1

W 5.

OGÓLNA OCENA STANU TECHNICZNEGO

i STANU PRACY MASZYN

NA PODSTAWIE SZEROKOPASMOWYCH POMIARÓW DRGA

Ń

Pomiary drga

ń

maszyn mog

ą

by

ć

podstaw

ą

ogólnej oceny ich stanu.

zaleta: łatwo

ść

stosowania ( proste mierniki dra

ń

)

wada: ograniczone mo

ż

liwo

ś

ci lokalizacji i identyfikacji uszkodze

ń

Stan techniczny

a

Stan pracy

• Pomiar szerokopasmowy w okre

ś

lonym pa

ś

mie cz

ę

stotliwo

ś

ci

( najcz

ęś

ciej 10 – 1000 Hz)

• Zało

ż

enie - jest to pasmo reprezentatywne i zawiera wi

ę

kszo

ść

istotnych składowych drga

ń

zwi

ą

zanych ze stanem maszyny

Strefa B

drgania pozwalaj

ą

na

długotrwał

ą

eksploatacje bez

ogranicze

ń

Strefa C

drgania

nie pozwalaj

ą

na

długotrwał

ą

prac

ę

ci

ą

gł

ą

nale

ż

y podj

ąć

kroki zaradcze

Strefa D

drgania mog

ą

spowodowa

ć

uszkodzenie maszyny

Strefy klasyfikacyjne intensywno

ś

ci drga

ń

częstotliwość f

Strefa A

Strefa B

Strefa C

Strefa D

Strefa A

drgania maszyn

bezpo

ś

rednio po

odbiorze

V

R

M

S

w

a

rt

o

ś

ć

śr

e

d

n

io

k

w

a

d

ra

to

w

a

(

sk

u

te

cz

n

a

)

p

rę

d

k

o

śc

i

d

rg

a

ń

Pomiary prędkości drgań
(stałe wartości kryterialne)

f

u

f

y

f

x

f

l

Pomiary

przemieszczeń

drgań

Pomiary

przyspieszeń

drgań

PRÓG

ALARMU

PRÓG

WYŁACZENIA

(zazwyczaj 10-1000 Hz)

NORMY

co zwieraj

ą

(co jest w nich istotne) :

typ i klasa maszyn której dotycz

ą

,

zakres pr

ę

dko

ś

ci obrotowej, moc, tryb pracy, posadowienie

wielko

ść

pomiarow

ą

( i pasmo cz

ę

stotliwo

ś

ci)

• przyspieszenia

[m/s

2

]

• pr

ę

dko

ś

ci

[mm/s]

,

• przemieszczenia

[

µµµµ

m]

,

miar

ę

wielko

ś

ci pomiarowej

• warto

ść ś

redni

ą

AVG,

• skuteczn

ą

RMS,

• szczytow

ą

P-P

,

miejsca i kierunki pomiaru drga

ń

(

obudowy ło

ż

ysk, elementy

przenosz

ą

ce obci

ąż

enia dynamiczne itp..

)

warto

ś

ci dopuszczalne drga

ń

(

alarmowe, graniczne

)

zalecenia szczegółowe (np.

wymagania aparaturowe

)

Opracowano wiele

NORM

i wytycznych

pozwalaj

ą

na ogóln

ą

ocen

ę

stanu technicznego

na podstawie szerokopasmowego pomiarów drga

ń

.

Normy oparte s

ą

na:



wieloletnich do

ś

wiadczeniach eksploatatorów



badaniach danych eksperymentalnych.

PN -

polskie

DIN

- niemieckie

BS

- brytyjskie

ISO

- mi

ę

dzynarodowe

EN

- europejskie

…

NORMY

i co w nich znajdziemy

POWINNI

Ś

MY

OPANOWA

Ć

• CZYTANIE

ze zrozumieniem

• SELEKCJA

rzeczy istotnych

• STOSOWANIE

normy

VDI 2056: Normy oceny drga

ń

mechanicznych maszyn (1964)

ISO 2372: Drgania mechaniczne maszyn

o pr

ę

dko

ś

ciach obrotowych 10 do 200 obr/s. (10-200 Hz)

PN/90 N-01358

Drgania. Metody pomiarów i oceny drga

ń

maszyn,

AFNOR E 90-300 Drgania mechaniczne pewnych maszyn

o wysoko

ś

ci wału 56mm i wi

ę

cej (norma francuska)

BS 4675 British Standard : Podstawy porównawczej oceny drga

ń

maszyn

ISO 3954: Drgania mechaniczne du

ż

ych maszyn wiruj

ą

cych

o pr

ę

dko

ś

ci obrotowej od 10 do 200 obr/s.

ISO 10816: Mechanical vibration - Evaluation of machine vibration

by measurements on non rotating parts

PN-ISO 10816-1:1998

Drgania mechaniczne – ocena drga

ń

maszyn

na podstawie pomiarów na cz

ęś

ciach niewiruj

ą

cych.

ISO 7919 Mechanical vibration of nonreciprocating machines .

Measurements on rotating shafts and evaluation criteria (1996).

NORMY

najcz

ęś

ciej stosowane

Typy i klasy maszyn

(wg PN-ISO 10816:1)

Klasa I

małe maszyny

do 15 kW

silniki i podzespoły poł

ą

czone

podczas pracy na stałe z cał

ą

maszyn

ą

(agregatem)

Klasa II

• maszyny

ś

redniej wielko

ś

ci

15-75 kW

bez specjalnego fundamentowania

• silniki i maszyny do 300kW

sztywno zamontowane na specjalnych fundamentach

Klasa III

• Wielkie maszyny z masami wiruj

ą

cymi

zamontowane na sztywnych i ci

ęż

kich fundamentach

o małej podatno

ś

ci w kierunku pomiaru drga

ń

Klasa IV

• Wielkie maszyny z masami wiruj

ą

cymi

zamontowane na stosunkowo

podatnych fundamentach w kierunku pomiaru drga

ń

w kierunku pmiaru drga

ń

( np.

turbiny energetyczne, turbiny gazowe, pow. 10 MW)

•

Grupa K: Poszczególne cz

ęś

ci silników i maszyn całkowicie

poł

ą

czonych z maszyn

ą

w normalnych warunkach roboczych,

silniki elektryczne o mocy do 15 kW

•

Grupa M: Maszyny

ś

rednich rozmiarów,

silniki elektryczne o mocy 15-75 kW bez specjalnych fundamentów,
sztywno mocowane maszyny i silniki (do 300kW) z wył

ą

cznie wiruj

ą

cymi

elementami na specjalnych fundamentach

•

Grupa G: Du

ż

e maszyny na sztywnych i ci

ęż

kich fundamentach,

du

ż

e silniki i maszyny z wył

ą

cznie wiruj

ą

cymi elementami

•

Grupa T: Du

ż

e silniki i maszyny z wył

ą

cznie wiruj

ą

cymi elementami ,

montowane na podatnych fundamentach w kierunku pomiaru (np.
turbomaszyny specjalnie montowane na lekkich konstrukcjach

•

Grupa D: Maszyny na sztywnych fundamentach oraz nap

ę

dy

mechaniczne z niewyrównowa

ż

onymi siłami bezwładno

ś

ci.

•

Grupa S: Maszyny i nap

ę

dy z niewyrównowa

ż

onymi siłami

bezwładno

ś

ci, maszyny z wiruj

ą

cymi lu

ź

nymi masami( wał z bijakami)

maszyny ze zmiennym niewywa

ż

eniem (wirówki), sita wibracyjne,

maszyny do testów dynamicznych, przeno

ś

niki drganiowe.

Typy i klasy maszyn

(VDI -2056) – norma niemiecka

2

SPOSOBY POSADOWIENIA MASZYN

POSADOWIENIE SZTYWNE

•

bez dodatkowych elementów
spr

ęż

ystych

•

masa dodatkowa na sztywno
zwi

ą

zana z maszyn

ą

(blok

fundamentowy)

gdzie:

m

d

- masa dodatkowa (blok fundamentowy)

m - masa maszyny

m

m

d

⋅

>

10

POSADOWIENIE SPR

Ęś

YSTE

•

zapewnia swobodne
przemieszczanie si

ę

maszyny

(np. na wibroizolatorach )

•

najni

ż

sza cz

ę

stotliwo

ść

drga

ń

własnych fw powinna by

ć

co

najmniej 4 –krotnie ni

ż

sza od

cz

ę

stotliwo

ś

ci obrotowej wirnika fo

gdzie:

f

w

- najni

ż

sza cz

ę

stotliwo

ść

drga

ń

własnych

f

o

- cz

ę

stotliwo

ść

obrotowa wirnika

o

w

f

f

4

1

<

Lokalizacja przetworników drga

ń

H

A

V

A

V

H

S2

Ł2

Ł1

S1

Sposób oznaczania punktów
pomiarowych (dowolny) np.
S – silnik
Ł – ło

ż

yska nap

ę

dzanej maszyny licz

ą

c

od strony jednostki nap

ę

dowej (silnika)

Punkty pomiarowe na maszynach wolnostoj

ą

cych

PUNKTY POMIAROWE

Miejsca lokalizacji przetworników

(zalecane)

obudowy ło

ż

ysk

podpory ło

ż

yskowe

elementy konstrukcyjne

przenosz

ą

ce

siły dynamiczne charakteryzuj

ą

ce stan

drganiowy maszyny

Liczba punktów pomiarowych

podczas prób odbiorczych
maszyn zazwyczaj wszystkie
mo

ż

liwe punkty

charakterystyczne

nadzór eksploatacyjny
zazwyczaj jeden dwa punkty
reprezentatywne
poziomy (H) i/lub pionowym (V)

Dla maszyn o wirnikach

pionowych

X – poziomo

(promieniowo)

Y – poziomo

(prostopadle do X)

Z – pionowo

Trzy wzajemnie prostopadłe

Kierunki pomiaru drga

ń

Dla maszyn o wirnikach

poziomych

H – poziomo (

H

orizontal)

V – pionowo (

V

ertical)

A – osiowo

(A

xial)

A

V

H

X

Y

Z

Lokalizacja przetworników drga

ń

ło

ż

yska w obudowach

małe maszyny elektryczne

silniki tłokowe

Pionowe zespoły

maszynowe

Aparatura pomiarowa

•

Pomiar drga

ń

bezwzgl

ę

dnych

•

Pasmo pomiarowe min. 10-1000 Hz obejmuj

ą

ce zakres

cz

ę

stotliwo

ś

ci obrotowej (obejmuj

ą

cy pa

ś

mie cz

ę

stotliwo

ś

ci

obrotowej)

•

Bł

ą

d pomiarowy poni

ż

ej 10%

•

Czas u

ś

redniania minimum 1 s ( zazwyczaj wymagany jest

dłu

ż

szy czas) w przypadku modulacji zanotowa

ć

zakres

zmienno

ś

ci wskaza

ń

)

•

Wzorcowanie przed i po dokonaniu pomiarów

•

Mocowanie przetwornika zapewniaj

ą

ce liniowe

przetwarzanie sygnałów w pa

ś

mie pomiarowym

3

Technika wykonywania pomiarów

Pomiar pr

ę

dko

ś

ci obrotowej

Pomiar warto

ś

ci skutecznej

pr

ę

dko

ś

ci drga

ń

Warto

ś

ci graniczne

Strefy drga

ń

a ocena stanu technicznego (stanu pracy)

Strefa A

– stan dobry

Strefa B

- stan zadawalaj

ą

cy

Strefa C

Strefa C

- stan przej

ś

ciowo dopuszczalny

Strefa D

– stan niedopuszczalny

Strefa

A

– stan dobry

Strefa

B

- stan zadawalaj

ą

cy

Strefa

C

-

stan przej

ś

ciowo dopuszczalny

Strefa

D

-

stan niedopuszczalny

PN-ISO 10816:1

PN-90/N01358

WA

ś

NE !

Do oceny stanu bierzemy

najwy

ż

sz

ą

ze wszystkich

zmierzonych warto

ś

ci

PAMI

Ę

TAJMY

Wi

ę

kszo

ść

norm nie jest obligatoryjnych

Normy s

ą

bardzo pomocne w podj

ę

ciu decyzji eksploatacyjnych

Normy dotycz

ą

najcz

ęś

ciej spotykanych przypadków.

W przypadkach szczególnych kierowa

ć

si

ę

:

własnym do

ś

wiadczeniem

i zdrowym rozs

ą

dkiem