Analýza závad.

Slides:



Advertisements
Podobné prezentace
Zatížení od dopravy v tunelu metra
Advertisements

Stodůlky 1977 a 2007 foto Václav Vančura, 1977 foto Jan Vančura, 2007.
Název materiálu: OPAKOVÁNÍ 2. POLOLETÍ - OTÁZKY
Města ČR – orientace na mapě
Radiální ložiska s bodovým stykem
Indukční stroje 5 jednofázový motor.
11 Udržovatelnost a servisní logistika
Degradační procesy Magnetické vlastnosti materiálů přehled č.1
*Zdroj: Průzkum spotřebitelů Komise EU, ukazatel GfK. Ekonomická očekávání v Evropě Březen.
Geometrické znázornění kmitů Skládání rovnoběžných kmitů
Experimentální vybavení
Magnetohydrodynamický (MHD) generátor
Student: Ing. Olga Minaříková školitel: doc.akad.soch. Miroslav Zvonek, PhD. srpen 2009.
Technická diagnostika
Téma 3 ODM, analýza prutové soustavy, řešení nosníků
Kvalita elektrické energie z pohledu distributora
Regulační diagram je to základní grafický nástroj statistické regulace procesu, který umožňuje posoudit statistickou zvládnutost procesu statisticky zvládnutý.
Násobíme . 4 = = . 4 = = . 4 = = . 2 = 9 .
Konstrukce, princip funkce a základní charakteristiky hydromotorů
Téma: SČÍTÁNÍ A ODČÍTÁNÍ CELÝCH ČÍSEL 2
Animace Demo Animace - Úvodní animace 1. celé najednou.
MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA reg. č.: CZ.1.07/1.4.00/ Základní škola, Šlapanice, okres Brno-venkov, příspěvková organizace Masarykovo nám.
VY_32_INOVACE_ 14_ sčítání a odčítání do 100 (SADA ČÍSLO 5)
Soustava částic a tuhé těleso
Dělení se zbytkem 6 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Dělení se zbytkem 5 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Letokruhy Projekt žáků Střední lesnické školy a střední odborné školy sociální ve Šluknově.
Plošné konstrukce, nosné stěny
Jazyk vývojových diagramů
Nejmenší společný násobek
Čtení myšlenek Je to až neuvěřitelné, ale skutečně je to tak. Dokážu číst myšlenky.Pokud mne chceš vyzkoušet – prosím.
Posloupnosti, řady Posloupnost je každá funkce daná nějakým předpisem, jejímž definičním oborem je množina všech přirozených čísel n=1,2,3,… Zapisujeme.
52_INOVACE_ZBO2_1364HO Výukový materiál v rámci projektu OPVK 1.5 Peníze středním školám Číslo projektu:CZ.1.07/1.5.00/ Název projektu:Rozvoj vzdělanosti.
Název materiálu: OPAKOVÁNÍ 1.POLOLETÍ - OTÁZKY
Dělení se zbytkem 8 MODERNÍ A KONKURENCESCHOPNÁ ŠKOLA
Zásady pozorování a vyjednávání Soustředění – zaznamenat (podívat se) – udržet (zobrazit) v povědomí – představit si – (opakovat, pokud se nezdaří /doma/)
Název materiálu: OPAKOVÁNÍ 1.POLOLETÍ - OTÁZKY
TRUHLÁŘ II.ročník Výrobní zařízení Střední škola stavební Teplice
Houževnatost Základní pojmy (tranzitní lomové chování ocelí, teplotní závislost pevnostních vlastností, fraktografie) (Empirické) zkoušky houževnatosti.
Barva zvuku Veronika Kučerová.
Rozdíl mezi kluznými a kuličkovými ložisky
Cvičná hodnotící prezentace Hodnocení vybraného projektu 1.
DĚLENÍ ČÍSLEM 7 HLAVOLAM DOPLŇOVAČKA PROCVIČOVÁNÍ
Střídavé harmonické napětí a proud
Fyzika 2 – ZS_4 OPTIKA.
Smykové tření, valivé tření a odpor prostředí
 vytváření signálů a jejich interpretace ve formě bitů  přenos bitů po přenosové cestě  definice rozhraní (pro připojení k přenosové cestě)  technická.
MS PowerPoint Příloha - šablony.
VII. Neutronová interferometrie II. cvičení KOTLÁŘSKÁ 7. DUBNA 2010 F4110 Kvantová fyzika atomárních soustav letní semestr
Struktura a vlastnosti kapalin
1 Celostátní konference ředitelů gymnázií ČR AŘG ČR P ř e r o v Mezikrajová komparace ekonomiky gymnázií.
Technické kreslení.
Úkoly nejen pro holky.
Strojírenství Stavba a provoz strojů Hřídelové spojky ST26
END 1.Přítelem 2.Druhem 3.Milencem 4.Bratrem 5.Otcem 6.Učitelem 7.Vychovatelem 8.Kuchařem 9.Elektrikářem 10.Instalatérem 11.Mechanikem 12.Návrhářem 13.Stylistou.
Přednost početních operací
DĚLENÍ ČÍSLEM 5 HLAVOLAM DOPLŇOVAČKA PROCVIČOVÁNÍ Zpracovala: Mgr. Jana Francová, výukový materiál EU-OP VK-III/2 ICT DUM 50.
MODULAČNÍ RYCHLOST – ŠÍŘKA PÁSMA
Slovní úlohy řešené soustavou rovnic
KONTROLNÍ PRÁCE.
Měření úhlů.
Gymnázium, Broumov, Hradební 218
TRUHLÁŘ I.ročník Výrobní zařízení Střední škola stavební Teplice
Vibroakustická diagnostika
Jirous spol. s r.o. Vývoj a výroba wifi antén a příslušenství
Automatizační technika
Projekt Anglicky v odborných předmětech, CZ.1.07/1.3.09/
Mechanické kmitání, vlnění
Skládání rovnoběžných kmitů
Mechanické kmitání, vlnění
Transkript prezentace:

Analýza závad

Analýza závad Analýza spekter Nevyváženost Nesouosost Mechanické uvolnění Závady ložisek Závady elektromotorů Analýza převodovek Rezonance a kritické otáčky

1. Analýza frekvenčních spekter

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

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

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

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

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

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

Postranní pásma

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

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

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

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

Další možnosti spektrální analýzy Řádová analýza

2. Nevyváženost

Nevývaha statická Typické spektrum statické nevývahy Statická nevývaha 1.v.r.   1H - R   2H - R Typické spektrum statické nevývahy 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°) Poznámka: 1/ Silná nevyváženost způsobuje výskyt vyšších harmonických 2/ Platí pro podkritické otáčky

Nevývaha dynamická Typické spektrum dynam. nevývahy Párová nevývaha 1.v.r.   2.v.r.   Typické spektrum dynam. nevývahy 1H - R   Párová nevývaha Nevývažky v obou vyvažovacích rovinách jsou shodné 2H - R   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°)

Nevývaha převislého rotoru 1.v.r.   Typické spektrum nevývahy převislého rotoru 1H - A+R   2H - A+ R   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

3. Nesouosost

Nesouosost rovnoběžná mm/s   10   3.1 1 0.31 Radiálně   Rovnoběžná nesouosost 1H 2H 3H   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  

Nesouosost úhlová Úhlová nesouosost Výrazné axiální vibrace 10   3.1 1 0.31 1H 2H 3H Axial mm/s 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 .

4. Mechanické uvolnění

Mechanické uvolnění Uvolněný základ: mm/s   10   Radiálně 3.1   1   0.31   .5H 1.5H 1H 2H 3H   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 Mechanické uvolnění Poznámka: Mechanické uvolnění je vždy pouze důsledek jiné příčiny

Mechanické uvolnění Mechanické uvolnění: mm/s   .5X 1X 1.5X 2X 3X 10 3.1 1 0.31 Radiálně 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

5. Závady ložisek

Valivá ložiska Postup rozvoje závady valivého ložiska: 1kHz   25kHz 3H BPFI BPFO 1H 2H 300kHz fn   Postup rozvoje závady valivého ložiska: • První fáze: dochází k emitování akustické emise na 200-400kHz, 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

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.

b Valivá ložiska Výrazné složky na chybových frekvencích ložiska Vyšší harmonické na rotorové frekvenci n – počet valivých těles D1   D2 BD   b

Valivá ložiska – chybové frekvence Vnější kroužek Vnitřní kroužek Valivé těleso Klec

Projevy závad valivých ložisek v obálkových spektrech Závada na vnějším kroužku: • frekvence průchodu valivých tělísek přes závadu vnějšího kroužku (BPFO) s vyššími harmonickými. BPFO   RPM   BPFI 2. Závada vnitřního kroužku: • frekvence průchodu valivých tělísek přes závadu vnitřního kroužku (BPFI) s postranními pásmi RPM. 3. Závada valivého tělíska: • vyžaduje okamžitou akci, • frekvence otáčení valivého tělíska, (BSF) s vyššími harmonickými, • často v kombinaci s interharmonickými. BSF  

Závady montáže ložisek detekovaných spektry obálek Rotorová nesouosost Rotorová nevyváženost. RPM   1*RPM   Radiální předpětí ložiska. 2*RPM   2*RPM   Nesouosost vnějšího krouźku.   2*BPFO   2*BPFO   Prokluzování kroužku v ložiskovém domku. Harmonické RPM   RPM   Zvýšení úrovně pozadí Závada mazaní.

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/s2 na 4 m/s2) klesne životnost ložiska 8x Při změně vibrací na pětinásobek (z 2 m/s2 na 10 m/s2) klesne životnost ložiska Vliv vibrací na životnost ložiska 125x

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.

Doporučení pro měření vibrací 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

Kluzná ložiska Nestabilita olejového filmu: • normálně 42 %- 47 % wo = 0   Nestabilita olejového filmu: • normálně 42 %- 47 % rychlosti otáčení • v některých případech 0.2 -0.7X • nesynchronní • když ampl. vib. dosáhne 50% vůle 10   wo = ws   3.1   1   0.31   wo ~ (0.3 - 0.5) * ws   0.43X 1X 2X   mm/   1X 2X 3X 4X 5X 6X 7X 8X 9X 10X...   Opotřebení: • vyšší harmonické RPM (10x až 20x) • výrazně zesiluje vliv nevyváženosti a nesouososti 10   3.1 1 0.31

6. Závady elektromotorů

Problémy elektrických strojů mm/s   1X Line 2x 2*Line freq. 10 3.1 1 0.31 Excentricita statoru Volné železo (vůle ve stat.) Zkratované statorové plechy: • druhá harmonická síťové frekvence • silnì směrové vibrace 10   3.1 1 0.31  1X Line 2X 2*Line freq. Excentrický rotor: • 2x síťová frekvence s modulacemi frekvence průchodů pólů (PPF) PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchronní otáčky - RPM

Prasklé rotorové tyče elektromotoru 1X 2X RBPF   Odstup postranních pásem 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. Rotorové tyče Statorové tyče Uvolněné rotorové tyče mohou také způsobit postranní pásma s frekvencí síťovou okolo frekvence 1x a 2x RBPF.  35 dB 45 dB   PPF = skluzová frekvence * počet pólů skluzová frekvence = synchron. otáčky - RPM RBPF = počet rotorových tyčí * RPM Zoom spektrum (1X- n*Slip Freq) 1X (1X+n*Slip Freq)  

Synchronní motory, DC motory uvolněné statorové cívky • modulace s frekvencí RPM okolo frekvence průchodů cívek 1X 2X frekvence prùchodù cívek   odstup 1x RPM DC motory Silicon Controlled Rectifiers (SCR) zvýšení SCR frekvence může způsobit: • vadný SCR • uvolněné spoje • zlomené budící vinutí   1X 2X SCR = 6*síová frekv. 2*SCR  

7. Analýza převodovek

Převodovky Cepstrální analýza a průměrování v časové oblasti výrazně zjednodušují práci při odhalování závad ozubených převodů.   GMF   2*GMF   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.

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 Převodovky GMF   2*GMF 3*GMF 1x GEAR fn   GMF   3*GMF   1x   2*GMF   GMF   2*GMF 3*GMF 1x GMF   2*GMF 3*GMF 1x GEAR fn

8. Rezonance a kritické otáčky

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

Vlastní frekvence a rezonance Druhy buzení soustavy Bílý šum Signál s konstantní amplitudou v širokém pásmu frekvencí Vytvořen uměle Nejčastěji nahrávka Rázový impuls

Bílý šum Frekvence Čas

Buzení impulsem Frekvence Čas

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