ELEKTROnet 2005/1: Hordozható gépdiagnosztikai eszközök – jelenlegi kínálat és újdonságok

ELEKTROnet 2005/1: Hordozható gépdiagnosztikai eszközök – jelenlegi kínálat és újdonságok

Rahne Eric, okl. villamosmérnök, a PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. alapítója, rezgésdiagnosztikai szakértő

Az utóbbi években a forgógépek állapotát felmérõ eszközök és technológiák igen sokat fejlõdtek. Amíg nem is olyan régen még a csavarhúzó vagy az élére állított pénzérme volt az egyetlen elterjedt ipari „diagnosztikai módszer”, ma már vitathatatlan, hogy a korszerű gépdiag-
nosztika alkalmazása elengedhetetlen a gazdaságos termelés eléréséhez és fenntartásához. Ehhez újabban már gépszakértő kézi mûszereket is lehet kapni!

Digitális rezgésmérõk, rezgésszint-adatgyűjtők

Az állapotfüggő gépkarbantartás megszervezéséhez a leg­értékesebb információ a gép állapotának romlási sebessége, ami alapján megbecsülhető, hogy mikor, milyen beavatkozást kell elvégezni ahhoz, hogy a gép váratlan leállás (és fölös­leges javítások) nélkül üzemeljen, de addig a meglévő kezdetleges hibákból eredő nagyobb károkat se szenvedje el. Ehhez a géprezgéseket rendszeresen meg kell mérni, majd trendjük emelkedési mértéke ad információt a várható élettartamokról.

Az egyszerű kéziműszerek a mért paramétereket (pl. a rezgéssebességet) egyetlenegy számmal minősítik. Az ilyen rezgésmérők kisméretűek (zsebben elférnek), kezelésük is rendkívül egyszerű. Leggyakrabban a rezgéssebesség effektív ­értékét mérik az ISO 10816 által ajánlott 10…1000, ill. 10…3200 Hz frekvencia­tartományban. A műszerekkel kitűnően észrevehető a kiegyensúlyozatlanság, a mechanikai lazaság, a rezonancia, valamint a tengelybeállítási hiba jelenléte. Egy egyszerű gép- és csap-
ágyállapotmérő műszert mutat az 1. ábra.

Ahhoz, hogy a gördülőcsapágyak állapotáról is kapjunk információt, a csapágy alkatrészei által keltett magas frekvenciájú rezgéseket is meg kell mérni. A csapágyak állapotának jelzésére legalkalmasabbnak a 2…20 kHz között rögzített rezgésgyorsulás effektív értéke vagy burkológörbéje (Envelope) bizonyult. Ha tehát a műszer az ISO szerinti rezgéssebesség és a magas frekvenciájú rezgésgyorsulás mérésére alkalmas, nemcsak beállítási és kiegyensúlyozási problémák jelenléte, hanem csapágyhibák és elégtelen csapágykenés is felderíthetők vele.
Sok piezo­elektro­mos rezgés­érzékelő jeleit fel­dolgozó rezgésmérő, illetve -analizáló műszerhez kapható fejhallgató (akár állítható ­szűrőkkel és erősítővel is), s ezúton azok sztetoszkópként is alkalmazhatók. Egy ilyen műszert láthatunk a 2. ábrán.

Sok cégnél a gépek száma miatt már nem ajánlatos „papírral és ceruzával” a rezgésértékeket feljegyezni, majd utána grafikákat készíteni, vagy az adatokat egyenként PC-re vinni. Ilyen feladatokra kaphatók zsebméretű adatgyűjtő műszerek, melyek a rezgéssebesség és a magas frekvenciás rezgésgyorsulás mérésére, több gép rezgésadatainak – akár mérőutas – tárolására, valamint ezeknek PC-re való átküldésére képesek. A hozzájuk kapható PC-szoftverek pedig nemcsak a trendek készítését, hanem a határértékek figyelését, különböző beszámolók készítését és – mint például a PIM ProfiTrend szoftvere – a karbantartási tevékenységek naplózását is képesek elvégezni.

Géprezgés-analizátorok, -adatgyűjtők

A rezgések spektrumanalízise a jelenleg leghatékonyabb gépállapot-felmérő eszköz (feltéve hogy szakértelemmel „olvassák” a benne rejlő információkat), és abból indul ki, hogy minden gép, illetve gépalkatrész mint „merev” test rezonancia­frekvenciákkal rendelkezik, illetve minden géphiba az aktuális gépfordulatszám alapján pontosan meg­határozható frekvenciájú rezgéseket eredményez. A felvett rezgésjel spektrumanalízisével pedig „láthatóvá” válnak a benne szereplő „elemi” rezgések, melyek frekvenciái a fentiek alapján hozzá­rendelhetők a gépalkatrészekhez és a géphibákhoz. A rezgések spektrumanalízise révén tehát a gépbeállítás, illetve az egyes gépelemek hibái pontosan felderíthetők. Ez a módszer pl. arra is képes, hogy külön kimutassa a csapágy belső, ill. külső gyűrűjének vagy kosarának sérülését! Villanymotorok elektromos paramétereinek mérésével ezen túl villamos hibák (pl. aszinkronmotor forgórészrúdjainak törése) is felderíthetők.

A legkorszerűbb géprezgésanalizáló-adatgyűjtő készülék és analízistechnológia példájaként a CSI (Emerson) termékeire hivatkozunk, mivel 2004-ben az egyik legtekintélyesebb amerikai szaklap – a “Plant Service” – olvasói igen nagy fölénnyel a CSI cég termékeit választották a legjobbnak az “Adatgyűjtők és rezgésanalízis” kategóriában. A CSI emellett második helyet szerzett a “Kiegyensúlyozó műszerek”, másodikat az “Olajanalízis”, harmadik a “Tengelybeállító eszközök” és negyediket a “Villanymotor-analízis” kategóriában. Nincs még egy diagnosztikai eszközöket fejlesztő és gyártó cég, amely ennyire átfogó képességekkel bírna és ennyire élenjáró technológiát birtokolna egyszerre !

Példa magas szintű rezgésdiagnosztikai technológiára (CSi PeakVue®)

Csapágyhibák felderítéséhez például gyakran alkalmazzuk a demodulációt, de a nagyon rövid idejű – impul­zusszerű – rezgések láthatatlanná válhatnak. A CSi PeakVue® módszere e hiányosságot ki­küszöbölve kiválóan alkalmas a csapágyak hibáinak korai jelzésére az ilyenkor fellépő ún. stressz-hullámok kijelzésével. Figyelemreméltó, hogy ez a módszer alacsony fordulat­számú gépek és fogaskerékhajtások esetén is alkalmazható, valamint meg­bízható trendadatot szolgáltat, mellyel a romlás mértéke és gyorsasága is megbe­csül­hető.

Példa korszerű műszerre (CSI 2130 RBMconsultantPro)

Méréstechnikai paraméterek

• valódi kétcsatornás mérés
• spektrumfelbontás max. 12 800 vonal + TrueZoom (300 000 vonal)
• nagy felbontású színes VGA-kijelző (640 × 480 képpont) háttérvilágítással
• 16 bites felbontás, dinamikatartomány > 120 dB ( analóg integrálással)
• frekvenciatartomány min. 0 … 80 kHz; 740 tartomány (automatikus antialiasing-szűrővel)
• lineáris; csúcsmegtartás, OrderTracking, negatív vagy időszinkron átlagolás akár 10.000 mérésről
• ICP®, elektrodinamikus, örvényáramú és egyéb egy-, két- és háromirányú érzékelők támogatása
• kommunikáció modemen, USB-n ill. Etherneten keresztül

Mérési technológiák, képességek

• egyedi, állítható paraméterű spektrum- és időjelfelvétel lineáris vagy logaritmikus megjelenítéssel
• egyszerű, többszörös, mozgó többszörös és oldalsávos kurzorok
  többcsatornás mérőutas adatgyűjtés (végtelen kapacitással – cserélhető PCMCIA-kártyával)
• azonnali jelanalízis, határérték- és trendfigyelés (szöveges riasztással)
• vonalkódolvasóval történő mérőpont-azonosítás
  Bode/Nyuqist, 1/3 oktávanalízis (A-súlyozással is), tranziensanalízis (pl. ütésteszt)
• keresztkorreláció, orbitábrázolás, vízesésspektrum, demoduláció

Különleges technológiák

• SST – alacsony fordulatszámú gépekhez: 0,2 Hz-ig valós spektrumok! (pl. nincs sípályagörbe)
• PeakVue – hatékony és megbízható eszköz korai csapágy- és fogaskerékhibák felderítésére
• magas szintű tranziensanalízis – a felvétel bármely időpontjáról megtekinthető a spektruma is !

Egyéb képességek

• ultrahangmérés
• villanymotor-analízis
• referenciajel nélküli fordulatszámmérés
• négysíkú, dinamikus kiegyensúlyozás
• lézeres tengelybeállítás
• rádiófrekvenciás érzékelők jeleinek fogadása

Világújdonság: gépszakértő kéziműszer !

Az előbb említett gépanalizáló-adatgyűjtő és a gépszakértői műszerek között elsősorban a szemléletváltás tűnik fel: míg a fejlett gépanalizáló-adatgyűjtők kettős funkciót látnak el (szakértő kezekben magas szintű diagnosztikai műszer, képzetlen munkás kezeiben gyors és megbízható adatgyűjtő), a most először a piacon megjelenő gépszakértői műszerek inkább az azonnali, gyors analízisre helyezik a hangsúlyt.

A gépszakértői műszerek nagyrészt azokat a tulajdonságokat és képességeket foglalják magukban, amiket a gépanalizáló-adatgyűjtő műszerek esetén láttunk. De rendelkeznek még magasabb szintű képességekkel is: olyan géphibakijelzéssel, amelyet eddig csak a PC-n futó kiértékelő-szakértő szoftverek (többnyire költséges opcióként megvásárolható) ún. szakértői rendszereitől várhattunk el. Az eredmény a mérések alapján felfedezett géphiba (ill. géphibák) azonnali szöveges kijelzése !

Egy ilyen műszer birtokában lehetővé válik, hogy a képzett – de diagnosztikai tapasztalattal nem rendelkező – gépüzemeltető is gyorsan tájékoztatást kapjon a vizsgált forgógép állapotáról a karbantartás megszervezésével kapcsolatos döntéshozatalhoz. Mindezt külső diagnoszták vagy a rezgésspektrumok “emberi” analízise nélkül.

Példa gépszakértő kéziműszerre (Vibrationsteknik ME42)

Az ME42 gép- és csapágyrezgést, fordulatszámot, valamint – opcionálisan – hőmérsékletet is mér. De ami még fontosabb: az ME42 egy igazi GÉPSZAKÉRTŐ!!! Nemcsak az ISO 10816-os szabvány szerinti szélessávú rezgésmérésre, spektrumanalízisre, demodulációra, gyorsulásmérés-alapú és L-típusú csapágyanalízisre képes, hanem GÉPHIBA-FELDERÍTÉST is végez. Az automatikus „szakértői” kiértékelés eredményeként a berendezés a leginkább feltételezhető géphibát (vagy géphibákat) szövegesen (magyarul!) jelzi ki! Mindezt észszerű, logikus felépítésű kezelési felülettel tálalja, ezáltal készülékismeret nélkül is azonnal elvégezhető a géphiba felderítése.

Az ME42 géphiba-felderítő képességei sok számítógépen futó szakértői rendszerrel vetekszenek. Legnagyobb előnye pedig, hogy rögtön a mérés során – a vizsgált gép mellett – rendelkezésre áll a feltételezhető géphibára vonatkozó információ! Nincs annál jobb, mint ha rögtön a gép mellett tudunk olyan szöveges információkat kapni, amelyek segítségével képesek leszünk gyorsan és hatékonyan további vizsgálatokat elvégezni, s eldönthető a karbantartás hosszú távú ütemezése, vagy akár az azonnali beavatkozások is.

Az ME42 többféle csapágyállapot-felmérő technológiát támogat: magasfrekvenciás gyorsulásmérést, demodulációt (beállítható szűrővel) és az új L-típusú csapágyállapot-felmérő módszert. Akár kenési elégtelenség, akár kezdő, vagy súlyos csapágysérülés van jelen, mindezeket a műszer biztosan detektálja!

Tulajdonságok

• automatikus géphiba-felderítés szöveges (magyar !) kijelzéssel (rögtön a helyszínen – kiegészítő PC nélkül!)
• széles sávú rezgésmérés ISO 10816 szerint
• széles sávú rezgésmérés max. 12 kHz-ig
• akár 3200 vonalas spektrum rezgésanalízishez (max. 0,04 Hz felbontással)
• csapágyállapot-analízis magas frekvenciájú rezgésgyorsulás alapján
• csapágyállapot-analízis az L-módszer segítségével
• rezgésjel-demoduláció beállítható szűrővel
• fordulatszámmérés látható lézeres érzékelővel
• opció: érintésmentes hőmérsékletmérés
• digitális felbontás: 16 bit
• frekvenciatartomány: 0,4…150 Hz-től 0,4…12,2 kHz-ig (6 tartományban)
• soros vonali adatátvitel számítógépre
• kisméretű, könnyű és egyszerűen kezelhető műszer: 105 × 220 × 35 mm, csak 400 g (akkumulátorok nélkül)

Irodalom
[1] CSI, Knoxville, Tennesse, U.S.A. – prospektusok, termékleírások, kézikönyvek
[2] PCB, Buffalo, U.S.A. – prospektusok, termékleírások, kézikönyvek
[3] VMI AB, Norrköpping, Svédország – prospektusok, termékleírások, kézikönyvek
[4] PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. , Budapest – prospektusok, termékleírások, kézikönyvek
[5] PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. , Budapest – Rezgésdiagnosztikai alaptanfolyam (oktatási jegyzet), 4. kiadás, 2004
[5] Vibrationsteknik AB, Norrköping, Svédország – ME42 termékleírás és kézikönyv

PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft.
H-1221 Budapest, Tanító u. 19/A
Tel.: (1) 424-00-99
Fax: (1) 424-00-97
e-mail: pim@pim-kft.hu
web: www.pim-kft.hu
www.termokamera.hu
www.gepszakerto.hu

Kapcsolatfelvétel

A publikáció tartalmát szerzői jogok védik, ennek (akár csak részben történő) felhasználása, elektronikus vagy nyomtatott tovább-publikálása csak a forrás és a szerző nevének feltüntetése mellett, valamint a szerző előzetes írásos engedélyének megléte esetén megengedett. A szerzői jogok (Copyright) megsértése jogi következményekkel jár.