Images CX
Images CX Images CX
Szukane słowo: 
Grupa: 
Podgrupa: 
 
Images CX
Images CX
Images CX
Images CX
Images CX
Images CX
Images CX
  Część V: Diagnostyka łożysk
 17. Metody diagnostyki drganiowej stanu łożysk tocznych

17. Metody diagnostyki drganiowej stanu łożysk tocznych

17.1 Pomiary ogólnego poziomu drgań węzłów łożyskowych

Dzisiaj pomiar drgań węzłów łożyskowych jest powszechnie i szeroko stosowany do oceny ich stanu, dlatego diagnostyka łożysk tocznych utożsamiana jest często z diagnostyką drganiową. Rozwój elektronicznego sprzętu pomiarowego i rosnąca baza informacji diagnostycznych sprawiają, że diagnostyka drganiowa jest coraz bardziej skutecznym narzędziem wykrywania defektów łożysk tocznych.

Najprostszą metodą diagnozowania łożysk są okresowe lub ciągłe pomiary szerokopasmowych poziomów drgań. Pomiary te bazują na śledzeniu trendu zmian poziomu drgań w szerokich pasmach częstotliwości (2Hz ÷ 10kHz) (wykr. 7).

Zarejestrowane poziomy drgań węzłów łożyskowych są porównywane z wartościami granicznymi, np. podanymi przez normy międzynarodowe ISO 10816.

Images CX
AW-1701
Wykr.7 Przykładowy trend szerokopasmowego poziomu drgań

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.1.1 Warunki pomiarowe

17.1.1a Punkty pomiarowe

Pomiary drgań bezwzględnych łożysk wykonuje się na ich obudowach, a jeżeli to niemożliwe na tarczach łożyskowych albo na korpusie maszyny w trzech wzajemnie prostopadłych kierunkach: w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału w kierunku poziomym i pionowym oraz wzdłuż osi wału na wysokości osi, możliwie jak najbliżej wału.

Images CX
AR-1802
Rys.83 Rozmieszczenie punktów pomiarowych na łożyskach wolnostojących
Images CX
AR-1803
Rys.84 Rozmieszczenie punktów pomiarowych na łożyskach w obudowach
Images CX
AR-1804
Rys.85 Rozmieszczenie punktów pomiarowych na korpusie maszyny

 

 

 

 

 



Images CX
AR-1805
Rys.86 Rozmieszczenie punktów pomiarowych dla maszyny z wirnikiem pionowym

17.1.1b Dobór i mocowanie czujnika drgań

Możliwe jest stosowanie piezoelektrycznych czujników przyspieszeń drgań w szerokim zakresie częstotliwości. Zaleca się by aparatura była wyposażona w układ całkujący. Sygnał wyjściowy takiego przetwornika jest proporcjonalny do przyspieszeń drgań. Dla zakresu częstotliwości od ok. 10Hz do ok. 1,5 kHz można stosować elektrodynamiczny czujnik prędkości drgań, którego sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do prędkości drgań w przypadku elektronicznej korekcji charakterystyki dynamicznej czujnika. Na rys. 87 przedstawiono przykładowo przetworniki piezoelektryczne.

Należy zadbać o to, aby mocowanie przetwornika na powierzchni maszyny było zgodne z instrukcją producenta czujnika tak, by nie zakłócał on warunków pomiarów drgań badanej maszyny. Jest istotne, aby docisk i masa czujnika nie miały znaczącego wpływu na drgania maszyny.

Czujniki mogą być mocowane:

• przez docisk ręczny,
• za pomocą magnesu,
• przez przyklejenie,
• za pomocą wkręta.

Sposoby mocowania czujników zostały wymienione w kolejności szerokości pasma przenoszenia drgań. Najszersze pasmo przenoszenia występuje dla połączenia gwintowego.

Images CX
AR-1806
Rys.87 Czujniki piezoelektryczne

17.1.1c Aparatura pomiarowa

Sprzęt pomiarowy powinien zapewniać pomiar wartości skutecznej drgań w szerokim paśmie z liniową charakterystyką, w zakresie częstotliwości 10Hz ÷ 1kHz. Jednakże dla maszyn o prędkościach obrotowych zbliżonych do 600 obr/min lub mniejszych, dolna wartość zakresu częstotliwości o liniowym przebiegu charakterystyki dynamicznej toru pomiarowego, nie powinna być większa od 2Hz. Dla maszyn wysokoobrotowych oraz maszyn o wyższych częstotliwościach drgań, np. częstotliwości łopatkowe i zazębienia, górna granica częstotliwości nie powinna być mniejsza od 2,5kHz.

W trakcie pomiarów należy upewnić się, że na ich dokładność nie będą miały wpływu takie czynniki otoczenia jak:

• wahania temperatury,
• pola elektromagnetyczne,
• wahania napięcia zasilania,
• długość kabla łączącego czujnik z układem pomiarowym,
• ustawienie przestrzenne czujnika.

Mierniki powinny umożliwiać pomiar drgań z sumarycznym błędem nie przekraczającym ± 10% i powinny podlegać okresowemu sprawdzeniu zgodnie z zaleceniami producenta. Na rys. 88 i 89 przedstawiono przykładowo prosty miernik do pomiaru poziomu drgań szerokopasmowych oraz analizator drgań. Rys. 90 przedstawia elementy systemu ciągłego monitorowania drgań (on-line).

Images CX
AR-1808
Rys.88 Miernik do pomiaru poziomu drgań wraz z czujnikiem piezoelektrycznym
Images CX
AR-1809
Rys.89 Analizator drgań-zbieracz danych
Images CX
AR-1810
Rys.90 Elementy systemu ciągłego monitorowania drgań

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.1.2 Strefy stanu dynamicznego oraz wartości graniczne drgań węzłów łożyskowych

Monitorowanie stanu łożysk tocznych nie może być oderwane od monitorowania stanu technicznego maszyn, bowiem źródła drgań różnego pochodzenia mają bezpośredni i pośredni wpływ na rozwój uszkodzeń łożysk tocznych.

Images CX
AR-1811
Rys.91 Pomiar drgań z zastosowaniem zbieracza danych
 

17.1.2a Strefy stanu dynamicznego maszyn

Według normy międzynarodowej ISO 10816 i ISO 7919 przyjmuje się cztery strefy oceny maszyn :

A – drgania nowo oddanych do eksploatacji maszyn powinny znajdować się w tej strefie (stan dobry),
B – maszyny, których drgania zaliczono do tej strefy mogą pracować długotrwale bez ograniczeń (stan dopuszczalny),
C – maszyny, których drgania znajdują się w tej strefie uważa się zwykle za nie nadające się do długotrwałej pracy ciągłej. Na ogół maszyna może pracować przez ograniczony okres czasu, aż będzie możliwość podjęcia działań zapobiegawczych (stan jeszcze dopuszczalny),
D – wartości drgań w tej strefie są zazwyczaj uważane za wystarczająco poważne i wskazują na możliwość wystąpienia uszkodzenia maszyny. Po osiągnięciu takiego poziomu drgań maszynę należy wyłączyć (stan niedopuszczalny).

17.1.2b Wartości graniczne poziomu drgań maszyn

Norma ISO 10816 dzieli maszyny na cztery grupy stosownie do typu maszyny, mocy znamionowej lub wzniosu osi wału:

Grupa 1: wielkie maszyny o mocy znamionowej ponad 300kW; maszyny elektryczne o wzniosie osi wału H≥ 315mm, (maszyny te mają zazwyczaj łożyska ślizgowe, zakres prędkości obrotowych rozciąga się od 120obr/min do 15 000obr/min),

Images CX
AT-1801
Tab.23 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 1

 

 

 

 

 

 


Grupa 2: maszyny średniej mocy znamionowej powyżej 15kW aż do 300kW włącznie; maszyny elektryczne o wzniosie osi wału 160mm≤H<315mm (maszyny te mają zazwyczaj łożyska toczne i prędkości obrotowe powyżej 600obr/min),

Images CX
AT-1802
Tab.24 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 2

 

 

 

 

 

 



Grupa 3: pompy z wirnikami wielołopatkowymi i z oddzielnym napędem (odśrodkowe, o mieszanym przepływie lub o przepływie poosiowym) o mocy znamionowej powyżej 15kW (maszyny tej grupy mogą mieć łożyska ślizgowe lub łożyska toczne),

Images CX
AT-1803
Tab.25 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 3

 

 

 

 

 

 



Grupa 4: Pompy z wirnikami wielołopatkowymi i z wbudowanym napędem (odśrodkowe, o mieszanym przepływie i o przepływie poosiowym) o mocy znamionowej powyżej 15kW (maszyny tej grupy mogą mieć łożyska ślizgowe lub łożyska toczne).

Images CX
AT-1804
Tab.26 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 4

 

 

 

 

 

 



Zgodnie z normą ISO 10816 w przypadku zespołów maszyn w elektrowniach wodnych i pompowniach, maszyny te są podzielone na cztery grupy.

Grupa 1: poziome zespoły maszyn z łożyskami ślizgowymi zamontowanymi na sztywnym fundamencie, zwykle prędkość obrotowa nie przekracza 300 obr/min,

Grupa 2: poziome zespoły maszyn z oprawami łożysk zamocowanymi jedynie do obudowy (korpusu) maszyny hydraulicznej, zwykle prędkość obrotowa niższa od 300 obr/min,

Grupa 3: pionowe zespoły maszyn z oprawami łożysk zamocowanymi do fundamentu, prędkość obrotowa zwykle od 60 obr/min do 1800 obr/min,

Grupa 4: pionowe zespoły maszyn z dolnymi oprawami łożysk zamocowanymi do fundamentu i górnymi oprawami łożysk zamocowanymi tylko do stojaka, prędkość obrotowa zwykle od 60 obr/min do 1000 obr/min.

Images CX
AT-1805
Tab.27 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 1, dla miejsc pomiaru 1,2,3 i 4

 

 

 

 

 

Images CX
AR-1812
Rys.92 Miejsca dokonywania pomiaru dla zespołów maszyn elektrowni wodnych i pompowni odpowiednio dla grup 1,2
Images CX
AR-1813
Rys.93 Miejsca dokonywania pomiaru dla zespołów maszyn elektrowni wodnych i pompowni odpowiednio dla grup 3,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Images CX
AT-1806
Tab.28 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 2, dla miejsc pomiaru 1 i 2

 

 

 

 

 

Images CX
AT-1805
Tab.29 Klasyfikacja stref dla maszyn Grupy 3, na wszystkich łożyskach głównych

 

 

 

 

 

Diagnostyka drganiowa oparta na rejestracji szerokopasmowych poziomów drgań węzłów łożyskowych polega na ocenie trendu zmian poziomów drgań. Przyjmuje się, że wzrost poziomu drgań 2,5 razy (8dB) jest zmianą istotną pozwalającą na klasyfikację maszyny do wyższej klasy stanu technicznego. Wzrost poziomu drgań więcej niż 10 razy (20dB), prowadzi do zmiany klasyfikacji stanu technicznego maszyny z dobrego na niedopuszczalny. Ponieważ uszkodzone łożyska toczne generują drgania szerokopasmowe, dla wykrycia defektów w bardzo wczesnej fazie, zaleca się pomiar przyspieszeń drgań. Można rejestrować wartości skuteczne i wartości szczytowe w celu ich porównania.

Kryteria ISO są stosowane zarówno do maszyn eksploatowanych, odbieranych od producenta, po montażu czy też po remoncie. Jednak oprócz pierwszego przypadku wymagany jest stan dynamiczny przynajmniej dobry jeżeli producent nie stawia wyższych wymagań.

Przedstawiona metoda ocenia stan dynamiczny łożyska, ale nie określa przyczyny zmiany stanu. Dlatego pomiar ogólnych poziomów drgań węzłów łożyskowych zalecany jest jako pierwszy etap diagnostyki drganiowej.

 

 

Historia : Images CX Images CX Strona : Images CXImages CX << Powrót do kataloguDrukuj
Images CX