Na przestrzeni ostatnich lat mo na zaobserwowa bardzo niekorzystne zjawisko, polegaj ce na zmniejszeniu zainteresowa diagnostyk wibroakustyczn maszyn. Pomiary wibroakustyczne na ogó sprowadzaj si do pomiarów gwarancyjnych (gwarantowanych) zaraz po kapitalnym, okresowym remoncie maszyny. Po dopuszczeniu do ruchu takiej maszyny, pracuje ona praktycznie bez wykonania starannych bada diagnostycznych, a do nast pnego jej remontu.

Janusz KokocińskiInstytut Energetyki

Oddział TechnikiCieplnej „ITC” w Łodzi

Wibroakustyczna diagnostyka maszyn

Brak wykonywania bada diagnostycz-

nych w okresie mi dzyremontowym wynika

z minimalizacji kosztów eksploatacji maszyn.

Taka oszcz dno jest jednak tylko pozorna.

Nadmierne poziomy drga oraz ha asu maszyn

powoduj szybsze zu ycie maszyn. To z kolei

skutkuje awariami i zak óceniami w procesie

produkcyjnym. Mo e te by przyczyn wielu

chorób zawodowych pracowników obs ugi, a

w skrajnym przypadku – ród em miertelnych

wypadków. Poza tym diagnostyka wibroaku-

styczna daje doskona informacj o stanie

dynamicznym maszyn, pozwalaj c staranniej

przygotowa si do ich remontu. W Oddziale

Techniki Cieplnej w odzi Instytutu Energetyki

od wielu lat s wykonywane prace zwi zane z

diagnostyk wibroakustyczn maszyn. Bada

si nast puj ce typy maszyn: turbozespo y,

spr arki, pompy, opatki turbin, wentylatory,

przek adnie z bate, maszyny papiernicze,

sortowniki, maszyny w ókiennicze, ruroci gi

i in. Badania takie by y wykonywane zarówno

w kraju jak i za granic (Czechy, Ukraina,

Rosja). Maj one nie tylko na celu ocen stanu

dynamicznego maszyn, ale równie znalezienie

(opracowanie) metod zaradczych dla eliminacji

b d zmniejszenia drga , ha asu lub pulsacji

ci nienia.

Stan dynamiczny maszyn mo emy oceni

za pomoc generowanych przez nie procesów

wibroakustycznych. Do tego celu stosowane s

pomiary drga bezwzgl dnych (czujniki piezo-

elektryczne, w mniejszym stopniu indukcyjne)

wzgl dnych (czujniki wiropr dowe), ha asu

oraz pulsacji ci nienia. Te pomiary wzajemnie

si uzupe niaj i stanowi doskona e ród o

informacji dla zdobycia pe nej wiedzy o sta-

nie dynamicznym maszyny. Pomiary pulsacji

ci nienia spe niaj niezwykle wa n rol w

maszynach papierniczych, gdzie drgania

mog powodowa ró n gramatur i grubo

papieru, co poci ga za sob nierównomiern

jako druku wynikaj c z nierównomiernego

wch aniania farby drukarskiej. Na podstawie

wieloletnich do wiadcze stwierdzono, e

najbardziej przydatna przy tego typu badaniach

jest cz stotliwo ciowa analiza sygna u (FFT),

która jest informacj nie tylko o wielko ci

drga , ale równie o ich cz stotliwo ci oraz

Rys. 1.

Przedstawienie punktów pomiarowych drgań przez producenta sprężarki.(na podstawie danych

zaczerpniętych z [12])

d)

a) b)

c)

remonty i utrzymanie ruchu

44 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009

11 2009 t k i dd 44 2009 11 12 14 36 08

poziomie ca kowitym. Niekiedy istnieje po-

trzeba stosowania metod bardziej z o onych

takich jak: analiza cepstralna (szczególnie

przydatna przy badaniach przek adni z batych),

stosowanie koherencji i korelacji sygna ów

(lokalizacja róde drga ) oraz u ycie funkcji

przetwarzania H1, H2, b d H3 (okre lanie

cz stotliwo ci rezonansowych maszyny). Przy

badaniach drga opatek turbin powszechnie

maj zastosowanie wykresy Campbell’a, a

do okre lenia pr dko ci krytycznych wa ów

stosuje si wykresy Body’ego. Badaj c drga-

nia turbin, bardzo po ytecznym jest pomiar

emitowanego przez nie ha asu (szczególnie w

przypadku drga opatkowych spowodowa-

nych przebiegami transonicznymi pary wodnej

w dyfuzorze. Tego typu zjawiska pojawiaj si

przy nadd wi kowym op ywie profi lu opatek

turbiny, w warunkach silnego zaburzenia prze-

p ywu g ównego).

W artykule omówiono normy drganiowe

stosowane przy pomiarach gwarancyjnych

(gwarantowanych). Podano zestawienie podsta-

wowych, najcz ciej wyst puj cych uszkodze

maszyn oraz ich przyczyn . Przedstawiono

równie niektóre z ciekawszych rozwi zanych

problemów wibroakustycznych.

Kryteria oceny stanu dynamicznego maszyn

Przed przyst pieniem do pomiarów drga

wskazane jest zapoznanie si z kryteriami do-

puszczalnymi wibracji dla danej maszyny. Dane

takie powinny znajdowa si w dokumentacji

techniczno-ruchowej (DTR). Ka dy producent

maszyny zna bowiem najlepiej swój wyrób i

jej newralgiczne punkty pomiarowe. Przyk ad

prawid owego przedstawienia przez produ-

centa newralgicznych punktów pomiarowych

swojej maszyny wraz z podaniem dopuszczal-

nych wielko ci drganiowych w tych punktach

przedstawiono na rys. 1a-d.[12]

W przypadku braku danych producenta,

nale y wzorowa si na normach. Jedn z

najcz ciej stosowanych jest norma PN-ISO

10816-1:1998 [5]. Zawarte w niej kryteria

oparte s na pomiarze redniej warto ci sku-

tecznej [RMS] pr dko ci drga bezwzgl dnych

o ysk, w zale no ci od mocy danej maszyny.

Poziom ca kowity drga jest dokonywany w

pa mie 10–1000 Hz. Do oceny intensywno ci

drga ró nych rodzajów maszyn s stosowane

dwa kryteria. Pierwsze kryterium rozpatruje

wielko badanych drga szerokopasmowych,

drugie-zmiany wielko ci, niezale nie od tego

czy wielko ro nie, czy maleje.

Kryterium pierwsze zajmuje si ustale-

niem granicznych wielko ci drga z punktu

widzenia dopuszczalnego dynamicznego ob-

ci enia o ysk i dopuszczalnego przenoszenia

drga na konstrukcj wsporcz i fundament.

Maksymaln wielko drga obserwowan

na ka dym o ysku ocenia si w odniesieniu

do czterech stref ustalonych na podstawie

mi dzynarodowej wymiany do wiadcze . T

maksymaln zmierzon wielko drga nazywa

si intensywno ci drga . Norma wprowadza

tzw. strefy oceny drga :.

Strefa A – Do strefy tej zalicza si maszyny

przekazane do eksploatacji.

Strefa B – Maszyny, których drgania zali-

czono do tej strefy mog pracowa d ugotrwale

bez ogranicze .

Strefa C – Maszyny, których drgania

zaliczono do tej strefy, uwa a si zwykle za

nieprzydatne do d ugotrwa ej ci g ej pracy. W

tym stanie maszyna mo e zasadniczo praco-

wa w ograniczonym okresie czasu, a b dzie

odpowiednia sposobno do podj cia dzia a

zapobiegawczych.

Strefa D – Drgania w tej strefi e uwa a

si zwykle za wystarczaj co intensywne, aby

spowodowa uszkodzenie maszyn.

Okre lenie stref oceny drga umo liwia ja-

ko ciow ocen drga danej maszyny i podj cie

odpowiednich rodków zaradczych.

Kryterium drugie polega na monitorowa-

niu stanu drga . Znaczne zmiany w stosunku

do normalnej wielko ci drga nale y bada aby

nie dopu ci do niebezpiecznych sytuacji.

Norma przewiduje nast puj ce klasy

maszyn:

Klasa I: Cz ci sk adowe silników i maszyn

po czone z kompletn maszyn w stanie jej

normalnej pracy. Moc maszyn do 15 kW.

Klasa II: Maszyny redniej wielko ci o

mocy od 15 kW do 75 kW bez specjalnych

fundamentów lub o mocy od 15 kW do 300

kW przy mocowaniu sztywnym na specjalnych

fundamentach.

Klasa III: Du e maszyny z wiruj cymi

masami, ustawione na sztywnych i ci kich

fundamentach.

Klasa IV: Du e silniki nap dowe lub inne

maszyny z wiruj cymi masami, ustawione

na fundamentach stosunkowo podatnych w

kierunku pomiaru drga (na przyk ad turbo-

zespo y i turbiny gazowe o mocy wyj ciowej

ponad 10 MW ).

Warto ci graniczne stref przedstawiono

w tablicy 1.

Drgania wa ów

Do oceny drga wa ów maszyn wirni-

kowych pracuj cych w o yskach lizgowych

najcz ciej stosowana jest norma ISO 7919-

2:2001 [6]. Norma ta, jak i omówiona poprzed-

nio, norma PN-ISO 10816-1.1995 wprowadza

cztery strefy drganiowe A, B, C, D. Przyk ad

kryteriów drganiowych wed ug ISO 7919-

Model kompre-

sora

Zakres wibracji

Normalny Dopuszczalny Powyżej dopuszczalnego Wyłączenie

in/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s in/s mm/s

C16L <0.23 <5.84 0.23<>0.37 5.84<>9.40 0.37<>0.58 9.40<>14.7 >0.58 >14.7

C20S,L <0.25 <6.35 0.25<>0.39 6.35<>9.91 0.39<>0.62 9.91<>15.75 >0.62 >15.75

C25S,M,L <0.26 <6.60 0.42<>0.66 10.67<>16.76 0.42<>0.66 10.67<>16.76 >0.66 >16.76

C40L <0.30 <7.62 0.30<>0.48 7.62<>12.19 0.48<>0.75 12.19<>19.05 >0.75 >19.05

Tab. 1.

Graniczne wartości wibracji

Średnia wartość skuteczna RMSprędkości drgań [mm/s]

Klasa I Klasa II Klasa III Klasa IV

0.28

0.45 A A

0.71 A A

1.12 B

1.8 B

2.8 C B

4.5 C B

7.1 C

11.2 C

18 D D

28 D D

45

Tab. 1.

Wartości graniczne stref wg normy PN-ISO 10816-1:1998.

11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 45

remonty i utrzymanie ruchu

11 2009 t k i dd 45 2009 11 12 14 36 09

2:2001 (powszechnie stosowanej przy badaniu

turbozespo ów) przedstawiono w tablicy 2.

Przy ocenie drga wa ów (spr arek) pra-

cuj cych z pr dko ci obrotow wi ksz od

3 600 obr/min stosuje si najcz ciej norm

ISO 7919-3:1996 [7].

Wed ug tej normy granice strefy oceny

uzale nione s od pr dko ci obrotowej wirnika

n[obr/min ]:

A/B

Spp [ m ] = 4800/SQRT(n [ obr/min ] )

B/C

Spp [ m ] = 9000/SQRT(n [ obr/min ] )

C/D

Spp [ m ] = 13200/SQRT(n [ obr/min ] )

(Spp-amplituda „peak to peak“

Norm ISO 7919-3:1996 nale y stosowa z

du ostro no ci Niezwykle wa ne jest aby przed

pomiarami zna wielko ci luzów o yskowych.

Mo e si bowiem zdarzy , e przy ma ych ich

wielko ciach, przy jednoczesnej du ej pr dko ci

obrotowej maszyny strefa C/D znajdzie si powy ej

luzów o yskowych i nast pi zatarcie maszyny.

Warto ci wed ug tej normy s podawane

jedynie w celu informacyjnym jakiego rz du

wielko ci nale y si spodziewa . W praktyce

stosuje si nast puj ce granice stref:

• A/B – 40 % luzu o yskowego

• B/C – 60 % luzu o yskowego

• C/D – 70 % luzu o yskowego

Drgania posadowienia maszyn.

Do oceny posadowienia maszyn stosuje

si norm PN-80/B-03040. Wykres dopusz-

czalnych (wed ug tej normy) amplitud drga

maszyny przedstawiono na rys. 2.

Podstawowe uszkodzenia maszynPodstawowe uszkodzenia maszyn mo -

liwe do zdiagnozowania za pomoc analizy

drganiowej:

• Niewywa enie wiruj cego elementu

• Nieosiowo lub zgi cie wa u

• Uszkodzony element o yska tocznego

• Luz o yska lizgowego w obudowie

• Luz mechaniczny

• Uszkodzony pas nap dowy

• Zniszczone lub zu yte ko o z bate

• Wir histerezowy

• Zak ócenia elektryczne i magnetyczne

• Rezonanse

• Uszkodzenie sprz g a

• Niestateczno

• Uszkodzona opatka turbiny lub wentylatora

Przykłady wibroakustycznych badań maszyn

Poni ej przedstawiono kilka przyk adów

wibroakustycznych bada maszyn w ró nych

ga ziach przemys u. Udowadniaj one ko-

nieczno przeprowadzania pomiarów, nie

tylko gwarancyjnych, ale i diagnostycznych w

okresach mi dzyremontowych oraz przedsta-

wiaj korzy ci wynikaj ce z ich wykonania.

Pulsacja we wlewie maszyny papierniczej

spowodowana drganiami sortownika

wibracyjnego

Problem pojawi si , gdy pracownicy

kontroli jako ci w papierni, zaobserwowali na

papierze ciemne pasy w odst pie co 0,35m.

Przy pr dko ci wst gi papieru na nawijaku

wynosz cej 500 m/min odpowiada to cz -

stotliwo ci 23.8Hz, która z kolei odpowiada

pr dko ci obrotowej wynosz cej 1428min–1.

Analiz widmow pulsacji ci nienia we wlewie

przedstawiono na rys. 3. W widmie dominuj

nast puj ce pulsacje: 1,23 mbar o cz stotliwo ci

23,8 Hz, 0,86 mbar o cz stotliwo ci 49,9 Hz,

0,80 mbar o cz stotliwo ci 23,6 Hz, oraz 0,60

mbar o cz stotliwo ci 74,4 Hz. Mierz c i ana-

lizuj c drgania wokó wlewu stwierdzono, e

g ównym ród em pulsacji masy papierniczej

jest sortownik wibracyjny usytuowany obok

wlewu, którego drgania przenosz si na ca

jego konstrukcj . Drga on z cz stotliwo ci

23,8 Hz. Pojawiaj ce si pulsacje o cz stotli-

wo ci 47,7 Hz s harmonicznymi drga tego

sortownika. Zarówno drgania jak i pulsacje

zanika y z chwil wy czenia sortownika.

Przedstawiono to na rys. 3 i 4. Po przeniesieniu

sortownika na ni sz kondygnacj drgania i

Granice stref

A/B

Częstotliwość obrotowa wału

1 500 1 800 3 000 3 600

Maksymalne względne przemieszczenie wału

100 90 80 75

B/C 200 185 165 150

C/D 320 290 260 240

Maksymalne bezwzględne przemieszczenie wału

A/B 120 90 80 75

B/C 200 185 165 150

C/D 320 290 260 240

Tab. 2.

Rekomendowane granice stref, maksymalnych przemieszczeń wałów, zestawów dużych parowych

turbin i generatorów na podstawie normy ISO 7919-2:2001. (wartości „peak to peak” w mikrometrach.)

Rys. 2.

Wykres dopuszczalnych (największych) amplitud drgań wymuszonych ze względu

na użytkowanie maszyny.

„Diagnostyka wibroaku-

styczna daje doskonałą

informację o stanie

dynamicznym maszyn,

pozwalając staranniej

przygotować się do ich

remontu.

remonty i utrzymanie ruchu

46 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009

11 2009 t k i dd 46 2009 11 12 14 36 09

pulsacje o tej cz stotliwo ci ju nie wyst pi y. Innym problemem wy-

st puj cym w tej maszynie papierniczej by o pojawiaj ce si co pewien

czas dudnienie. Mierz c zarówno drgania jak i pulsacje stwierdzono,

e wyst puj one przy cz stotliwo ci ok. 74 Hz. Analizuj c parametry

techniczne maszyny w otoczeniu wlewu, stwierdzono niekorzystny dobór

parametrów zarówno pompy mieszalnej jak i minisortownika. Oba urz -

dzenia pracuj z pr dko ci obrotow ok. 1480 min-1 oraz posiadaj po

3 opatki, co daje cz stotliwo opatkow wynosz c ok.74 Hz. Obroty

pompy mieszalnej regulowane s fa lownikiem w uk adzie automatyki,

w zale no ci od zapotrzebowania masy. Z chwil ustawienia obrotów

silnika pompy mieszalnej, równych obrotom silnika minisortownika wy-

st puje dudnienie przy cz stotliwo ci opatkowej wynosz cej ok. 74 Hz.

Problem przedstawiono na rys. 5.

Po pomiarach zalecono, by nie dopuszcza do zrównywania

si pr dko ci obrotowych pompy mieszalnej i sortownika. Zale-

cono równie dokonanie przegl du technicznego obu maszyn.

Stwierdzono du e zanieczyszczenie mas papiernicz wirników co

powodowa o niewywa enie. W ten sposób, po analizie drganiowej

daj cej wytyczne dot. dzia a zaradczych problem z dudnieniem

zosta rozwi zany.

Uszkodzenie uk adu opatkowego stopnia R12 wirnika turbiny

ABB 16,8 MW

Celem pracy by o okre lenie cz stotliwo ci drga w asnych uk adu

opatkowego 12 stopnia (R12) wirnika turbiny 16,8 MW po nowym jego

za opatkowaniu. Poprzednie opatki tego stopnia zosta y uszkodzone na

skutek drga rezonansowych. Turbina pracuje przy pr dko ci obrotowej

wynosz cej 5443 min-1. opatki stopnia R12 s zbie ne i skr cone. S one

zamocowane sztywno we wr bach. Przy zastosowaniu „blaszkowych”

przek adek reguluj cych, uzyskuje si jednakowe podzia ki i k ty ustawienia

opatek. Badania drga w asnych opatek wykonano przy nieruchomym

wirniku i okre lono tzw. statyczne cz stotliwo ci drga w asnych. Na

podstawie wyników bada okre lono odstrojenie opatek od rezonansu

drga z si ami wymuszaj cymi, o cz stotliwo ciach b d cych krotno -

ciami obrotów wirnika (wykresy Campbella). Dla badanego stopnia R12

dokonano przeliczenia cz stotliwo ci drga w asnych opatek na warunki

eksploatacyjne. W ten sposób ustalono, e nie s one cz stotliwo ciami rze-

czywistymi. opatki podlegaj dodatkowemu usztywnieniu pochodz cemu

od si od rodkowych (bezw adno ci) w ruchu obrotowym wirnika. Wp yw

tych si zosta uwzgl dniony w przybli ony sposób, poprzez przeliczenie

tzw. statycznych cz stotliwo ci fst na wyst puj ce w ruchu obrotowym

tzw. dynamiczne cz stotliwo ci drga w asnych fdyn

.

Dynamiczn cz stotliwo drga w asnych opatek liczono ze

wzoru [ 2 ].

fdyn

= (fst

2 + B· n2)1/2

gdzie:

fst - statyczna (z pomiarów) cz stotliwo drga opatek [ Hz ],

n - znamionowe obroty wirnika [ Hz ],

B - wspó czynnik uwzgl dniaj cy wp yw si od rodkowych na cz stotli-

wo drga w asnych opatek, który obliczono wed ug wzorów [ 2 ]:

B = 0,72· Dr/l

r – 1 ( 1 )

B = 0,69· Dr/l

rob– 0,3 + sin2 (90 - ) ( 2 )

Dr – rednia rednica wie ca wiruj cego [m],

lr = l

rob – rednia wysoko opatki [m],

– k t pomi dzy wychyleniem drgaj cej opatki a kierunkiem obwo-

dowym (przyj to = 30O).

Rys. 3.

Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie maszy-

ny papierniczej przy załączonym sortowniku wibracyjnym obok wlewu.

Rys. 4.

Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie maszy-

ny papierniczej przy wyłączonym sortowniku wibracyjnym obok wlewu.

Rys. 5.

Analiza widmowa pulsacji ciśnienia masy papierniczej we wlewie

maszyny papierniczej przy wyłączonym sortowniku wibracyjnym obok

wlewu, oraz występującym dudnieniu na częstotliwości 74 Hz.

11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 47

remonty i utrzymanie ruchu

11 2009 t k i dd 47 2009 11 12 14 36 11

Dla oceny odstrojenia opatek od rezonansu ich drga obliczono

wzgl dne odchy ki cz stotliwo ci drga w asnych D okre lone wzorem:

D = [(fdyn

– kn )/kn ] · 100 % (3)

gdzie:

fdyn

– dynamiczna cz stotliwo drga w asnych opatek liczona wed ug

(1) oraz (2),

k – krotno obrotów wirnika, (od drugiej do szóstej)

n – cz stotliwo odpowiadaj ca obrotom wirnika, dla badanej turbiny

90,7 Hz.

Dla badanego stopnia R12 turbiny, wyliczona warto wspó czyn-

nika B wg wzoru (1) wynosi 1,12 natomiast wg wzoru (2) wynosi

2,48

Zgodnie z [2] dla k = 2:

• rozrzut cz stotliwo ci drga w asnych opatek powinien by mniej-

szy od 6 %.

• wzgl dna odchy ka cz stotliwo ci drga w asnych D opatek po-

winna by wi ksza od 15 %.

Na rys. 6 przedstawiono wykres Campbell`a dla wspó czynnika

D = 1,12, natomiast na rys. 7. wykres Campbell`a dla wspó czynnika

D = 2,48.

W wyniku pomiarów drga opatek stwierdzono:

• rozrzut cz stotliwo ci drga w asnych opatek wynosi 6,9 %.

Wielko dopuszczalna by a wi c przekroczona.

• wzgl dna odchy ka cz stotliwo ci drga w asnych opatek dla wspó -

czynnika D = 1,12 wynosi a od – 6,4% do – 10,9%, natomiast dla

wspó czynnika D = 2,48 wynosi a od 6,5 do 10,2%. Zgodnie z [2] opatki

nie by y wi c odstrojone od rezonansu. Ich praca grozi a awari .

Diagnoza stanu opatek okaza a si s uszna. Niestety nie podj to

rodków zaradczych i po trzech tygodniach pracy turbiny nast pi a awaria

spowodowana drganiami rezonansowymi opatek stopnia R12.

Badanie drga przek adni planetarnej typu RP 40X.

Przek adnia pracuje w uk adzie kompresora amoniaku. Prze o enie jej

wynosi 1490/12665 (1:8.5). Przenosi ona obroty z silnika elektrycznego

o mocy 4800 kW na spr ark niskopr n . Moc przek adni wynosi 4000

kW. Wyniki pomiarów bezwzgl dnych drga o ysk przedstawiono na

rys. 8. Wskazuj one na dominacj drga w pa mie od 2000 Hz do 4000

Hz. wiadczy to o symptomie uszkodzenia z bów przek adni. Poziom

ca kowity drga w tym pa mie wynosi 6.3 mm/s. Drgania takie nie s

akceptowane. Maszyna mo e pracowa przez pewien okres, do wyst pienia

odpowiednich okoliczno ci pozwalaj cych na akcj naprawcz .

Badanie cz stotliwo ci krytycznych

Znajomo cz stotliwo ci krytycznych ma na celu nie dopusz-

czenie do pracy w rezonansie, w którym wyst puj wysokie drgania,

Rys. 6.

Wykres Campbell`a dla badanego układu łopatkowego (współczynnik

D = 1,12).

Rys. 7.

Wykres Campbell`a dla badanego układu łopatkowego (współczynnik

D = 2,48).

Rys. 9.

Poziom przemieszczenia drgań względnych mierzonych w czasie

wybiegu na łożysku sprężarki.

Rys. 8.

Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS

prędkości bezwzględnych drgań przekładni planetarnej. Drgania

poziome na łożysku od strony sprężarki niskoprężnej.

remonty i utrzymanie ruchu

48 Energetyka Cieplna i Zawodowa 11 /2009

11 2009 t k i dd 48 2009 11 12 14 36 12

mog ce doprowadzi do uszkodzenia maszyny. Najlepsze efekty

daje pomiar drga wzgl dnych mierzony na o yskach w czasie

wybiegu maszyny, z jednoczesnym pomiarem fazy. Wykresy tego

typu zwane s wykresami Bodego. Wzrost drga w czasie wybiegu

z jednoczesn zmian fazy o 180o wiadczy o przej ciu w czasie

wybiegu maszyny przez rezonans. Na rys. 9 i 10 przedstawiono

poziom drga wzgl dnych oraz faz , mierzone podczas wybiegu

spr arki typu C 101. Cz stotliwo drga krytycznych wynosi a

74,0 Hz.

Badanie przek adni pasowej w papierni

Na rys. 11 przedstawiono poziomy drga poziomych przek adni

pasowej II prasy w papierni, pomierzone na o ysku wa u wej ciowego.

W widmie drga dominowa y drgania o cz stotliwo ci 20,5 Hz, oraz jej

harmoniczne: 41,0 Hz, 61,5 Hz, 82,0 Hz, itp. Odpowiadaj one sk adowej

obrotowej tego wa u wynosz cej 1230 min-1. Ca kowity poziom drga

wynosi 21,0 mm/s i zgodnie z [ 5 ] by niedopuszczalny. Wysoki poziom

drga spowodowany by zu ytymi, lu nymi pasami. Po wymianie pasów

nap dowych na nowe (o jednakowej d ugo ci, tego samego producenta),

poziom drga ca kowitych spad do 7,0 mm/s. Charakterystyka wid-

mowa tych drga zosta a przedstawiona na tys. 12.

Badanie spr arki gazu syntezowego typu 103-J w instalacji

amoniaku.

Na rys. 13 przedstawiono charakterystyk widmow redniej warto-

ci skutecznej RMS przemieszczenia drga wzgl dnych wa u spr arki

redniopr nej SP. Pr dko obrotowa wa u spr arki wynosi 10 620

min-1, co odpowiada 177Hz. W widmie drga dominuj drgania od-

powiadaj ce sk adowej obrotowej, wynosz ce 24,12 m, oraz drgania

o cz stotliwo ci subharmonicznej wynosz ce 19,70 m. Drgania o

cz stotliwo ci sk adowej podstawowej s g ównie zwi zane z rozosio-

waniem uk adu turbin-spr arka (drgania o ysk: spr arki i turbiny s

w przeciwfazie), natomiast drgania o cz stotliwo ci subharmonicznej

wynosz ce 19,70 m s zwi zane z nadmiernymi luzami Po odstawieniu

maszyny i przeprowadzeniu starannych jej pomiarów zosta a potwier-

dzona przedstawiona diagnoza sformu owana na podstawie pomiarów

drganiowych.

Badanie ród a ha asu m ynów w glowych w elektrociep owni.

Badania akustyczne w otoczeniu m ynów w glowych mia y na celu

usuni cie przyczyny nadmiernego ha asu tych urz dze . W tym celu

w otoczeniu trzech m ynów w glowych wykonano mapk akustyczn .

Przedstawiono j na rys. 14.

Po wykonaniu mapki akustycznej w otoczeniu m ynów, przepro-

wadzono szczegó owe ogl dziny m yna 1 (Obiekt 1), w miejscach

generowania najwi kszego ha asu. W ten sposób uda o si zlokalizo-

wa jego ród o. By a to nieszczelna instalacja spr onego powietrza

m yna 1.

Przedstawione w artykule przyk ady konkretnych rozwi za

wykorzystuj cych wibroakustyczne pomiary maszyn, dowodz

przydatno ci tych bada do ocenystanu technicznego urz dze .

Wykorzystuj c te badania mo na wcze nie wykrywa ró nego rodzaju

Rys. 10.

Poziom fazy mierzony w czasie wybiegu na łożysku sprężarki.

Rys. 11.

Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS prędkości

drgań poziomych łożyska wału wejściowego przekładni pasowej

(luźne, stare pasy napędowe).

Rys. 12.

Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS prędkości

drgań poziomych łożyska wału wejściowego przekładni pasowej

(napięte, nowe pasy napędowe).

Rys. 13. Charakterystyka widmowa średniej wartości skutecznej RMS

przemieszczenia drgań względnych wału sprężarki średnioprężnej SP

w łożysku XI-505 (prędkość obrotowa wału sprężarki wynosi 10 620

min-1).

11/2009 Energetyka Cieplna i Zawodowa 49

remonty i utrzymanie ruchu

11 2009 t k i dd 49 2009 11 12 14 36 13

uszkodzenia i zapobiega awariom. Wie-

loletnie do wiadczenie Oddzia u Techniki

Cieplnej w odzi Instytutu Energetyki w

Rys. 14. Mapka akustyczna poziomu dźwięku w otoczeniu młynów węglowych w elektrociepłowni.

Pomiary drgań bezwzględnych (czujniki piezoelektryczne, w mniejszym stopniu induk-cyjne) względnych (czujniki wiroprądowe), hałasu, oraz pulsacji ciśnienia wzajemnie się uzupełniają i stanowią doskonałe źródło informacji dla zdobycia pełnej wiedzy o stanie dynamicznym maszyny.

Literatura[1] Cempel, Cz. Diagnostyka wibroakustyczna maszyn. PWN, Warszawa

1989.

[2] Lewin A. W., Raboczyje opatki i dyski parowych turbin. Leningrad

– Moskwa 1953 GEL. [3] Morel J. Drgania maszyn i diagnostyka

ich stanu technicznego. PTDT, Warszawa 1992.

[4] Müller L., Przek adnie z bate – badania. WNT, Warszawa 1984

[5] PN-ISO 10816-1:1998 Drgania mechaniczne -- Ocena drga

maszyny na podstawie pomiarów na cz ciach niewiruj cych

- Wytyczne ogólne

[6] ISO 7919-2:2001 Mechanical vibration -- Evaluation of machine

vibration by measurements on rotating shafts - Part 2: Land-

based steam turbines and generators in excess of 50MW with

normal operating speeds of 1500r/min, 1800r/min, 3000r/min

and 3600r/min

[7] ISO 7919-3:1996 Mechanical vibration of non-reciprocating

machines – Measurements on rotating shafts and evaluation

criteria -- Part 3: Coupled industrial machines

[8] PN-EN 60994:1997 Wytyczne pomiaru obiektowego drga i

pulsacji w maszynach hydraulicznych (turbiny, pompy zasobni-

kowe, turbiny odwracalne)

[9] PN-90/N-01358 Drgania. Metody pomiarów i oceny drga

maszyn.

[10] PN-77/M-43021 Wentylatory. Ogólne wymagania i badania.

[11] PN-76/M-43121 Wentylatory. Metody pomiaru drga .

[12] Sulzer Dokumentacja Techniczno–Ruchowa spr arek typu

C16L, C20SL, C25S, C40L.

reklama

zakresie diagnostyki drganiowej upowa nia

do z o enia szerokiej oferty w tym zakresie

dla sektora energetyki.

remonty i utrzymanie ruchu

11 2009 t k i dd 50 2009 11 12 14 36 15