Rezgéselemzés

A prediktív karbantartás részeként megkerülhetetlen

Karbantartási területen a rezgéselemzést a forgó alkatrészek ellenőrzésére használják, hogy kiderüljenek az esetleges hibák, például a csapágyak meghibásodása vagy a kiegyensúlyozatlanságok. A rezgéselemzés során a forgó alkatrészek által kibocsátott rezgéseket speciális műszaki berendezéssel érzékelik és rögzítik. Egy későbbi elemzés során a rezgésamplitúdók és rezgésmintázatok alapján következtetéseket lehet levonni a forgó alkatrészek és az érintett csapágyak állapotára vonatkozóan. Ha a célállapottól való eltéréseket észlelnek, a rezgéselemzés lehetővé teszi a szükséges javítások korai szakaszban történő azonosítását és elvégzését, még mielőtt a gép meghibásodna. A javításhoz mindig szükséges állásidők így egyrészt csökkenthetők, másrészt a termelésen kívüli időkre tolhatók ki.

Két elemző nézi a rezgéselemzés eredményeit egy laptopon.

Milyen ipari területeken alkalmazzák a rezgéselemzést?

A rezgéselemzés lehetséges alkalmazásai ipari környezetben rendkívül sokfélék. Ahol forgó alkatrészeket tartalmazó gépek és rendszerek működnek, ott a rezgéselemzés támogathatja a prediktív karbantartást. A szerszámgépektől kezdve a motorokon, szivattyúkon és hajtóműveken át a turbinákig és szélturbinákig az elemzési technológia széles körben alkalmazható.

Milyen hibák fedezhetők fel rezgéselemzéssel?

A forgó alkatrészeket tartalmazó gépek vagy rendszerek rezgéseinek okai a legkülönbözőbb természetűek lehetnek. Gyakori hibaforrások például az alábbiak:

Kiegyensúlyozatlanságok és igazítási hibák
Lerakódások a ventilátorokon
Foghibák a hajtóművekben
Tengelygörbületek
Folyadékok által okozott rezgések
Problémák a talapzaton vagy a hibás építőelemeknél

Milyen problémák léphetnek fel a túlzott rezgések miatt?

A forgó gépek, rendszerek vagy generátorok túlzott rezgései nemcsak egyenetlen járást és magas zajszintet eredményeznek, hanem az összes alkatrészt is feszültséggel terhelik. Különösen a csapágyak szenvednek a megnövekedett terheléstől. Vibrációs repedések fordulhatnak elő, amelyek esetleg hosszadalmas javítási munkát eredményeznek.

Hogyan kell elvégezni a rezgéselemzést

Minél nagyobb és összetettebb egy forgógép, annál kritikusabbak a működés közben fellépő rezgések. Ha a fellépő rezgés amplitúdói meghaladnak egy maximális értéket, akkor a legsúlyosabb és legköltségesebb meghibásodásokra kell számítani, amelyek hosszú állásidőkkel járnak. Az ilyen hibák megelőzése érdekében a DIN ISO 10816 (új jelölés: 20816) vagy az API 670 követelményeket határoz meg az alkalmazott védelmi rendszerekre vonatkozóan. A rendszerek többek között az abszolút csapágyrezgést figyelik gyorsulásszenzorok, illetve a relatív elmozdulás rezgését vagy az axiális irányú tengelyelmozdulásokat érzékelő, érintésmentes elmozdulásszenzorok segítségével.

A rezgéselemzéshez először rögzíteni kell a rezgés úgynevezett fázispozícióit. Erre a célra általában referenciaérzékelőket használnak, amelyek a megfigyelendő forgó alkatrészek (tengelyek vagy hasonlók) helyzetét érzékelik, és egyidejűleg mérik a fordulatszámot. A kapott referenciaértékek ezután felhasználhatók a jellemző értékek figyelésére, ami lehetővé teszi, hogy kiértékeljék a felmerülő rezgést. Ezek a jellemző értékek többek között az alábbiak:

Rezgésamplitúdók
Rezgésszélesség
Harmonikus rezgéskomponensek

Egy szoftver mutatja a rezgéselemzés eredményét egy ajtóbecsapási teszt során.

A mérés befejezése után a tényleges elemzés szoftveres támogatással történik. A speciális szoftvermegoldások lehetővé teszik az adott követelményekhez egyedileg hozzáigazított elemzéseket, tengelyközép-diagramok, gyors Fourier-transzformáció (FFT) vagy vízesésdiagramok készítésével. Mivel a fellépő rezgések hibaokainak lehetőségei rendkívül széles skálán mozognak, minden egyes alkalmazáshoz speciális szenzorok, elemzőszoftver és természetesen megfelelő szakemberek állnak rendelkezésre, akik képesek kezelni a kinyert adatokat és célzottan értelmezni azokat.

A rezgéselemzés előnyei prediktív karbantartás esetében

A hagyományos prediktív karbantartás során a gépeket és berendezéseket rendszeres időközönként leállítják vagy kikapcsolják, hogy ellenőrizzék az alkatrészeket az esetleges kopás vagy meghibásodás szempontjából. Ennek során a ténylegesen még működőképes alkatrészeket rendszeresen kicserélik. Ez felesleges és egyben tetemes költségekkel jár. Másrészt egyes károkra a hagyományos karbantartás során túl későn vagy egyáltalán nem derül fény.

Az Ipar 4.0 folyamán a hagyományos karbantartást egyre inkább felváltja az állapotfigyelésnek nevezett prediktív módszer. Az állapotfigyelés során a gépeket vagy berendezéseket folyamatosan szenzorok figyelik. Az ideális célállapottól való eltéréseket a digitális rendszerek korai szakaszban észlelik, és azok ezt követően időben, még a hibák megjelenése előtt elháríthatók. A rezgéselemzés a modern állapotfigyelés tekintetében nélkülözhetetlen. Mivel a rezgés fázishelyzeteinek legkisebb eltérései is hibára utalhatnak, a rezgéselemzés megbízhatóan véd a súlyos károktól és a költséges termeléskiesésektől.

Van hátránya a rezgéselemzésnek?

A rezgéselemző szenzorok és a szükséges szoftver használata nem elhanyagolható kezdeti beszerzési költségekkel jár. Az adatok kiértékeléséhez szükséges szakértelem igénye szintén hátrányt jelent a szakképzett munkaerő hiánya idején. A költségek azonban gyorsan viszonylagossá válnak, amikor azokat közvetlenül hasonlítjuk össze a gép- vagy rendszerhiba esetén felmerülő kiadásokkal.