj cych uszkodze
maszyn oraz ich przyczyn . Przedstawiono
równie niektóre z ciekawszych rozwi zanych
problemów wibroakustycznych.
Kryteria oceny stanu dynamicznego maszyn
Przed przyst pieniem do pomiarów drga
wskazane jest zapoznanie si z kryteriami do-
puszczalnymi wibracji dla danej maszyny. Dane
takie powinny znajdowa si w dokumentacji
techniczno-ruchowej (DTR). Ka dy producent
maszyny zna bowiem najlepiej swój wyrób i
jej newralgiczne punkty pomiarowe. Przyk ad
prawid owego przedstawienia przez produ-
centa newralgicznych punktów pomiarowych
swojej maszyny wraz z podaniem dopuszczal-
nych wielko ci drganiowych w tych punktach
przedstawiono na rys. 1a-d.[12]
W przypadku braku danych producenta,
nale y wzorowa si na normach. Jedn z
najcz ciej stosowanych jest norma PN-ISO
10816-1:1998 [5]. Zawarte w niej kryteria
oparte s na pomiarze redniej warto ci sku-
tecznej [RMS] pr dko ci drga bezwzgl dnych
o ysk, w zale no ci od mocy danej maszyny.
Poziom ca kowity drga jest dokonywany w
pa mie 10–1000 Hz. Do oceny intensywno ci
drga ró nych rodzajów maszyn s stosowane
dwa kryteria. Pierwsze kryterium rozpatruje
wielko badanych drga szerokopasmowych,
drugie-zmiany wielko ci, niezale nie od tego
czy wielko ro nie, czy maleje.
Kryterium pierwsze zajmuje si ustale-
niem granicznych wielko ci drga z punktu
widzenia dopuszczalnego dynamicznego ob-
ci enia o ysk i dopuszczalnego przenoszenia
drga na konstrukcj wsporcz i fundament.
Maksymaln wielko drga obserwowan
na ka dym o ysku ocenia si w odniesieniu
do czterech stref ustalonych na podstawie
mi dzynarodowej wymiany do wiadcze . T
maksymaln zmierzon wielko drga nazywa
si intensywno ci drga . Norma wprowadza
tzw. strefy oceny drga :.
Strefa A – Do strefy tej zalicza si maszyny
przekazane do eksploatacji.
Strefa B – Maszyny, których drgania zali-
czono do tej strefy mog pracowa d ugotrwale
bez ogranicze .
Strefa C – Maszyny, których drgania
zaliczono do tej strefy, uwa a si zwykle za
nieprzydatne do d ugotrwa ej ci g ej pracy. W
tym stanie maszyna mo e zasadniczo praco-
wa w ograniczonym okresie czasu, a b dzie
odpowiednia sposobno do podj cia dzia a
zapobiegawczych.
Strefa D – Drgania w tej strefi e uwa a
si zwykle za wystarczaj co intensywne, aby
spowodowa uszkodzenie maszyn.
Okre lenie stref oceny drga umo liwia ja-
ko ciow ocen drga danej maszyny i podj cie
odpowiednich rodków zaradczych.
Kryterium drugie polega na monitorowa-
niu stanu drga . Znaczne zmiany w stosunku
do normalnej wielko ci drga nale y bada aby
nie dopu ci do niebezpiecznych sytuacji.
Norma przewiduje nast puj ce klasy
maszyn:
Klasa I: Cz ci sk adowe silników i maszyn
po czone z kompletn maszyn w stanie jej
normalnej pracy. Moc maszyn do 15 kW.
Klasa II: Maszyny redniej wielko ci o
mocy od 15 kW do 75 kW bez specjalnych
fundamentów lub o mocy od 15 kW do 300
kW przy mocowaniu sztywnym na specjalnych
fundamentach.
Klasa III: Du e maszyny z wiruj cymi
masami, ustawione na sztywnych i ci kich
fundamentach.
Klasa IV: Du e silniki nap dowe lub inne
maszyny z wiruj cymi masami, ustawione
na fundamentach stosunkowo podatnych w
kierunku pomiaru drga (na przyk ad turbo-
zespo y i turbiny gazowe o mocy wyj ciowej
ponad 10 MW ).
Warto ci graniczne stref przedstawiono
w tablicy 1.
Drgania wa ów
Do oceny drga wa ów maszyn wirni-
kowych pracuj cych w o yskach lizgowych
najcz ciej stosowana jest norma ISO 7919-
2:2001 [6]. Norma ta, jak i omówiona poprzed-
nio, norma PN-ISO 10816-1.1995 wprowadza
cztery strefy drganiowe A, B, C, D. Przyk ad
kryteriów drganiowych wed ug ISO 7919-
Model kompre-
sora
Zakres wibracji
Normalny Dopuszczalny Powyżej dopuszczalnego Wyłączenie
in/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s
C16L <0.23 <5.84 0.23<>0.37 5.84<>9.40 0.37<>0.58 9.40<>14.7 >0.58 >14.7
C20S,L <0.25 <6.35 0.25<>0.39 6.35<>9.91 0.39<>0.62 9.91<>15.75 >0.62 >15.75
C25S,M,L <0.26 <6.60 0.42<>0.66 10.67<>16.76 0.42<>0.66 10.67<>16.76 >0.66 >16.76
C40L <0.30 <7.62 0.30<>0.48 7.62<>12.19 0.48<>0.75 12.19<>19.05 >0.75 >19.05
Tab. 1.
Graniczne wartości wibracji
Średnia wartość skuteczna RMSprędkości drgań [mm/s]
Klasa I Klasa II Klasa III Klasa IV
0.28
0.45 A A
0.71 A A
1.12 B
1.8 B
2.8 C B
4.5 C B
7.1 C
11.2 C
18 D D
28 D D
45
Tab. 1.
Wartości graniczne stref wg normy PN-ISO 10816-1:1998.
11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 45
remonty i utrzymanie ruchu
11 2009 t k i dd 45 2009 11 12 14 36 09
2:2001 (powszechnie stosowanej przy badaniu
turbozespo ów) przedstawiono w tablicy 2.
Przy ocenie drga wa ów (spr arek) pra-
cuj cych z pr dko ci obrotow wi ksz od
3 600 obr/min stosuje si najcz ciej norm
ISO 7919-3:1996 [7].
Wed ug tej normy granice strefy oceny
uzale nione s od pr dko ci obrotowej wirnika
n[obr/min ]:
A/B
Spp [ m ] = 4800/SQRT(n [ obr/min ] )
B/C
Spp [ m ] = 9000/SQRT(n [ obr/min ] )
C/D
Spp [ m ] = 13200/SQRT(n [ obr/min ] )
(Spp-amplituda „peak to peak“
Norm ISO 7919-3:1996 nale y stosowa z
du ostro no ci Niezwykle wa ne jest aby przed
pomiarami zna wielko ci luzów o yskowych.
Mo e si bowiem zdarzy , e przy ma ych ich
wielko ciach, przy jednoczesnej du ej pr dko ci
obrotowej maszyny strefa C/D znajdzie si powy ej
luzów o yskowych i nast pi zatarcie maszyny.
Warto ci wed ug tej normy s podawane
jedynie w celu informacyjnym jakiego rz du
wielko ci nale y si spodziewa . W praktyce
stosuje si nast puj ce granice stref:
• A/B – 40 % luzu o yskowego
• B/C – 60 % luzu o yskowego
• C/D – 70 % luzu o yskowego
Drgania posadowienia maszyn.
Do oceny posadowienia maszyn stosuje
si norm PN-80/B-03040. Wykres dopusz-
czalnych (wed ug tej normy) amplitud drga
maszyny przedstawiono na rys. 2.
Podstawowe uszkodzenia maszynPodstawowe uszkodzenia maszyn mo -
liwe do zdiagnozowania za pomoc analizy
drganiowej:
• Niewywa enie wiruj cego elementu
• Nieosiowo lub zgi cie wa u
• Uszkodzony element o yska tocznego
• Luz o yska lizgowego w obudowie
• Luz mechaniczny
• Uszkodzony pas nap dowy
• Zniszczone lub zu yte ko o z bate
• Wir histerezowy
• Zak ócenia elektryczne i magnetyczne
• Rezonanse
• Uszkodzenie sprz g a
• Niestateczno
• Uszkodzona opatka turbiny lub wentylatora
Przykłady wibroakustycznych badań maszyn
Poni ej przedstawiono kilka przyk adów
wibroakustycznych bada maszyn w ró nych
ga ziach przemys u. Udowadniaj one ko-
nieczno przeprowadzania pomiarów, nie
tylko gwarancyjnych, ale i diagnostycznych w
okresach mi dzyremontowych oraz przedsta-
wiaj korzy ci wynikaj ce z ich wykonania.
Pulsacja we wlewie maszyny papierniczej
spowodowana drganiami sortownika
wibracyjnego
Problem pojawi si , gdy pracownicy
kontroli jako ci w papierni, zaobserwowali na
papierze ciemne pasy w odst pie co 0,35m.
Przy pr dko ci wst gi papieru na nawijaku
wynosz cej 500 m/min odpowiada to cz -
stotliwo ci 23.8Hz, która z kolei odpowiada
pr dko ci obrotowej wynosz cej 1428min–1.
Analiz widmow pulsacji ci nienia we wlewie
przedstawiono na rys. 3. W widmie dominuj
nast puj ce pulsacje: 1,23 mbar o cz stotliwo ci
23,8 Hz, 0,86 mbar o cz stotliwo ci 49,9 Hz,
0,80 mbar o cz stotliwo ci 23,6 Hz, oraz 0,60
mbar o cz stotliwo ci 74,4 Hz. Mierz c i ana-
lizuj c drgania wokó wlewu stwierdzono, e
g ównym ród em pulsacji masy papierniczej
jest sortownik wibracyjny usytuowany obok
wlewu, którego drgania przenosz si na ca
jego konstrukcj . Drga on z cz stotliwo ci
23,8 Hz. Pojawiaj ce si pulsacje o cz stotli-
wo ci 47,7 Hz s harmonicznymi drga tego
sortownika. Zarówno drgania jak i pulsacje
zanika y z chwil wy czenia sortownika.
Przedstawiono to na rys. 3 i 4. Po przeniesieniu
sortownika na ni sz kondygnacj drgania i
Granice stref
A/B
Częstotliwość obrotowa wału
1 500 1 800 3 000 3 600
Maksymalne względne przemieszczenie wału
100 90 80 75
B/C 200 185 165 150
C/D 320 290 260 240
Maksymalne bezwzględne przemieszczenie wału
A/B 120 90 80 75
B/C 200 185 165 150
C/D 320 290 260 240
Tab. 2.
Rekomendowane granice stref, maksymalnych przemieszczeń wałów, zestawów dużych parowych
turbin i generatorów na podstawie normy ISO 7919-2:2001. (wartości „peak to peak” w mikrometrach.)
Rys. 2.
Wykres dopuszczalnych (największych) amplitud drgań wymuszonych ze względu
na użytkowanie maszyny.
„Diagnostyka wibroaku-
styczna daje doskonałą
informację o stanie
dynamicznym maszyn,
pozwalając staranniej
przygotować się do ich
remontu.
remonty i utrzymanie ruchu
46 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009
11 2009 t k i dd 46 2009 11 12 14 36 09
pulsacje o tej cz stotliwo ci ju nie wyst pi y. Innym problemem wy-
st puj cym w tej maszynie papierniczej by o pojawiaj ce si co pewien
czas dudnienie. Mierz c zarówno drgania jak i pulsacje stwierdzono,
e wyst puj one przy cz stotliwo ci ok. 74 Hz. Analizuj c parametry
techniczne maszyny w otoczeniu wlewu, stwierdzono niekorzystny dobór
parametrów zarówno pompy mieszalnej jak i minisortownika. Oba urz -
dzenia pracuj z pr dko ci obrotow ok. 1480 min-1 oraz posiadaj po
3 opatki, co daje cz stotliwo opatkow wynosz c ok.74 Hz. Obroty
pompy mieszalnej regulowane s fa lownikiem w uk adzie automatyki,
w zale no ci od zapotrzebowania masy. Z chwil ustawienia obrotów
silnika pompy mieszalnej, równych obrotom silnika minisortownika wy-
st puje dudnienie przy cz stotliwo ci opatkowej wynosz cej ok. 74 Hz.
Problem przedstawiono na rys. 5.
Po pomiarach zalecono, by nie dopuszcza do zrównywania
si pr dko ci obrotowych pompy mieszalnej i sortownika. Zale-
cono równie dokonanie przegl du technicznego obu maszyn.
Stwierdzono du e zanieczyszczenie mas papiernicz wirników co
powodowa o niewywa enie. W ten sposób, po analizie drganiowej
daj cej wytyczne dot. dzia a zaradczych problem z dudnieniem
zosta rozwi zany.
Uszkodzenie uk adu opatkowego stopnia R12 wirnika turbiny
ABB 16,8 MW
Celem pracy by o okre lenie cz stotliwo ci drga w asnych uk adu
opatkowego 12 stopnia (R12) wirnika turbiny 16,8 MW po nowym jego
za opatkowaniu. Poprzednie opatki tego stopnia zosta y uszkodzone na
skutek drga rezonansowych. Turbina pracuje przy pr dko ci obrotowej
wynosz cej 5443 min-1. opatki stopnia R12 s zbie ne i skr cone. S one
zamocowane sztywno we wr bach. Przy zastosowaniu „blaszkowych”
przek adek reguluj cych, uzyskuje si jednakowe podzia ki i k ty ustawienia
opatek. Badania drga w asnych opatek wykonano przy nieruchomym
wirniku i okre lono tzw. statyczne cz stotliwo ci drga w asnych. Na
podstawie wyników bada okre lono odstrojenie opatek od rezonansu
drga z si ami wymuszaj cymi, o cz stotliwo ciach b d cych krotno -
ciami obrotów wirnika (wykresy Campbella). Dla badanego stopnia R12
dokonano przeliczenia cz stotliwo ci drga w asnych opatek na warunki
eksploatacyjne. W ten sposób ustalono, e nie s one cz stotliwo ciami rze-
czywistymi. opatki podlegaj dodatkowemu usztywnieniu pochodz cemu
od si od rodkowych (bezw adno ci) w ruchu obrotowym wirnika. Wp yw
tych si zosta uwzgl dniony w przybli ony sposób, poprzez przeliczenie
tzw. statycznych cz stotliwo ci fst na wyst puj ce w ruchu obrotowym
tzw. dynamiczne cz stotliwo ci drga w asnych fdyn
.
Dynamiczn cz stotliwo drga w asnych opatek liczono ze
wzoru [ 2 ].
fdyn
= (fst
2 + B· n2)1/2
gdzie:
fst - statyczna (z pomiarów) cz stotliwo drga opatek [ Hz ],
n - znamionowe obroty wirnika [ Hz ],
B - wspó czynnik uwzgl dniaj cy wp yw si od rodkowych na cz stotli-
wo drga w asnych opatek, który obliczono wed ug wzorów [ 2 ]:
B = 0,72· Dr/l
r – 1 ( 1 )
B = 0,69· Dr/l
rob– 0,3 + sin2 (90 - ) ( 2 )
Dr – rednia rednica wie ca wiruj cego [m],
lr = l
rob – rednia wysoko opatki [m],
– k t pomi dzy wychyleniem drgaj cej opatki a kierunkiem obwo-
dowym (przyj to = 30O).
Rys. 3.
Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie maszy-
ny papierniczej przy załączonym sortowniku wibracyjnym obok wlewu.
Rys. 4.
Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie maszy-
ny papierniczej przy wyłączonym sortowniku wibracyjnym obok wlewu.
Rys. 5.
Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie
maszyny papierniczej przy wyłączonym sortowniku wibracyjnym obok
wlewu, oraz występującym dudnieniu na częstotliwości 74 Hz.
11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 47
remonty i utrzymanie ruchu
11 2009 t k i dd 47 2009 11 12 14 36 11
Dla oceny odstrojenia opatek od rezonansu ich drga obliczono
wzgl dne odchy ki cz stotliwo ci drga w asnych D okre lone wzorem:
D = [(fdyn
– kn )/kn ] · 100 % (3)
gdzie:
fdyn
– dynamiczna cz stotliwo drga w asnych opatek liczona wed ug
(1) oraz (2),
k – krotno obrotów wirnika, (od drugiej do szóstej)
n – cz stotliwo odpowiadaj ca obrotom wirnika, dla badanej turbiny
90,7 Hz.
Dla badanego stopnia R12 turbiny, wyliczona warto wspó czyn-
nika B wg wzoru (1) wynosi 1,12 natomiast wg wzoru (2) wynosi
2,48
Zgodnie z [2] dla k = 2:
• rozrzut cz stotliwo ci drga w asnych opatek powinien by mniej-
szy od 6 %.
• wzgl dna odchy ka cz stotliwo ci drga w asnych D opatek po-
winna by wi ksza od 15 %.
Na rys. 6 przedstawiono wykres Campbell`a dla wspó czynnika
D = 1,12, natomiast na rys. 7. wykres Campbell`a dla wspó czynnika
D = 2,48.
W wyniku pomiarów drga opatek stwierdzono:
• rozrzut cz stotliwo ci drga w asnych opatek wynosi 6,9 %.
Wielko dopuszczalna by a wi c przekroczona.
• wzgl dna odchy ka cz stotliwo ci drga w asnych opatek dla wspó -
czynnika D = 1,12 wynosi a od – 6,4% do – 10,9%, natomiast dla
wspó czynnika D = 2,48 wynosi a od 6,5 do 10,2%. Zgodnie z [2] opatki
nie by y wi c odstrojone od rezonansu. Ich praca grozi a awari .
Diagnoza stanu opatek okaza a si s uszna. Niestety nie podj to
rodków zaradczych i po trzech tygodniach pracy turbiny nast pi a awaria
spowodowana drganiami rezonansowymi opatek stopnia R12.
Badanie drga przek adni planetarnej typu RP 40X.
Przek adnia pracuje w uk adzie kompresora amoniaku. Prze o enie jej
wynosi 1490/12665 (1:8.5). Przenosi ona obroty z silnika elektrycznego
o mocy 4800 kW na spr ark niskopr n . Moc przek adni wynosi 4000
kW. Wyniki pomiarów bezwzgl dnych drga o ysk przedstawiono na
rys. 8. Wskazuj one na dominacj drga w pa mie od 2000 Hz do 4000
Hz. wiadczy to o symptomie uszkodzenia z bów przek adni. Poziom
ca kowity drga w tym pa mie wynosi 6.3 mm/s. Drgania takie nie s
akceptowane. Maszyna mo e pracowa przez pewien okres, do wyst pienia
odpowiednich okoliczno ci pozwalaj cych na akcj naprawcz .
Badanie cz stotliwo ci krytycznych
Znajomo cz stotliwo ci krytycznych ma na celu nie dopusz-
czenie do pracy w rezonansie, w którym wyst puj wysokie drgania,
Rys. 6.
Wykres Campbell`a dla badanego układu łopatkowego (współczynnik
D = 1,12).
Rys. 7.
Wykres Campbell`a dla badanego układu łopatkowego (współczynnik
D = 2,48).
Rys. 9.
Poziom przemieszczenia drgań względnych mierzonych w czasie
wybiegu na łożysku sprężarki.
Rys. 8.
Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS
prędkości bezwzględnych drgań przekładni planetarnej. Drgania
poziome na łożysku od strony sprężarki niskoprężnej.
remonty i utrzymanie ruchu
48 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009
11 2009 t k i dd 48 2009 11 12 14 36 12
mog ce doprowadzi do uszkodzenia maszyny. Najlepsze efekty
daje pomiar drga wzgl dnych mierzony na o yskach w czasie
wybiegu maszyny, z jednoczesnym pomiarem fazy. Wykresy tego
typu zwane s wykresami Bodego. Wzrost drga w czasie wybiegu
z jednoczesn zmian fazy o 180o wiadczy o przej ciu w czasie
wybiegu maszyny przez rezonans. Na rys. 9 i 10 przedstawiono
poziom drga wzgl dnych oraz faz , mierzone podczas wybiegu
spr arki typu C 101. Cz stotliwo drga krytycznych wynosi a
74,0 Hz.
Badanie przek adni pasowej w papierni
Na rys. 11 przedstawiono poziomy drga poziomych przek adni
pasowej II prasy w papierni, pomierzone na o ysku wa u wej ciowego.
W widmie drga dominowa y drgania o cz stotliwo ci 20,5 Hz, oraz jej
harmoniczne: 41,0 Hz, 61,5 Hz, 82,0 Hz, itp. Odpowiadaj one sk adowej
obrotowej tego wa u wynosz cej 1230 min-1. Ca kowity poziom drga
wynosi 21,0 mm/s i zgodnie z [ 5 ] by niedopuszczalny. Wysoki poziom
drga spowodowany by zu ytymi, lu nymi pasami. Po wymianie pasów
nap dowych na nowe (o jednakowej d ugo ci, tego samego producenta),
poziom drga ca kowitych spad do 7,0 mm/s. Charakterystyka wid-
mowa tych drga zosta a przedstawiona na tys. 12.
Badanie spr arki gazu syntezowego typu 103-J w instalacji
amoniaku.
Na rys. 13 przedstawiono charakterystyk widmow redniej warto-
ci skutecznej RMS przemieszczenia drga wzgl dnych wa u spr arki
redniopr nej SP. Pr dko obrotowa wa u spr arki wynosi 10 620
min-1, co odpowiada 177Hz. W widmie drga dominuj drgania od-
powiadaj ce sk adowej obrotowej, wynosz ce 24,12 m, oraz drgania
o cz stotliwo ci subharmonicznej wynosz ce 19,70 m. Drgania o
cz stotliwo ci sk adowej podstawowej s g ównie zwi zane z rozosio-
waniem uk adu turbin-spr arka (drgania o ysk: spr arki i turbiny s
w przeciwfazie), natomiast drgania o cz stotliwo ci subharmonicznej
wynosz ce 19,70 m s zwi zane z nadmiernymi luzami Po odstawieniu
maszyny i przeprowadzeniu starannych jej pomiarów zosta a potwier-
dzona przedstawiona diagnoza sformu owana na podstawie pomiarów
drganiowych.
Badanie ród a ha asu m ynów w glowych w elektrociep owni.
Badania akustyczne w otoczeniu m ynów w glowych mia y na celu
usuni cie przyczyny nadmiernego ha asu tych urz dze . W tym celu
w otoczeniu trzech m ynów w glowych wykonano mapk akustyczn .
Przedstawiono j na rys. 14.
Po wykonaniu mapki akustycznej w otoczeniu m ynów, przepro-
wadzono szczegó owe ogl dziny m yna 1 (Obiekt 1), w miejscach
generowania najwi kszego ha asu. W ten sposób uda o si zlokalizo-
wa jego ród o. By a to nieszczelna instalacja spr onego powietrza
m yna 1.
Przedstawione w artykule przyk ady konkretnych rozwi za
wykorzystuj cych wibroakustyczne pomiary maszyn, dowodz
przydatno ci tych bada do ocenystanu technicznego urz dze .
Wykorzystuj c te badania mo na wcze nie wykrywa ró nego rodzaju
Rys. 10.
Poziom fazy mierzony w czasie wybiegu na łożysku sprężarki.
Rys. 11.
Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS prędkości
drgań poziomych łożyska wału wejściowego przekładni pasowej
(luźne, stare pasy napędowe).
Rys. 12.
Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS prędkości
drgań poziomych łożyska wału wejściowego przekładni pasowej
(napięte, nowe pasy napędowe).
Rys. 13. Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS
przemieszczenia drgań względnych wału sprężarki średnioprężnej SP
w łożysku XI-505 (prędkość obrotowa wału sprężarki wynosi 10 620
min-1).
11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 49
remonty i utrzymanie ruchu
11 2009 t k i dd 49 2009 11 12 14 36 13
uszkodzenia i zapobiega awariom. Wie-
loletnie do wiadczenie Oddzia u Techniki
Cieplnej w odzi Instytutu Energetyki w
Rys. 14. Mapka akustyczna poziomu dźwięku w otoczeniu młynów węglowych w elektrociepłowni.
Pomiary drgań bezwzględnych (czujniki piezoelektryczne, w mniejszym stopniu induk-cyjne) względnych (czujniki wiroprądowe), hałasu, oraz pulsacji ciśnienia wzajemnie się uzupełniają i stanowią doskonałe źródło informacji dla zdobycia pełnej wiedzy o stanie dynamicznym maszyny.
Literatura[1] Cempel, Cz. Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN, Warszawa
1989.
[2] Lewin A. W., Raboczyje opatki i dyski parowych turbin. Leningrad
– Moskwa 1953 GEL. [3] Morel J. Drgania maszyn i diagnostyka
ich stanu technicznego. PTDT, Warszawa 1992.
[4] Müller L., Przek adnie z bate – badania. WNT, Warszawa 1984
[5] PN-ISO 10816-1:1998 Drgania mechaniczne -- Ocena drga
maszyny na podstawie pomiarów na cz ciach niewiruj cych
- Wytyczne ogólne
[6] ISO 7919-2:2001 Mechanical vibration -- Evaluation of machine
vibration by measurements on rotating shafts - Part 2: Land-
based steam turbines and generators in excess of 50MW with
normal operating speeds of 1500r/min, 1800r/min, 3000r/min
and 3600r/min
[7] ISO 7919-3:1996 Mechanical vibration of non-reciprocating
machines – Measurements on rotating shafts and evaluation
criteria -- Part 3: Coupled industrial machines
[8] PN-EN 60994:1997 Wytyczne pomiaru obiektowego drga i
pulsacji w maszynach hydraulicznych (turbiny, pompy zasobni-
kowe, turbiny odwracalne)
[9] PN-90/N-01358 Drgania. Metody pomiarów i oceny drga
maszyn.
[10] PN-77/M-43021 Wentylatory. Ogólne wymagania i badania.
[11] PN-76/M-43121 Wentylatory. Metody pomiaru drga .
[12] Sulzer Dokumentacja Techniczno–Ruchowa spr arek typu
C16L, C20SL, C25S, C40L.
reklama
zakresie diagnostyki drganiowej upowa nia
do z o enia szerokiej oferty w tym zakresie
dla sektora energetyki.
remonty i utrzymanie ruchu
11 2009 t k i dd 50 2009 11 12 14 36 15