Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 1 Analýza závad.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 1 Analýza závad."— Transkript prezentace:

1 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 1 Analýza závad

2 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 2 Analýza závad Analýza spekter Nevyváženost Nesouosost Mechanické uvolnění Závady ložisek Závady elektromotorů Analýza převodovek Rezonance a kritické otáčky

3 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 3 1. Analýza frekvenčních spekter

4 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 4 Spektrum jako nástroj vibrační diagnostiky Pracuje-li stroj periodicky, projevují se periodicky i jednotlivá poškození nebo změny technického stavu. Při znalosti frekvence buzení jednotlivých součástí stroje lze identifikovat jejich poškození Znalost budicích frekvencí a změn amplitud na těchto frekvencích je základním nástrojem vibrační diagnostiky

5 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 5 Ve frekvenčním spektru hledáme Základní budicí frekvence Odpovídají chybovým frekvencím stanoveným výpočtem z konstrukčních parametrů Jsou funkcí rotorových frekvencí hřídelí, které se otáčí konstantní frekvencí Pohybují se v nízkofrekvenční oblastí spektra Jsou zásadní pro identifikace zdroje poškození

6 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 6 Ve frekvenčním spektru hledáme Harmonické frekvence Jsou celočíselným násobkem základní frekvence Jsou důsledkem odchylek časového průběhu od tvaru funkce sin(t) Obdélníkový časový průběh = velké množství harmonických frekvencí Jejich velikost ve vztahu k základní frekvenci jsou zásadním příznakem poškození

7 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 7 Ve frekvenčním spektru hledáme Subharmonické frekvence Jsou celočíselným podílem základní frekvence Jsou důsledkem odchylek časového průběhu od tvaru funkce sin(t) Jejich velikost ve vztahu k základní frekvenci jsou zásadním příznakem poškození

8 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 8 Ve frekvenčním spektru hledáme Interharmonické frekvence Jsou neceločíselným násobkem nebo podílem základní frekvence Mohou být způsobeny signálem z neznámého zdroje Vyskytují se především v pokročilém stádiu poškození

9 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 9 Ve frekvenčním spektru hledáme Frekvence na postranních pásmech Rozprostírají se kolem základní nebo harmonické složky Jsou od ní vzdáleny o konstantní vzdálenost na obě strany (směrem k vyšším i nižším frekvencím) Jejich amplituda se vzdáleností klesá Jejich množství a velikost jsou příznakem stádia poškození Přítomnost postranních pásem vyplývá z amplitudové modulace signálu (periodické změny amplitudy v čase) –Změna amplitudy bude souviset nejčastěji as rotorovou frekvencí

10 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 10 Postranní pásma

11 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 11 Ve frekvenčním spektru hledáme Spojitá pásma Jsou důsledkem nestacionárních (obecněji náhodných) signálů Mohou být způsobeny frekvenční modulací Nejčastěji jsou důsledkem –proudění tekutin –Tření –Víření oleje

12 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 12 Frekvenční spektra analyzujeme Ve 3 navzájem kolmých osách Prioritní je systém: vodorovně – svisle – axiálně Každá osa nese důležitou informaci (nevažme se jen na radiální směry) Frekvenční rozsah by měl být přizpůsoben možnému výskytu harmonických složek (alespoň po 3 harmonickou) Frekvenční rozlišení by mělo být schopno identifikovat postranní pásma Pozor na změny při logaritmickém zobrazení

13 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 13 Další možnosti spektrální analýzy Souběhová filtrace Určena pro stanovení kritických a optimálních oblastí Sleduje celkové vibrace v závislosti na periodickém signálu emitovaném strojem (nejčastěji na rotorové frekvenci) Výsledkem je graf (otáčky – amlituda) Vztahuje výsledné vibrace ke konkrétnímu zdroji – zdroji báze souběhu

14 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 14 Další možnosti spektrální analýzy Řádová analýza Určena pro stanovení kritických a optimálních oblastí Základní otázka: Jaký je vývoj vibrací při změnách otáček na jednotlivých harmonických složkách? Zobrazuje vibrace v závislosti na frekvenci a řádu (násobku) základní frekvence V doběhové (rozběhové) charakteristice je výřezem jednotlivých paprsků

15 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 15 Další možnosti spektrální analýzy Řádová analýza

16 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Nevyváženost

17 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 17 Nevývaha statická Statická nevývaha V praxi se téměř nevyskytuje Vektor nevývahy je stabilní - amplituda a fáze Převládá chvění v radiálním směru Na ložiscích je shodná fáze 1H frekvence (+-20°) Amplituda roste kvadraticky s otáčkami (2x vyšší otáčky => 4x větší amplituda 1H) Rotory se vyvažují pouze v jedné rovině Fázový posun mezi horizont. a vert. směrem na tomtéž ložisku je 90° (+-20°) Typické spektrum statické nevývahy Poznámka: 1/ Silná nevyváženost způsobuje výskyt vyšších harmonických 2/ Platí pro podkritické otáčky Poznámka: 1/ Silná nevyváženost způsobuje výskyt vyšších harmonických 2/ Platí pro podkritické otáčky 1.v.r. 1H - R 2H - R

18 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 18 Nevývaha dynamická Dynamická nevývaha Nevývažky v obou vyvažovacích rovinách jsou rozdílné Nejčastější typ nevyváženosti Převládá chvění v radiálním směru Amplituda roste kvadraticky s otáčkami (2x vyšší otáčky => 4x větší amplituda 1H) Rotory se musí vyvažovat ve dvou rovinách Vektor nevývahy je stabilní - amplituda a fáze. Na ložiscích je konstantní fáze 1x frekvence (+-20°) Převládá chvění v radiálním směru 1.v.r. 2.v.r. 1H - R 2H - R Párová nevývaha Nevývažky v obou vyvažovacích rovinách jsou shodné Typické spektrum dynam. nevývahy

19 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 19 Nevývaha převislého rotoru Typický případ ventilátorů Radiální i axiální vibrace Vektor nevývahy je stabilní - amplituda a fáze Fáze v axiálním směru obvykle shodná (+-20°), v radiálním směru často neustálená Obvykle postačuje vyvážení v jedné rovině 1.v.r. 1H - A+R 2H - A+ R Typické spektrum nevývahy převislého rotoru Typické spektrum nevývahy převislého rotoru

20 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Nesouosost

21 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 21 Nesouosost rovnoběžná Rovnoběžná nesouosost 1H 2H 3H mm/s Výrazné radiální vibrace Fázovým posun v radiálním směru na spojce 180° (+-20°) - nejlepší indikátor nesouososti Obvykle převládá druhá harmonická otáčkové frekvence (záleží na typu a materiálu spojky) Může dojít k vybuzení i vyšších harmonických složek Na volném konci může být i větší odezva na nesouosost než na ložisku u spojky Vibrace mohou být směrové - větší v horiz. nebo vert. směru Radiálně

22 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 22 Nesouosost úhlová Úhlová nesouosost Výrazné axiální vibrace Fázovým posun v axiálním směru na spojce 180° (+-20°) - nejlepší indikátor nesouososti Výrazné složky 1H, 2H případně 3H otáčkové frekvence (2H překročí 50% 1H) Může dojít k vybuzení i vyšších harmonických složek Občas větší amplituda vibrací na volném konci Poznámka: 1/ Nesouosost se často projevuje pouze na 1H. Poznámka: 1/ Nesouosost se často projevuje pouze na 1H H 2H 3H Axial mm/s

23 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Mechanické uvolnění

24 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 24 Mechanické uvolnění Uvolněný základ: Zahrnuje: strukturální vůle základů, podstavců apod. deformace základu nebo rámu uvolnění kotvících šroubů apod. Výrazná 1H, případně i 2H otáčkové frekvence Menší subharmonické 0.5H, 1.5H... Vyšší vibrace jsou obvykle spojeny s jedním rotorem a na rozdíl od nevývahy nebo nesouososti se nepřenáší tolik na ostatní rotory V případě uvolněného základu je fáze mezi těmito objekty 180° U prasklého rámu apod. může být amplituda a fáze chaotická mm/s.5H 1.5H 1H 2H 3H Radiálně Poznámka: Mechanické uvolnění je vždy pouze důsledek jiné příčiny Poznámka: Mechanické uvolnění je vždy pouze důsledek jiné příčiny

25 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 25 Mechanické uvolnění Mechanické uvolnění: Dochází k výrazným nelinearitám ve struktuře, jež generuje rázy Případy: vůle ložiska v domku vydření hřídele v místě vnitřního kroužku valivého lož. velké vůle v ložiscích Často řada harmonických složek - 20H i více Subharmonické 1/2, 1/3,... 1/n Neustálená fáze Často silně směrové vibrace

26 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Závady ložisek

27 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 27 Valivá ložiska 1kHz 25kHz 3H BPFI BPFO 1H 2H 3H 300kHz Postup rozvoje závady valivého ložiska: První fáze: dochází k emitování akustické emise na kHz, potíže se zastíněním a odfiltrováním nežádoucích složek - obtížně určitelné Druhá fáze: generují se vlastní frekvence poškozených komponent ložiska, záleží na použité metodě, nejlepší je obálková analýza, protože provádí frekvenční analýzu demodulovaného signálu Třetí fáze: výskyt ložiskových frekvencí ve spektru, obvykle již velmi pozdě na - ložisko před havárií fn

28 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 28 Valivá ložiska Závadu valivého ložiska nejlépe detekujeme pomocí CPB spektra nebo obálkové analýzy. Obálková spektra můžeme použít jak k detekci tak i k diagnostice valivého ložiska. Pokud není valivé ložisko vadné => „rovné“ obálkové spektrum.

29 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 29 Valivá ložiska Výrazné složky na chybových frekvencích ložiska Vyšší harmonické na rotorové frekvenci n – počet valivých těles

30 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 30 Valivá ložiska – chybové frekvence Vnější kroužek Vnitřní kroužek Valivé těleso Klec

31 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 31 Projevy závad valivých ložisek v obálkových spektrech 3. Závada valivého tělíska: vyžaduje okamžitou akci, frekvence otáčení valivého tělíska, (BSF) s vyššími harmonickými, často v kombinaci s interharmonickými. 1.Závada na vnějším kroužku: frekvence průchodu valivých tělísek přes závadu vnějšího kroužku (BPFO) s vyššími harmonickými. 2. Závada vnitřního kroužku: frekvence průchodu valivých tělísek přes závadu vnitřního kroužku (BPFI) s postranními pásmi RPM. BPFO RPM BPFI BSF

32 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 32 Závady montáže ložisek detekovaných spektry obálek RPM 2*RPM 2*BPFO Závada mazaní. Rotorová nesouosost Rotorová nevyváženost. Radiální předpětí ložiska. Nesouosost vnějšího krouźku. Prokluzování kroužku v ložiskovém domku. 2*RPM 1*RPM 2*BPFO Harmonické RPM Zvýšení úrovně pozadí RPM

33 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 33 Vliv vibrací na životnost ložiska Odhad vlivu změny dynamického zatížení (naměřených vibrací) na životnost ložiska Uvažujeme jednořadé kuličkové ložisko bez axiální síly zatížené převládající nevyvážeností. Při změně vibrací na dvojnásobek (z 2 m/s 2 na 4 m/s 2 ) klesne životnost ložiska 8x Při změně vibrací na pětinásobek (z 2 m/s 2 na 10 m/s 2 ) klesne životnost ložiska 125x

34 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 34 Doporučení pro měření vibrací Z naznačeného vyplývá, že měření vibrací ve zrychlení je přímo úměrné dynamické síle a nepřímo úměrné s třetí mocninou životnosti ložiska. V případě výpočtu životnosti jiných komponent než valivých ložisek, je třeba uvažovat jinou úměru pro vztah k vibracím. Měření vibrací v rychlosti vypovídá o energii emitované dynamickými silami, avšak nevypovídá příliš o životnosti zařízení. Pro sledování stavu (životnosti) valivého ložiska doporučujeme měření vibrací ve zrychlení.

35 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 35 Doporučení pro měření vibrací CPB Při použití CPB (oktávových) měření v logaritmické frekvenční stupnici, můžeme navíc snadno srovnávat vliv jednotlivých frekvenčních složek spektra na životnost zařízení. Toto je dáno vlastností logaritmické stupnice CPB, kde každá frekvenční čára reprezentuje srovnatelný vliv na namáhání součásti (relativní procentuální šířka pásma). Konečným doporučením tak může být : CPB6% - zrychlení, v max. frekv. rozsahu

36 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 36 Kluzná ložiska w o = 0 w o ~ ( ) * w s 0.43X 1X 2X Nestabilita olejového filmu: normálně 42 %- 47 % rychlosti otáčení v některých případech X nesynchronní když ampl. vib. dosáhne 50% vůle Opotřebení: vyšší harmonické RPM (10x až 20x) výrazně zesiluje vliv nevyváženosti a nesouososti mm/ 1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10X... w o = w s

37 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Závady elektromotorů

38 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 38 Problémy elektrických strojů Excentricita statoru Volné železo (vůle ve stat.) Zkratované statorové plechy: druhá harmonická síťové frekvence silnì směrové vibrace PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchronní otáčky - RPM PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchronní otáčky - RPM Excentrický rotor: 2x síťová frekvence s modulacemi frekvence průchodů pólů (PPF)

39 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 39 Prasklé rotorové tyče elektromotoru Statorové tyče Statorové tyče Rotorové tyče Rotorové tyče PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchron. otáčky - RPM RBPF = počet rotorových tyčí * RPM PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchron. otáčky - RPM RBPF = počet rotorových tyčí * RPM Prasklé rotorové tyče, uvolněné rotorové tyče, zkratované rotorové plechy, špatné spoje mezi rotorovými plechy: postranní pásma okolo frekvence průchodu rotorových tyčí (RBPF) s frekvencí skluzovou, < - 35 dB = vážné > - 45 dB = OK. (1X- n*Slip Freq) 1X (1X+n*Slip Freq) Zoom spektrum Zoom spektrum 35 dB 45 dB Uvolněné rotorové tyče mohou také způsobit postranní pásma s frekvencí síťovou okolo frekvence 1x a 2x RBPF. Uvolněné rotorové tyče mohou také způsobit postranní pásma s frekvencí síťovou okolo frekvence 1x a 2x RBPF.

40 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 40 Synchronní motory, DC motory DC motory Silicon Controlled Rectifiers (SCR) zvýšení SCR frekvence může způsobit: vadný SCR uvolněné spoje zlomené budící vinutí Synchronní motory - uvolněné statorové cívky modulace s frekvencí RPM okolo frekvence průchodů cívek 1X 2X SCR = 6*síová frekv. 2*SCR

41 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Analýza převodovek

42 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 42 Převodovky Cepstrální analýza a průměrování v časové oblasti výrazně zjednodušují práci při odhalování závad ozubených převodů. Spektrum převodovky Závady produkují postranní pásma okolo zubových frekvencí (GMF) a jejich harmonických. Spektrum převodovky Závady produkují postranní pásma okolo zubových frekvencí (GMF) a jejich harmonických. Cepstrum převodovky Energie každého postranního pásma (závady) je vyjádřena jednou čarou v cepstru. Cepstrum převodovky Energie každého postranního pásma (závady) je vyjádřena jednou čarou v cepstru. GMF 2*GMF

43 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 43 Převodovky Typické problémy na převodovkách Normální stav - obvykle i za normálního stavu jsou ve spektru přítomné nižší harm. GMF a jejich postranní pásma Tření v ozubení - generuje vlastní frekvenci ozubeného kola a zesiluje některé nižší harmonické zubové frekvence včetně jejich postranních pásek Přetížení zubů - výraznì zesiluje první harmonickou zubové frekvence a její postranní pásma Excentricita ozubeného kola - zesiluje postranní pásma okolo GMF a částečný vznik vlastních frekv. ozubených kol Nesouosost ozubených kol - obvykle zesiluje druhou harm. GMF a její postranní pásma GMF 2*GMF 3*GMF 1x GMF 2*GMF 3*GMF 1x GEAR fn

44 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek Rezonance a kritické otáčky

45 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 45 Vlastní frekvence a rezonance Rezonanční frekvence je rovna: Experimentální identifikace rezonance plyne z její definice (vlastní frekvence = budicí frekvence) Princip identifikace : Buzení soustavy širokopásmovým signálem Na vlastní frekvenci dojde k jeho zesílení

46 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 46 Vlastní frekvence a rezonance Druhy buzení soustavy 1. Bílý šum –Signál s konstantní amplitudou v širokém pásmu frekvencí –Vytvořen uměle –Nejčastěji nahrávka 2. Rázový impuls

47 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 47 Bílý šum Čas Frekvence

48 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 48 Buzení impulsem Čas Frekvence

49 Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 49 Kritické otáčky - určení Lze určit výpočtem a měřením –Měříme vlastní frekvence –Vypočítáme budicí frekvence Nejlepší metodou identifikace je rozběhová a doběhová charakteristika –Určí celé kritické pásmo –Odhadne linearitu –Ryze experimentální metoda


Stáhnout ppt "Školící a pilotní pracoviště TU v Liberci VB2-5 Analýza závad / Snímek 1 Analýza závad."

Podobné prezentace


Reklamy Google