Analýza vibrací

Nepostradatelná jako součást prediktivní údržby

Analýza vibrací se používá jako součást údržby ke kontrole rotujících částí na možné závady, jako jsou vadná ložiska nebo nevyváženost. Při vibrační analýze se vibrace vyzařované rotujícími díly zjišťují a zaznamenávají pomocí speciálních technických zařízení. Při následné analýze lze na základě amplitud a průběhů vibrací vyvodit závěry o stavu rotujících součástí a příslušných ložisek. Pokud jsou zjištěny odchylky od cílového stavu, umožňuje analýza vibrací včas rozpoznat nezbytné opravy a provést je dříve, než dojde k poruše stroje. Prostoje, které jsou vždy nutné pro opravy, tak lze zkrátit a přesunout na dobu mimo výrobu.

Dva analytici zkoumají výsledky analýzy vibrací na notebooku.

V jakých průmyslových oblastech se používá analýza vibrací?

V průmyslovém prostředí existuje mnoho možností využití analýzy vibrací. Všude tam, kde stroje a systémy pracují s rotujícími součástmi, může analýza vibrací podpořit prediktivní údržbu. Existuje široká škála aplikací pro analýzu technologií od obráběcích strojů, motorů, čerpadel a převodovek až po turbíny a větrné elektrárny.

Jaké závady lze zjistit pomocí analýzy vibrací?

Vibrace ve strojích nebo systémech s rotujícími součástmi mohou být způsobeny celou řadou faktorů. Mezi běžné zdroje poruch patří:

Nevyváženost a chyby vyrovnání
Usazeniny na ventilátorech
Chyby ozubení v převodovkách
Zakřivení hřídelí
Vířivé vibrace způsobené kapalinami
Problémy v základu nebo s vadnými montážními prvky

Jaké problémy mohou nastat v důsledku nadměrných vibrací?

Nadměrné vibrace rotujících strojů, systémů nebo generátorů způsobují nejen nerovnoměrný chod a vysokou hladinu hluku, ale také zatěžují všechny komponenty. Zvýšeným zatížením trpí zejména ložiska. Může docházet k vibračním prasklinám, které mohou mít za následek zdlouhavé opravy.

Jak provádět analýzu vibrací

Čím větší a složitější je rotující stroj, tím kritičtější jsou vibrace během provozu. Pokud amplitudy vyskytujících se vibrací překročí maximální hodnotu, lze očekávat nejzávažnější a nejdražší závady s dlouhými odstávkami. Aby se těmto závadám zabránilo, definuje norma DIN ISO 10816 (nové označení 20816) nebo API 670 požadavky na používané ochranné systémy. Tyto systémy monitorují mimo jiné absolutní vibrace ložiska pomocí snímačů zrychlení nebo relativní vibrace posunutí či axiální pohyby hřídele pomocí bezkontaktních snímačů posunutí.

Aby bylo možné provést analýzu vibrací, musí být nejprve zaznamenány tzv. fázové polohy vibrací. K tomuto účelu se obvykle používají referenční snímače, které zaznamenávají polohu sledovaných rotujících dílů (hřídelí apod.) a současně měří otáčky. Získané referenční hodnoty pak lze použít ke sledování charakteristických hodnot, které umožňují vyhodnocení vibrací. Mezi tyto charakteristické hodnoty patří

Amplitudy vibrací
Šířka vibrací
Harmonické složky vibrací

Software zobrazuje výsledek vibrační analýzy během zkoušky bouchnutím dveří.

Po dokončení měření se provede vlastní analýza pomocí softwaru. Speciální softwarová řešení umožňují individuální přizpůsobení analýz příslušným požadavkům vytvořením diagramů středových bodů hřídele, FFT nebo kaskádových diagramů. Vzhledem k tomu, že existuje mimořádně široká škála možných příčin vibračních poruch, existují pro každou aplikaci specializované senzory, analytický software a jsou tu samozřejmě odborníci, kteří dokáží zpracovat získaná data a cíleně je interpretovat.

Výhody analýzy vibrací jako součásti prediktivní údržby

Při běžné preventivní údržbě se stroje a systémy v pravidelných intervalech odstavují nebo vypínají, aby se zkontrolovaly komponenty z hlediska možného opotřebení nebo závad. Přitom se pravidelně se také vyměňují komponenty, které jsou skutečně stále funkční. Tím vznikají zbytečné velké náklady. Na druhou stranu při běžné údržbě jsou některá poškození rozpoznána příliš pozdě nebo nejsou identifikována vůbec.

V rámci Průmyslu 4.0 je klasická údržba stále častěji nahrazována prediktivní variantou známou jako monitorování stavu (Condition Monitoring). Při monitorování stavu jsou stroje nebo systémy nepřetržitě sledovány pomocí senzorů. Odchylky od ideálního cílového stavu jsou digitálními systémy rozpoznány v rané fázi a mohou být následně okamžitě odstraněny ještě před vznikem závad. Analýza vibrací je v kontextu moderního monitorování stavu nepostradatelná. Vzhledem k tomu, že i ty nejmenší odchylky ve fázových polohách vibrací mohou indikovat závadu, poskytuje analýza vibrací spolehlivou ochranu před vážným poškozením a nákladnými odstávkami výroby.

Má analýza vibrací nějaké nevýhody?

Použití snímačů pro vibrační analýzu a potřebného softwaru znamená nemalé počáteční pořizovací náklady. V době nedostatku kvalifikovaných pracovníků jsou nevýhodou také odborné znalosti potřebné k analýze dat. Náklady se však rychle relativizují, pokud je přímo srovnáme s náklady, které vzniknou při selhání stroje nebo systému.