بخشی از مقاله
چکیده
از چند دهه اخیر اندازهگیری و آنالیز ارتعاشات به عنوان مهمترین تکنیک در کنترل وضعیت ماشین آلات در حین کار در آمده است. این تکنیک به نام ارزیابی مکانیکی نیز شناخته میشود. ارزیابی مکانیکی در واقع ارزیابی پارامترهایی چون ارتعاشات، حرکات شافت، درجه حرارت و کلیه شرایط دیگری است که کمک میکند وضعیت سلامت ماشین در حین کار تعیین شود.
در این تحقیق ابتدا با معرفی روش مذکور، به بررسی عیوب یک دستگاه کمپرسور اسکروی هوای مرطوب با توان ×75 KWپرداخته و سپس جهت عیب یابی از دستگاه دیتا آنالایزر Viber×X5 و جهت تحلیل دادههای بدست آمده از نرم افزار SpectraPro استفاده شده است. پس از انجام آزمایشات و بررسی نتایج مشخص شدکه عیب ناشی از لقی نصب کمپرسور بر روی شاسی و نیز عدم هم راستایی پولیها در سیستم انتقال قدرت بوده است. عیوب مذکور با استفاده از تغییرات دامنه ارتعاشاتی و زاویه فاز مربوطه شناسایی و رفع شده است. در نهایت با رفع نواقص با دستگاه و آنالیز طیفی کمپرسور عدم وجود عیب مورد تأیید قرار گرفت.
1. مقدمه
اندازه گیریهای ارتعاشی معمولأ به دو منظور کلی انجام میشوند. یکی به منظور مراقبت و بررسی سلامتی دستگاه بر مبنای یک برنامه مشخص و دیگری به منظور فرایند تحلیل که با هدف نهایی برطرف ساختن عیب ماشین همراه است به این منظور وسایل اندازه گیری ارتعاشی میتوانند در عیب یابی نقش مهمی ایفا کنند.
خرابی در ماشین آلات و قطعات مکانیکی به مرور شروع شده و توسعه مییابد و در نهایت منجر به از کارافتادگی سیستم مکانیکی میشود. چنین روندی، امری طبیعی است، ولی آنچه که مهم است شناسایی خرابیهای اولیه و جلوگیری از گسترش آنها است. برطرف کردن عیبهای اولیه در ماشین آلات با هزینه نسبتأ کمی صورت می پذیرد. در حالی که اگر خرابیهای جزئی برطرف نشود چه بسا ممکن است بخشهای دیگری از ماشین را نیز تحت تأثیر قرار داده و خرابی عمده ای در سیستم بوجود آید.
نادریپور و همکارانش - 2011 - کاربرد آنالیز ارتعاشات در عیبیابی گیربگس پمپ رفت و برگشتی را بررسی کردند. در این مقاله آنالیز و عیب یابی را با استفاده از تکنیک های مختلف نظیر اورآل، انولوپ، اسپکتروم و کپستروم به شناسایی عیب پرداخته شده است. [1] کاربرد آنالیز ارتعاشات در عیب یابی یاتاقان فن پیش گرم کن توسط ثمرین، احمدگلی و اشراقی - 2012 - انجام گرفت. [2] وروانی فراهانی - 2013 - بهکارگیری منحنی پوش سیگنالهای ارتعاشی در پایش وضعیت و عیب یابی یاتاقانهای غلتشی را مورد بررسی قرارداد
پورامینی - 2014 - نیز به کاربرد آنالیز ارتعاشات در عیب یابی فن کارخانه گندله سازی مجتمع معدنی و صنعتی گل گهر پراختند، در تحقیق مذکور دادههای برداشت شده بصورت های مختلف از جمله بر حسب زمان، برحسب دامنه و همچنین در فضای فرکانس مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته، و به دنبال آن عیوب و منشأ احتمالی آنها کاندید شدهاند.
همچنین کاهش ارتعاش چرخ-دنده مخروطی ساده به کمک اصلاح پروفیل دندانه توسط شیخ سامانی و دانشجویش - 2014 - انجام شد، که در این مقاله، یک جفت چرخدندهی مخروطی دندانه مستقیم با سه جفت چرخدندهی ساده جایگزین مدل شده است. مدل های مورد بحث پس از طراحی هندسی و اصلاح بهینه پروفیل دندانه در سر و ریشه به کمک الگوریتم ژنتیک، که با تحلیل اجزای محدود کوپل شده است، مورد بررسی قرار گرفته است.
زینگ وهمکاران - - 2015 به شناسایی عیب رولبرینگ بر اساس پارامتر ویژگی زمان-فرکانس و شبکه عصبی موجک پرداخته اند، در ابتدا پارامترهای ویژگی زمان از سیگنال ارتعاش استخراج شده، سپس از حالت تجربی، تجزیه سیگنال-های رولبیرینگ را انجام داده و در نهایت از آن به عنوان نمونه برای آموزش شبکه عصبی موجک استفاده کرده اند. این تحقیق پایه نظری را برای تشخیص عیب در ماشین آلات دوار فراهم میکند
هدف از این تحقیق در ابتدا عیب یابی و رفع ارتعاشات برای طولانی کردن عمر دستگاه، صرفه جویی در هزینه های شرکت، آنالیز ارتعاشات و در نهایت ارائه یک تجربه کاری به همکارانی که در این زمینه فعالیت میکنند.
2. نگاهی به عیوب متداول در کمپرسورها
2.1 ارتعاشات ناشی از عیوب یاتاقان های غلطکی
یاتاقانهای غلطکی که دارای عیوبی روی سطوح مسیرغلطکها و غلطکها و همچنین قفسه هستند نیروهایی بوجود میآورند که به محفظه یاتاقان و خارج از یاتاقان منتقل میگردد. این نیروها میتواند پریودیک و اتفاقی بوده و اغلب دارای فرکانسهای بالایی می-باشند و این مشخصه دیگری از ارتعاشات با نام انرژی اسپایک میباشد. این انرژی پالسهای انرژی ارتعاشی است که در فرکانسهای بالا در مدت زمانی بسیار کوتاه بدلیل عیوب سطحی در قطعات یاتاقانهای غلطکی یا چرخدندهها، تماس فلز با فلز، نشت بخار یا هوای فشار بالا و کاویتاسیون در ماشین الات حادث میگردد.تا قبل از معرفی انرژی اسپایک کشف عیوب یاتاقانهای غلطکی و چرخدندهها در مراحل اولیه مشکل بود.
با اندازهگیری انرژی اسپایک ارتعاشات فرکانس بالای ناشی از عیوب یاتاقانها و چرخدندهها به آسانی قابل کشف میباشد و واحد اندازه گیری مخصوص به خود را دارد. اگر چه اسپایک انرژی اساسأ اندازهگیری شتاب ارتعاشی است، ولی سیستم مخصوص الکترونیکی که سیگنال ارتعاشی را پروسس میکند به ارتعاشات فرکانس بالایی که توسط عیوب یاتاقانها و چرخ-دندهها ایجاد میشود حساسیت خاصی دارد. به این دلیل است که واحد اندازهگیری انرژی اسپایک به g-SE شکل - - 1 بیان میشود.[
شکل 1 استاندارد خرابی یاتاقانهای غلطکی بر حسبg در نرم افزار SpectraPro
یک یاتاقان غلطکی در حالت کلی از چهار نوع المان تشکیل شده که خرابی هر کدام از آنها از علائم خاصی برخوردار میباشند. با توجه به نوع یاتاقانهای مورد استفاده در این دستگاه میتوان قطر حلقهها، قطر ساچمهها و تعداد آنها را مشخص کرده و با کمک روابط موجود که در زیر آورده شدهاند فرکانسهای چهارگانه خرابی رینگ خارجی، خرابی رینگ داخلی، خرابی ساچمهها و خرابی قفسه را محاسبه نمود
در این روابط جدول - - 1، n بیانگر تعداد ساچمهها، فرکانس چرخش شفتPD، قطر ساچمهها BD، قطر خارجی رینگ بیرونی D و قطر خارجی رینگ داخلی D و زاویه تماس β در یاتاقان غلطکی تماس مایل میباشد. لازم به ذکر است که برای یاتاقان های غلطکی شیار عمیق β=0 لحاظ میگردد. بدین ترتیب با معلوم بودن نوع یاتاقان، اطلاعات هندسی آن مشخص و فرکانس های مربوط به خرابی های هر المان را محاسبه نمود، در این تحقیق برای این منظور از نرم افزار SpectraPro نیز استفاده گردید که نتایج مشابهی بدست آمده است که به عنوان نمونه فرکانس های مربوط به یاتاقانهای کمپرسور در شکل - - 2 محاسبه شده است
جدول 1 معادلات محاسبه فرکانس خرابی یاتاقانهای غلطکی
شکل 2 محاسبه فرکانس خرابی یاتاقان2206 استفاده شده در کمپرسور، توسط نرم افزار SpectraPro
