A géprezgés-diagnosztika háttere - röviden, tömören

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

A rezgések keletkezése, mérhetősége

A gépek rezgéseinek oka sokféle lehet: a gép működése közben elkerülhetetlenül fellépő alternáló erők, amelyek pl. a gép üzemszerű alternáló működéséből ill. a forgó alkatrészek maradék kiegyensúlyozatlan­ságából adódnak. A gépalkatrészek pedig rugó-tömeg lengőrendszereket alkotnak. A forgógép maga számos ilyen rendszerből áll, amelyek egymással is összefüggésben vannak, és egymást gerjesztik. A rezgések a mechanikus elemek merevsége és tömege függvényében alakulnak ki: minél kisebb a gépelem, annál nagyobb frekvenciájú, de kisebb amplitúdójú rezgést végez. A nevezett rezgések e közben nemcsak összeadódnak, de a keltezési helytől távolodva csökkenek is. (Minél magasabb a rezgés frekvenciája, annál erősebb a csillapítása.) Ebből adódóan forgógépek esetén a csapágyházakon ajánlatos mérni, mivel a forgó alkatrészek hibáiból keletkező rezgések átvitel útján ide kerülnek, és a csapágyhibából eredő (magas frekvenciájú) rezgések csak itt mérhetők.

A rezgéstrend alapja, értelme

A rezgés erőssége pedig a gép ill. gépalkatrész(ek) élettartama alatt változik a hézagok, felületek és rugalmassági tényezők változása - tehát a gép kopása ill. öregedése - folyamán. Ez a rezgésváltozás (trend) ki is használható a forgógép állapotromlás gyorsaságának jellemzőjeként. Tipikusan új gépek bejáródása alatt picivel magasabbak a rezgések, utána hosszú ideig közel azonos alacsony rezgésszint jellemző. A gép egyre erősebb elhasználódása nyomán végül egyre határozottabban növekszenek a rezgések. Ennek megfigyelése alapján előre megbecsülhetjük a még várható élettartamot, időben megszervezhetjük az alkatrészbeszerzést és a karbantartást.

A trendek jó értékelhetősége érdekében szükséges:

• rendszeresen, kellően gyakran kell a méréseket elvégezni
• azonos helyeken és irányokban kell mérni
• megegyező érzékelőt (+ csatolást) és műszert (+ beállítást) kell alkalmazni minden méréshez
• azonos üzemeltetési körülmények kellenek:
  • a gép fordulatszáma legyen mindig ugyanannyi
  • a gép terhelése és üzemmódja legyen megegyező

Rezgésszint és csapágyrezgés mérése

A rezgéserősség egyetlen számértékkel jellemzi az adott gép, gépelem mechanikai állapotát. E szám lehet a rezgéselmozdulásnak, -sebességnek vagy -gyorsulásnak egy adott frekvenciatartományra vonatkoztatott csúcs, átlag vagy effektív (RMS) értéke. Az iparban általánosan elterjedt a rezgéssebesség effektív értékének mérése a 10 ... 1000 Hz (ISO 10816-3 szerinti) frekvenciatartományban. Mivel ez a tartomány csak 600 f/p-nél gyorsabban forgó gépekre elegendő, gyakran inkább már 2 Hz-től is szokás mérni. Mivel az ISO 10816-3 szerinti frekvenciatartomány csak 1000 Hz-ig terjed, nem csoda, hogy az e szabvány szerint végzett mérések nem nyújtanak információt a csapágyállapotról. Hiszen a csapágyrezgések sokkal magasabb frekvenciájúak, és rezgéssebességben amúgy is gyengén észlelhetők. Ebből adódóan a csapágyak állapotának felmérésére az ISO szabványon túl további, magasabb frekvenciájú (tipikusan 2 ... 10 kHz tartományú) rezgésgyorsulás mérés szükséges.

A spektrumanalízis alapgondolata

Minden gépalkatrész működéséből adódóan különböző (jól beazonosítható) frekvenciájú rezgéseket "gerjeszt" és követ. A felvett rezgés-időjel spektrummá való átalakításával "láthatóvá" válik, hogy milyen frekvenciájú rezgések vannak jelen. Az egyes frekvenciák hozzárendelhetők bizonyos alkatrészekhez és tipikus géphibákhoz - természetesen az aktuális gépfordulatszám figyelembevétele mellett. A keletkezett rezgés amplitúdója pedig jellemző az egyedi géphibák súlyosságára.

A leggyakoribb géphibák tipikus rezgésfrekvenciái:

• Kiegyensúlyozatlanság: 1-szeres forgásfrekvencia, radiális irányokban
• Görbe tengely: 1-szeres forgásfrekvencia, radiális és axiális irányokban
• Tengelybeállítási hiba: 1-, 2-, 3-, esetleg 4-szeres forgásfrekvencia
• Lazaság, mechanikai játék: 1-, 2-, 3-, 4-, 5-, esetleg 6-, 7-, 8-, 9-szeres forgásfrekvencia
• Foghibák (fogaskerék): 1-, 2-, 3-szoros fogszám x forgásfrekvencia
• Lapáthibák (ventilátor, szivattyú): 1-, 2-, 3-szoros lapátszám x forgásfrekvencia
• Szíjfrekvencia (szíjhajtás): a szíjtárcsák átmérői, a szíjhossz és a forgásfrekvencia függvénye
• Gördülőcsapágy hibái: a csapágy geometriai méretei és a forgásfrekvencia függvénye
• Villanymotor villamos hibái: 2-szeres hálózati frekvencia

Új szemléletű gép(rezgés)diagnosztika

A legelterjedtebb „szokásos” módja a gépdiagnosztikának, hogy előzetesen készítünk számítógépen adatbázist, majd mérőutat. Ezután ezt a műszerbe töltve megmérjük a forgógép rezgéseit. Majd az adatok műszerből számítógépbe való átvitele után elemezzük PC-szoftverrel a gépen mért rezgéseket. Hihetetlen praktikus újdonság, hogy a Synergys VShooter rezgéselemző/adatgyűjtő műszer egészen máshogyan “gondolkodik”: Először készítsünk fényképet bevizsgálni kívánt forgógépről, majd jelöljük be azon a tervezett mérések helyeit, ezután végezzük el a rezgésméréseket. Majd tekintsük meg a “gépállapot-fényképet”, az ISO 10816-3 rezgésszint és csapágyállapot grafikonokat, a spektrumokat illetve időjeleket. Mindezt rögtön a műszer nagy felbontású színes képernyőjén!

Már korábban mért forgógép esetén még a fényképet sem kell készítenünk a mérés előtt: csak ki kell választanunk a műszer memóriájából az aktuális gépet és már kezdhetjük is a méré­seket. A fent felsorolt eredmény-kijelzéseken túl ilyenkor még trendábrát is kapunk, hiszen ismert a gép múltja, így rögtön grafikusan ábrázolható a gép állapotromlásának sebessége. (Ami által megbecsülhető a még várható élettartam, időben megszervezhető az alkatrészbeszerzés és a karbantartás.)

Természetesen fentieken túl használhatjuk az itt említett VShooter automatikus rezgéselemzési funkcióit is a forgógép esetleges hibáinak részletes felderítése érdekében. A műszer fel tudja ismerni az egyensúlyozatlanságot, a tengelyvonal-beállítási hibát, a mechanikai fellazulást és a csapágy rossz kenését ill. meghibásodását. A VShooter beépített hőkamerájával még a csapágy-hőmérséklet is mérhető, valamint a gép villamos bekötéseinek ellenőrzésére is van mód! Tehát minden szükséges funkció egyetlen egy kézreálló, ergonomikus kialakítású műszerben megtalálható!

A műszer memóriája pedig elég nagy ahhoz, hogy igen sok gépen végezhetünk akár éveken keresztül méréseket és azokat tároljuk a műszerben. Természetesen az adatok PC-re való lementésére és jegyzőkönyvek nyomtatására is van mód. PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. H-2040 Budaörs, Szabadság út 143 -1/3. Tel.: (23) 792-163 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.