Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
1/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Ver. 09.12.09.
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Predmetni nastavnik:Prof. dr. sc. I. Čala
Obrada:Doc. dr. sc. D. Lisjak
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
2/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
S A D R Ž A J
1. DEFINICIJA VIBRACIJA
2. ZAŠTO MJERITI VIBRACIJE
3. IZVORI VIBRACIJA
4. VIBRACIJE KOTRLJAJUĆIH LEŽAJEVA
5. SUSTAV ZA MJERENJE VIBROTEST 60VIBROTEST 60
6. SUSTAV ZA MJERENJE SPM SPM -- LeonovaLeonova
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
3/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Održavanje po stanju mjerenjem vibracija
Konvencionalni nadzor stanjaglobalno mjerenjem vibracija iusporedbom sa graničnim vrijednostima.
1960-1985
Subjektivna ocjena stanja strojasluh, vid, osjećaj. do 1960
od 1985
Vibracijsko-dijagnostički nadzor stanjaanalitičko višefunkcijsko (FFT) mjerenje vibracija, nadzor graničnih vrijednosti ovisno o pogonskom režimu,automatizirana dijagnostika.
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
4/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Ciljevi održavanja po stanju općenito
Povećanjesigurnosti
pogona
Povećanjeraspoloživosti
pogona
Smanjenjetroškova
održavanja Produljenjevijeka trajanja
postrojenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
5/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Definicije
• VibracijaVibracija je oscilacija čiji je iznos parametar koji definira gibanje sustava.
• OscilacijaOscilacija je promjena intenziteta neke veličine u odnosu na zadanureferentnu vrijednost, pri čemu se intenzitet naizmjenično mijenja iznad ili ispodreferentne vrijednosti.
Haris: “Shock and Vibration Handbook”
Svako gibanje koje se ponavlja unekom vremenskom intervalu zove sevibracijavibracija ili oscilacijaoscilacija.
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
6/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Posljedice vibracija
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
7/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Primjeri vibracija u svakodnevnom životu
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
8/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Vibracije kao indikatori stanja stroja
Vibracije Vibracijska uzbudasusjednih strojevaVibracijska uzbudapreko cjevovodaPromjene natemeljima
Strano tijelo u rotoru
Odlomljeni dijelovi rotora
Mehaničkaneuravnoteženost
Vanjska uzbuda
Simptom Djelovanje Greške
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
9/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Simptom Djelovanje Greške
Vibracije
Trošenje prstenastihraspora
Trošenje ležaja
Savijanje osovine
Savijanje kućišta
Kavitacija
Pumpa nije cjelovitoodzračena
Hidraulička neuravnoteženost
Trošenje
Struganje rotora uslijedtoplinskog izvitoperenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
10/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Zašto mjeriti vibracije?
• Zbog provjere frekvencija i amplituda naprezanja kako senebi prešla dinamička izdržljivost materijala (Wöhlerova krivulja)
• Zbog izbjegavanja pobude rezonancije određenih dijelovastrojeva
• Zbog potrebe prigušenja i izolacije izvora vibracija• Zbog uvođenja sustava održavanja po stanju
• Zbog konstrukcije i verifikacije računalnih modela struktura
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
11/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Mehanički parametri
• Mehanički sustavi sadrže tri komponente:- oprugu- prigušenje- masu
• Kad se svaka od tih komponenti izloži djelovanju konstantne sile, one reagirajukonstantnim pomakom pomakom (d)(d), konstantnom brzinom brzinom (v)(v) i konstantnim ubrzanjem ubrzanjem (a)(a)
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
12/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Primjeri vibracijskih sustava
1. Sustav masa - opruga
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
13/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
2. Sustav dvije različite mase - opruga
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
14/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
3. Sustav masa – opruga - prigušivač
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
15/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
4. Sustav masa – opruga – prigušivač - sila
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
16/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Odzivi teorijskih sustava
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
17/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Odzivi “stvarnih” sustava
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
18/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Sile i vibracije
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
19/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Vrste vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
20/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Deterministički vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
21/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Deterministički vibracijski signali i harmonici
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
22/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Slučajni (Random) vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
23/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Udarno – Impulsni vibracijski signali
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
24/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Načini mjerenja vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
25/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
26/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Jedinice mjerenja vibracijskih signala
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
27/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Analiza uzroka vibracija
• Neravnoteža sustava• Asimetričnost sustava• Savijanje osovine/vratila• Ekscentričnost• Ležajevi
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
28/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Statička neravnoteža• Jednak fazni pomak na svaki od ležajeva• Uglavnom radijalne vibracije
Neravnoteža
Dinamička neravnoteža• Fazni pomak od 180°• Uglavnom radijalne vibracije
Neravnoteža konzolnog opterećenja• Istovremene radijalne i aksijalne vibracije• Statička i dinamička neravnoteža
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
29/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Asimetričnost
A. Paralelna
B. Kutna
• Radijalne vibracije safaznim pomakom od 180°
• Aksijalne vibracije sa faznim pomakom od 0°
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
30/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Savijanje osovine
• Aksijalne i radijalne vibracije• 180° fazni pomak kod aksijalnih vibracija• 0° fazni pomak kod radijalnih vibracija
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
31/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Ekscentričnost
• Centar rotacije različit od geometrijskog centra• Radijalna i aksijalna faza jednake ili različite od 180°
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
32/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Vibracije kotrljajućih ležajeva
• Greške kotrljajućih ležajeva detektiraju se pomoćuCPB metode u visokofrekvencijskom opsegu
• Primjena “Envelope spectra” metode za detekcijui dijagnozu stanja ležaja
• U slučaju da grešaka nema dobiva se tzv. “flat envelope” spektar
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
33/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Izračunavanje frekvencija elemenata ležajeva
f Hz f BDPDcage r
( ) cos= −⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
12
1 β
f Hz n f BDPDouter r
( ) cos= −⎛⎝⎜
⎞⎠⎟2
1 β
f Hz n f BDPDinner r
( ) cos= +⎛⎝⎜
⎞⎠⎟2
1 β
f Hz f PDBD
BDPDball r
( ) cos= − ⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
⎡
⎣⎢⎢
⎤
⎦⎥⎥
12
β
BPFO =
BSF =
BPFI =
D1 D2
PD D D= +1 22
n = broj kuglica
f r = frekvencija rotacijeBD
β
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
34/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
1. Greške vanjske staze kotrljanja• Ball Pass Frequency Outer Race (BPFO)• Traje mjesecima
2. Greške unutarnje staze kotrljanja• Ball Pass Frequency Inner Race (BPFI)• Traje danima ili tjednima
3. Greške kuglica• Ball Spin frequency (BSF)• Često u kombinaciji sa BPFO i BPFI• Zahtijeva hitnu zamjenu ležaja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
35/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Vibracije ležajeva zbog grešaka montaže
Asimetričnost rotoraNeravnoteža rotora
Radijalno naprezanje ležaja
Asimetričnost vanjske staze kotrljanja
Nepravilnosti staze zbog ugradnje sjedišta
Greške podmazivanja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
36/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Procjena vibracijskog stanja sustava prema ISO 2372ISO 2372
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
37/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Metoda udarnih impulsa SPMSPM – Shock Pulse Methods
• Švedski patent razvijen 60-tih godina• SPM SPM -om se mjere udarni valovi (impulsi) koji nastaju zbog prolaza
kotrljajućeg elementa ležaja preko oštećenja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
38/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Procjena vibracijskog stanja sustava kod SPMSPM metode
• dBmdBm – decibel maximum value – maksimalna vrijednost udarnog impulsa umjerenom signalu u dB.
• dBcdBc – decibel carpet value – “tepih” vrijednost udarnih impulsa u mjerenomsignalu u dB.
• dBdBNN – normalized shock value – normirana vrijednost udarnih impulsa u dB.
dobro stanje: 0...20 dB
loše stanje: 21...34 dB
kritično stanje: > 35 dB
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
39/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Propagacija oštećenja ležaja tijekom životnog vijeka
dBmdBm vrijednosti:• 30...40 – blagoblago oštećenje ležaja• 40...45 – jakojako oštećenje ležaja• > 45 – tetešškoko oštećenje ležaja (visok rizik od otkazivanja!)
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
40/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Sustav za mjerenje vibracija VIBROTEST VIBROTEST -- 6060
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
41/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Preporuke izbora mjernih mjesta prema Brüel & Kjaer©
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
42/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Primjer mjerenja sa VIBROTESTVIBROTEST-- 6060
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
43/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Sustav za mjerenje vibracija SPM SPM -- LeonovaLeonova
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
44/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Primjeri mjerenja sustavom SPM SPM -- LeonovaLeonova
• Mjerenje vibracija• SPM• Mjerenje temperature• Mjerenje broja okretaja
ZAVOD ZA INDUSTRIJSKO INŽENJERSTVOODRODRŽŽAVANJEAVANJE
45/45
MJERENJE VIBRACIJA TEHNIČKIH SUSTAVA
Primjer prikaza rezultata mjerenja SPMSPM metodom