3.19.19. Dijagnostičke sumarne tablice - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/VI semestar/Tehnicka dijagnostika... · buka visoke frekvencije Haystack , radijalno široki opseg prirodna

181

3.19.19. Dijagnostičke sumarne tablice Naredne teblice sadrže rezime većine informacija iz vibrodijagnostike mašina, što ne znači da su iscrpne. Vibrodijagnostika je sigurno našla izuzetno veliku primenu u tehničkoj dijagnostici sistema. Tabela 3.19. Neravnoteža

Izvor vibracija Postojeća vibracija Dominantni pravac Amplituda Karakteristike

spektra Komentari

Neravnoteža mase:

statički 1X

radijalno* stabilno

uzak opseg

Savijanje rotora usled termalnog pritiska može izazvati rast

amplitude sa temperaturom

Dinamički 1X radijalni generalno, neki 1X harmonik

Mnogo uopšteniji oblik neravnoteže

Par 1X radijalni, aksijalni

Obešeni rotor 1X aksijalni, radijalni

* Radijalna ravan uključuje tangencijalne pravce u svim delovima. Tabela 3.20. Nesaosnost

Izvor vibracija Postojeća vibracija Dominantni

pravac Amplituda Karakteristike spektra Komentari

Uglasta nesaosnost 1X, 2X aksijalni stabilan uzak opseg Većina razdešenosti su

kombinacija uglastih i paralelnihParalelna

nesaosnost 1X, 2X radijalni stabilno uzak opseg Na dugim uparenim rasponima1X će biti viši

Kombinacija uglaste i parelelne

1X, 2X radijalno, aksijalno stabilno uzak opseg Razdešenost takođe ukazuje na

množenje sa 2X

Napregnuti ležaji

2X, povećanje sa 1X i tonovi ležaja

radijalni tangencijalni

aksijalni

visoki stabilni uzak opseg Obično povezani sa aksijalnim

komponentama

Nesaosni impeler

2X raste u iznosu Harmonika lopatice radijalno stabilno uzak opseg Obično povezani sa nižim

aksijalnim amplitudama

Nesaosnost zupčanika

Visoka stopa uzupčenja

radijano, tangencijalno

aksijalno stabilno

Obično 1X bočni opsezi oko stope

uzupčenja zupčanika

Harmonici uzupčenja zupčanika su uobičajeni

Tabela 3.21. Savijena osovina

Izvor vibracija

Postojeća vibracija

Dominantni pravac Amplituda Karakteristike

spektra Komentari

Neznatno savijena osovina

1 X, 2 X aksijalno, radijalno,

tangencijalno stabilno uzak opseg dotrajalost mase rotora se

javlja kao neravnoteža

Savijena osovina na spojnicama

1 X, 2 X aksijalno, radijalno,

tangencijalno stabilno

uzak opseg, možda sa 2 X ili 3 X harmonika

dotrajalost spojnica se javlja kao razdešenost

182

Tabela 3.22. Problemi rukavca ležaja

Izvor vibracija Postojeća vibracija


spektra Komentari

Uljni vrtlog 0.38X do 0.48X radijalno Oštar vrh

Uljni udar 0.38X do 0.48X radijalno Oštar vrh

dotrajalost mase rotora se javlja kao neravnoteža; dotrajalost

spojnica se javlja kao razdešenost

Ekscesivni zazori ležaja 1X harmonik radijalno Najteži deo serije

harmonika od 1 X 4 X do 8 X i/ili 7 X do 15 X

Labavost rukavca ležaja 0.5X, 1X radijalno 0.5 X harmonici

Pritisak rukavca na ležaje, Kingsbury

1X; stopa papuče

Kingsbury aksijalno

1 X harmonika stopa papuče Kingsbury

Obično 6 papuča

Tabela 3.23. Problemi kugličnih elemenata ležaja


spektra Komentari

defekt unutrašnjeg pojedinačnog prstena, mali fup, harmonici fup, radijalno,

stabilno

ne-sinhronizovani vrhovi radijalno opterećenje

defekt unutrašnjeg pojedinačnog prstena

fup, sa harmonicima i bočnim opsezima 1X,

radijalni

moduliranje amplitude

nesinhronizovani vrhovi sa 1X

bočnim opsegom

nivo radijalnog opterećenja raste

defekt unutrašnjeg pojedinačnog prstena, dva

ili tri defekta, mali

fup i prominentni harmonici radijalno,

visoki, stabilni široki opseg

nivo buke širokog opsega se povećava

defekt unutrašnjeg poje- dinačnog prstena povećava male defekte sa hrapavošću u okolini celog prstena fup i

prominentni harmonici radijalno, visoki, stabilno

nesinhronizovani vrhovinivo buke

širokog opsega se povećava

defekt unutrašnjeg poje- dinačnog prstena, mali fsp i

harmonici radijalno, stabilno nesinhronizovni vrhovi

harmonici višeg nivoa od fundamentalnih

nivo buke širokog opsega se povećava

defektne lopte i kugle, defekt pojedinačne kugle fspk i harmonici radijalni,

stabilni, uzak opseg

umnoženi defekti kugli

fspk i harmonici radijalni, visoki, stabilni;

uzak opseg, nivo buke širokog opsega raste

X = frekvencija rotacije ffp = fundamentalna frekvencija praćenja (približno 0.38X do 0.42X) fspk = frekvencija spina kugle (približno 1.5X do 3X) fup = frekvencija prolaza kugle, unutrašnji prsten (približno 4X do 10X) fsp = frekvencija prolaza kugle, spoljašnji prsten (približno 2X do 7X)

183

Tabela 3.24. Problemi kugličnih elemenata ležaja – nastavak


spektra Komentari

Defekt kaveza u jednoj tački, buka širokog opsega,

radijalni

nizak nivo buke širokog opsega

Kavez u komadima razbijen buka širokog opsega radijalno široki opseg buka usled krša

iz kaveza ležajaNeadekvatno

preopterećenje i podmazivanje

buka visoke frekvencije

Haystack , radijalno široki

opseg

prirodna frekvencija

ležaja

labavost ležaja usled okretanja oko osovine, 1X harmonici, radijalno

uzak opseg ne, i amplituda harmonika je u

funkciji labavosti

uski opseg

labavost u kućištu 1 X, 2 X, 4 X radijalno uzak opseg

ekstremna labavost i neispravnost 0.5 X, i harmonici

povećavanje praga niskog nivoa frekvencije

ekscesivni zazori ležaja 1X harmonici radijalni

4X do 8X i/ili 7X do 15X

Opterećen ležaj 1 X, 2 X, tonovi ležaja

aksijalni radijalni

visoki stabilni uzak opseg

1800 fazne razli- ke u aksijalnom merenju na sva- koj strani kućišta

Tabela 3.25. Mehanička labavost



spektra Komentari

labavost osnove 1X harmonik obično tangencijalno stabilno uzak opseg uzrokovano

fleksibilnošćuosnove labavost rukavca

ležaja 1X harmonik radijalno stabilno uzak opseg harmonici mogu dostići i 10X

ekstremna labavost rukavca

ležaja

0.5X polovine harmonika radijalno stabilno

ponekad 0.25X harmonici su takođe

prisutni Tabela 3.26. Problemi električnog motora


Dominantni pravac Amplituda Karakteristike spektra Komentari

neodgovarajući kontakt četkica-

komutator (DC mot.)

radijalno, transverzalno uski

opseg

n=bilo koji pozitivni broj C= broj segmenata komutatora

X=brzina mašine (RPM)

Polomljene šipke rotora

2 x klizanje x broj polova

radijalno, transverzalno

ponekad otkucaji uzak opseg

ponekad izazivaju 2x klizanje bočni

opsezi oko 100 Hz

mesto indukcionog

motora

radijano transverzalno uski

prolaz

S=frekvencija prolaza rotora, HzB=broj šipki rotora

X=brzina rotora (RPM) 100=dvostruka linijska

frekvencija, Hz

184

Tabela 3.27. Problemi pumpi


Dominantnipravac Amplituda Karakteristike

spektra Komentari

nerotirajuća labavost 1X, 2X, 3X radijalno stabilno uzak opseg harmonici mogu dostići 10X

rotirajuća labavost (rotori, impeleri) 1X radijalno

varijacije od početka do

početka uzak opseg ponekad harmonici od 0.5X

centrifugalna pumpa sa V

lopatica Prolaz lopatice = V radijalno

fluktuirajući iznos

lopatice

harmonici pumpe

u ogromnim pumpama se pojavljuju najsnažnije amplitude

u iznosu lopatice, i u manjim pumpama snažne amplitude se

dešavaju sa harmonicima u iznosu lopatice

zupčanici pumpe sa T zuba

uzupčenje zupčanika = TX radijalno

više od jednog pražnjenja zavojka (kao kod multi rotora pumpi), stvaraće harmonike

frekvencije uzupčenja okrznuće rotora 0.5X, 1X, radijalno stabilno uzak opseg mogu biti kritični za rotor zavrtnji pumpe SX radijalno S = broj navoja zavrtnja

kavitacija ili umorenje slučajni radijalni fluktuirajuće široki opseg slučajna buka ponekad do 30 kHz

V = broj lopatica pumpe T = broj zuba zupčanika S = broj navoja zavrtnja Tabela 3.28. Problemi turbina



spektra Komentari

problemi zazora rotora

iznos prolaza lopatica radijalno stabilno uzak opseg

oštećenje lopatice turbine

1 X i harmonici, prolaz lopatice radijalno stabilno uzak opseg

harmonici obično viši u nivou od 1X; 1X bočni opsezi oko

prolaza lopatice Tabela 3.29. Problemi ventilatora



spektra Komentari

kućište ventilatora problemi zazora

lopatice

iznos lopatice = X puta broj

lopatica

radijalno, aksijalno, tangencijalno stabilno uzak prolaz

ponekad su prisutni harmonici iznosa

lopatice neravnoteža ventilatora 1 X radijalno,

tangencijalno stabilno uzak prolaz

problem koraka ventilatora 1 X aksijalno stabilno uzak prolaz

neujednačena brzina vazduha iznos lopatice radijalno,

tangencijalno stabilno uzak prolaz

Tabela 3.30. Problemi kompresora



spektra Komentari

Tip difuzora iznos lopatice radijalni transverzalni stabilni uzak raspon ponekad se javljaju

harmonici

Tip klipa 2X radijalni aksijalni stabilni uzak raspon uobičajeni harmonici od 1X

185

Tabela 3.31. Problemi sa kaišnicima



spektra Komentari

pogrešno nameš-tene, pohabane i ispružene trake

umnožava se frekvencija trake (B), obično 2B

najjači

radijalni u liniji sa trakom

mogu biti sta-bilni otkucaji ukoliko je 2 B u blizini brzine druge osovine

B je obično manje od 1 X

ekscentrični i/ili neuravnoteženi

kaišnici 1X osovina radijalni stabilni lako se može napraviti konfuzija

sa neravnotežom

trake ili kaišnici pogrešno namešteni 1X pogon aksijalni stabilni potvrđeno sa svetlošću

elektronoskog blica

rezonancija traka varira radijalni mogu biti nestabilni rezonancija trake nema veze sa

brzinom rotacije neodgovarajuća

tenzija trake mogu proizvesti rezonancu trake; mogu povećati habanje ležaja

Tabela 3.32. Problemi zupčanika



spektra Komentari

neodgovarajući kontakt zuba

X puta iznos zuba zupčanika

radijalno aksijalno

stabilno pone-kad otkucaji uzak prolaz često sa 1X bočnim opsezima na

svakom zupčaniku

ekscentricitet zupčanika

1X uzupčavanje zupčanika radijalno uzak prolaz

zupčanici se moraju balansirati prilikom postavljanja na neba-lansirani rotor, 1X bočni opsezi u okolini uzupčenja zupčanika

razdešenost zupčanika

2X uzupčavanje zupčanika aksijalno stabilno uzak prolaz 1X bočni opsezi u okolini

uzupčenja zupčanika

korak linije dotra-jalosti, neravno-

teža mase ili kvar zuba

1 X plus frekvencija uzupčavanja

zuba

radijalno za podupirač zupčanika

plus aksijalno za pojedina-čne i duplira-

ne Helical

stabilno uzak prolaz

1X bočni opsezi u okolini uzupčavanja zupčanika

mašinske greške

uzupčavanje zup-čanika, “prividna” frekvencija obično

nije sinhronizo-vana sa 1X

radijalno, aksijalno stabilno uzak prolaz

mašinske greške usled glodanja i sečenja ploče pogona uzupčenih zupčanika mogu izazvati proble-

me, “prividna” komponenta

problemi sa planetarnim zupčanicima

jako zavisi od geometrije reduktora

radijalni stabilni uzak prolaz

bočni opsezi u okolini uzupčenja zupčanika spacionirani na orbiti planeternog udela su uobičajeni

Tabela 3.33. Dizel motori



spektra Komentari

otkaz cilindra 0.5X radijalno tangencijalno 5 mils uzak prolaz nikakva dijagnostika se ne može

uraditi dok se svi otkazi ne reše neravnoteža,razde- šenost, reakacije

obrtnog momenta, oslabljenje baze

1X radijalno, tangencijalno 5 mils uzak prolaz

1 X i broj ispravnih pogodaka po obrtaju koji su izazvani reakcijom obrtnog momenta, čije okretanje

može izazvati razdešenost harmonično balasiranje 2X radijalno

tangencijalno 4 mils uzak prolaz korigovano balasiranjem okretanja

sile sagorevanja u cilindru 1.5X, 2.5X, itd radijalno

tangencijalno 4.3 mils uzak prolaz normalni nivoi rada

186

3.19.20. Procena ozbiljnosti vibracija – primeri standarda Kada se jednom identifikuje problem na mašini uz pomoć vibracija, sledeće pitanje glasi: “Da li je problem dovoljno loš da zahteva održavanje?”. Nema uopštenog dogovora o tome kako se to radi, ali ukoliko pogledamo nekoliko pristupa možemo izdvojiti one koji su razumljivi i dokazani u praksi.

• Rathbone-ov dijagram Rathbone-ov dijagram, koji je napravio T.C. Rathbone 1939. godine, daje poređenje brzina vibracija pri različitim uslovima pokretanja mašina. Rathbone nije doneo zaključke o sadržaju frekvencije vezanom za vibracije ili veličinu mašine. Rathbone-ov dijagram se danas smatra zastarelim i ovde se iznosi isključivo zbog istorijskog prikaza. Tabela 3.34 Uslovi pokretanja mašine Ukupna brzina vibracija

veoma gruba 0.628 ips vrh gruba 0.314 ips vrh

neznatno gruba 0.157 ips vrh ispravna 0.0785 ips vrh

dobra 0.0392 ips vrh veoma dobra 0.0196 ips vrh

glatka 0.0098 ips vrh veoma glatka 0.0049 ips vrh

• ISO standard 2372 ISO standard broj 2372 daje vrednosti amplituda vibracija za rotirajuće mašine koje rade od 600 do 12000 min-1. Specifikuju ukupne nivoe brzina vibracija pre nego spektralne nivoe i otuda mogu biti jednako varljive. ISO 2372 specificira ograničenja RMS brzina vibracija na osnovu broja konjskih snaga i pretvara ih u raspon frekvencija od 10 Hz do 1000 Hz. Zato što je raspon frekvencija ograničen, problemi sa kugličnim elementima ležaja se mogu lako promašiti. Standard se smatra zastarelim i prerađenim. Tabela 3.35

Nivo, VdB Nivo, IPS Manje od 20 HP 20 do 100 HP Više od 100 HP 125 1.00 Nije dopušteno Nije dopušteno Nije dopušteno 121 0.63 Nije dopušteno Nije dopušteno Može se tolerisati117 0.40 Nije dopušteno Može se tolerisati Može se tolerisati113 0.25 Može se tolerisati Može se tolerisati Dozvoljeno 109 0.16 Može se tolerisati Dozvoljeno Dozvoljeno 105 0.10 Dozvoljeno Dozvoljeno Dobro 101 0.06 Dozvoljeno Dobro Dobro 97 0.04 Dobro Dobro Dobro

• MIL–STD–167–1 i MIL-STD-167-2 Ovi standardi datiraju iz 1974. godine i stvoreni su da bi obezbedili prag vibracionog nivoa u funkciji frekvencije u testiranju rotirajućih mašina. MIL-STD-167-1 pokriva unutrašnje vibracije

187

svih rotirajućih mašina izuzev klipnih mašina, a MIL-STD-167-2 pokriva klipne mašine, propulzione sisteme i osovine. Korišćeni su dugi niz godina i generalno se smatraju zastarelim. Zasnovani su na rastojanju (mils vrh) u spektru, koji je u stvari ekvivalentan konstantnoj brzini od 0.13 inča po sekundi (107 VdB) iznad 1200 RPM. Ovi standardi su korišćeni i dalje kao gruba referenca za prihavatanje nivoa vibracija za mašine srednje veličine kao što su elektro motori pumpi, ali se oni ne mogu koristiti kao apsolutni standardi.

Slika 3.183. MIL-STD-167-1

• NAVSEA Tehnička specifikacija S9073-AX-SPN.010/MVA Ovo je standard novijeg datuma, datira iz 1978. i dao ga je Naval Sea Systems Command (NAVSEA). Zasnovan je na prosečnoj vrednosti vibracija i daje kriterijum prihvatanja mašine posle remonta koji nije veći od jedne standarde devijacije (“jedna sigma”) iznad prosečnih spektralnih nivoa. Kriterijum prihvatanja tokom normalnog rada je prosečan spektralni nivo plus 2 sigma.

• Komercijalni standardi (DLI dijagram jačine mašinskih vibracija) Dijagram se može primeniti na velikom broju rotirajućih mašina sa opravdanim poverenjem. To je destilacija podataka iz širokog opsega industrijskih mašina i smatra se najprimenjivijim i najkorisnijim od svih pomenutih standarda. Tabela 3.36

Nivo vibracija Ispod 30 Hz 30 – 1000 Hz Iznad 1000 Hz ekstreman 10 mils p-p 125 VdB rms 0.282 G rms ekcesivan 4.2 mils p-p 117 VdB rms 0.020 G rms tolerantan 1.5 mils p-p 108 VdB rms 0.007 G rms prihvatljiv 0.6 mils p-p 100 VdB rms 0.003 G rms

dobar < 0.6 mils p-p < 100 VdB rms < 0.003 G rms

188

Slika 3.184. Dijagram jačine mašinskih vibracija;

1.0 in/s (vrlo loše), 0.5 in/s (loše), 0.2 in/s (prihvatljivo), 0.1 in/s (dobro), 0.05 in/s (odlično)

• Vibracije prema DIN ISO 10816 – 3 Stvarna vrednost brzine vibracija se upotrebljava za ocenjivanje stanja mašine. Standard DIN ISO 10816 – 3 je po pravilu primenljiva za pogonske grupe. Ona deli mašine u različite grupe koje mašine klasifikuju. Povrh toga se temelj, odnosno gradnja temelja uzima u obzir i dele na dve grupe – kruta i elastična postavka. Podela se dobija iz odnosa elastičnosti mašina i fundamenta. Kada najniža sopstvena frekvencija celokupnog sistema sastavljena od mašina i temelja leži u pravcu merenja najmanje oko 25% iznad glavne frekvencije pobude (to je u najčešćim slučajevima frekvencija obrtaja), može se temelj za ovoj pravac označiti kao krut. Svi ostali temelji mogu da se označe kao elastični. Za ocenjivanje se određuju zone, odnosno: Tabela 3.37

Zona A: Vibracije mašine koje su nove, nalaze se obično u ovoj zoni.

Zona B: Mašine čiji se vibracija nalaze u ovoj zoni, se obično smatraju kao prihvatljive, da bez ograničenja traju u kontinuiranom radu.

Zona C: Mašine čiji se vibracija nalaze u ovoj zoni, se obično ne smatraju prihvatljivim, da stalno traju u kontinuiranom radu. Uopšteno je dozvoljeno da se mašina, ali ograničeno vreme, u ovom stanju koristi, kada se pruža povoljna prilika za mere pomoći.

Zona D: Vrednosti vibracija unutar ove zone se obično smatraju toliko opasnim, da mogu da prouzrokuju štete na mašini.

189

Slika 3.185. Dijagram brzina vibracija po standardu DIN ISO 10816 – 3 Standard pokazuje i propise za obrazovanje graničnih vrednosti alarma. Treba obratiti pažnju da kod nadgledanja mašina pomoću stvarnih vrednosti brzina vibracija, da su ove vrednosti relativno neosetljive naspram energetsko slabih pobuda i time se niz grešaka, primera radi greške na kotrljajnim ležajevima, mogu vrlo nepouzdano utvrditi. Standardi za evaluaciju jačine vibracija se smatraju za najvažnije aktivnosti ISO – TC108. Nažalost, usled različitog opsega kategorija mašina i njihovih klasifikacija, mogu izgledati konfuzno. Veliki broj standarda opisuje prihvatljive limite vibracija, uključujući ISO – 7919 seriju (sastoji se iz 5 delova) ’’Mehaničke vibracije mašina koje nisu klipne – Merenja rotirajućih osovina i kriterijumi evaluacije’’ i ISO – 10816 seriju (sastoji se iz 6 delova) ’’Mehaničke vibracije – Evaluacija vibracija mašine merenjem nerotirajućih delova’’. Kao što je prikazano u tabeli 3.38, ISO 7919–1 je osnovni dokument koji daje generalne zahteve za merenje i evaluaciju vibracija korišćenjem merenja osovine. Slično, ISO 10816 – 1 je osnovni dokument koji daje generalne zahteve za evaluaciju vibracija mehanizacije korišćenjem merenjem postolja, odnosno nerotirajućih delova. Sledeći delovi svake serije dokumenta se primenjuju na različite klase i tipove mašina i uključuju specifične kriterijume evaluacije za jačinu vibracija. Tabela 3.38. ISO standardi za evaluaciju jačina vibracija

ISO 7919 SERIJE MEHNIČKE VIBRACIJE MAŠINA KOJE NISU KLIPNE – MERENJE ROTIRAJUĆIH OSOVINA I KRITERIJUMI EVALUACIJE

7919-1: 1996 Deo 1: Generalna uputstva

7919-2: 2001 Deo 2: Parne turbine i generatori snage 50 MW sa operativnom brzinom od 1500 min-1, 1800 min-1, 3000 min-1 i 3600 min-1

7919-3: 1996 Deo 3: Uparene industrijske mašine 7919-4: 1996 Deo 4: Gasne turbine 7919-5: 1997 Deo 5: Mašine sa hidrauličkim pogonom i pumpna postrojenja

ISO 10816 SERIJE MEHANIČKE VIBRACIJE – EVALUACIJA VIBRACIJA MAŠINA MERENJEM NEROTIRAJUĆIH DELOVA

10816-1: 1995 Deo 1: Generalna uputstva

10816-2: 2001 Deo 2: Parne turbine i generatori snage 50 MW sa operativnom brzinom od 1500 min-1, 1800 min-1, 3000 min-1 i 3600 min-1

10816-3: 1998 Deo 3: Industrijske mašine sa snagom iznad 15 kW i nominalnom brzinom između 120 min-1 i 15000 min-1 merene in situ

10816-4: 1998 Deo 4: Gasne turbine koje isključuju avionske derivate 10816-5: 2000 Deo 5: Mašine sa hidrauličkim pogonom i pumpna postrojenja 10816-6: 1995 Deo 6: Klipne mašine snage iznad 100 kW 10816-7: 2003 Deo 7: Rotodinamičke pumpe za industrijsku primenu

190

Slika 3.186. Brule&Kjaer (Schenck) – Vibrotest

Slika 3.187. SKF – Microlog

Slika 3.188. Pruftechnick – VibXpert

Slika 3.189. SPM – Leonova

Documents

3.19.19. Dijagnostičke sumarne tablice - rgf.bg.ac.rsrgf.bg.ac.rs/predmet/RO/VI semestar/Tehnicka dijagnostika... · buka visoke frekvencije Haystack , radijalno široki opseg prirodna