مقاله ها

پایش وضعیت و افزایش قابلیت اطمینان ماشین آلات

با اجرای موثر برنامه پایش وضعیت می توان خرابی بیرینگ ها را در مراحل ابتدایی تشخیص داده و علل ریشه ای این خرابی ها را نیز تعیین نمود. متاسفانه در بسیاری از برنامه های پایش وضعیت، این گام مهم (یعنی ریشه یابی علت خرابی) به درستی برداشته نمیشود. اغلب برنامه ها، صرفاً شامل مراحل ذیل هستند:

- جمع آوری اطلاعات
- آنالیز داده های ارتعاشی
- تشخیص خرابی
- تدوین و ارائه گزارش

 

شکل 1 – چرخه رایج برای برنامه های پایش وضعیت

 در بسیاری از برنامه های پایش وضعیت چنانچه مواردی همچون آنبالانسی، ناهمراستایی و تشدید، در مراحل اولیه شروع عیب باشند، اقدامات اصلاحی و تعمیراتی خاصی اتخاذ نمی گردد. لذا در این موارد، معمولاً ماشین آلات پس از ارائه گزارش عیب، هنوز مشغول به کار هستند. ما به عنوان کارشناس پایش وضعیت، اقدامات بیشتری را می توانیم انجام دهیم. به عنوان مثال با استفاده از تکنیک ها و ابزارهای متعدد پایش وضعیت، می توانیم تصویر کاملی از وضعیت سلامتی ماشین داشته باشیم. برخی از این ابزارها و تکنیک ها عبارتند از:

- آنالیز ارتعاشات
- آنالیز صدا و آکوستیک
- آنالیز روغن و ذرات فرسایشی
- آنالیز حرارتی (بازرسی ترموگرافی)

    

شکل 2 – نمونه ای از تصویر ترموگرافی و تصویر آنالیز فروگرافی روغن

 یک برنامه CM ایده آل ، برنامه ای است که بدرستی طراحی شده باشد. در چنین برنامه ای، ارزیابی ماشین آلات علاوه بر حالت عادی بهره برداری، در هنگام خریداری و در هنگام نصب و قبل از راه اندازی و به مدار آمدن آنها نیز انجام می شود. این کار برای این است که با شروع بهره برداری، دستگاه ها و ماشین آلات با کمترین مشکل در سرویس قرار گیرند.
مشکلاتی مانند ناهمراستایی، آنبالانسی و تشدید، بایستی تا حد امکان برطرف شده و تحت کنترل باشند. وضعیت روانکاری بایستی در شرایط مطلوب باشد. چنانچه عیب یا وضعیت غیر عادی در برنامه پایش وضعیت مشخص گردد، اقدامات اصلاحی و فعالیت های تعمیراتی پیشنهادی بایستی شفاف و دقیق و تا حد امکان منطبق بر ریشه خرابی باشد، تا ضمن برطرف نمودن عیب، از تکرار مجدد آن نیز جلوگیری شود.

 

 

شکل 3 – چرخه برنامه پایش وضعیت ایده آل

 

تمام مراحل چرخه فوق، در یک برنامه CM در کلاس جهانی رعایت می شوند. در این چرخه، تمرکز اصلی بر افزایش قابلیت اطمینان بوده و تشخیص خرابی، تنها یک گام کوچک از آن محسوب میشود.

 

حالت های خرابی بیرینگها:

مطالب این بخش بر سایش و خستگی بیرینگها متمرکز می باشد. پروسه ای که بتدریج موجب خرابی بیرینگ در طی زمان می شود، به گونه ای است که ابتدا منجر به ایجاد خستگی، سپس ایجاد Spall ، گاهی اوقات ایجاد ترک و در نهایت از دست رفتن کارآیی بیرینگ در ناحیه تحت بار می گردد. البته حالت های دیگری نیز در مورد خرابی اجزای بیرینگ وجود دارد که بایستی مورد توجه قرار گیرند. روانکاری خیلی زیاد و روانکاری خیلی کم نیز موجب کاهش عمر بیرینگ ها میشوند.

بیرینگ کج: چنانچه مرکز دوران شفت و بیرینگ با یکدیگر همراستا نباشد (عموماً بدلیل نصب نادرست)، بیرینگ از ناحیه رینگ داخلی یا خارجی دچار اعوجاج خواهد بود. این حالت تحت عنوان cocked bearing شناخته شده و وجود آن، با تحلیل طیف فرکانسی ارتعاشات به همراه تحلیل زاویه فاز آشکار خواهد شد.

لقی بیرینگ: آنالیز طیف فرکانسی و تحلیل شکل موج زمانی ارتعاشات در تشخیص لقی غیر مجاز (بیش از حد) بیرینگ روی شفت و یا لقی بیرینگ درون هوزینگ، کمک شایانی می کند.

Fluting : پدیده ای است که بر اثر گذر جریان ناشی از میدان مغناطیسی موتور از اجزای بیرینگ رخ می دهد. این موضوع در خصوص موتورهای دارای درایو (VFD) و نیز موتورهای DC رایج تر است. وقتی که جریان بین رولرها و رینگهای بیرینگ برقرار می گردد، فرو رفتگی هایی در مقیاس میکروسکوپی روی رینگ داخلی و خارجی ایجاد می کند که در دراز مدت، موجب از کار افتادگی بیرینگ خواهد شد.

 

اهمیت روانکاری برای بیرینگها:

Load Zone یا ناحیه تحت بار، ناحیه حساسی است که بدلیل بالا بودن فشار مکانیکی، روانکار نقش مهمی در این ناحیه ایفا می کند. در این ناحیه، فشار خیلی بالا بوده و روانکار در آنجا رفتاری جامدگونه دارد تا مایع. فشار در این ناحیه به حدی است که هم رولرها و هم سطوح رینگ داخلی و خارجی (سطوح حرکتی) تغییر شکل می دهند. تداوم این وضعیت نهایتاً موجب استهلاک فلز و خرابی اجزاء بیرینگ می شود. با دقت به تصویر زیر، نقش روانکار به عنوان لایه واسط در بین اجزاء بیرینگ بهتر درک می شود.

 

 

شکل 4 – لایه روانکار بین اجزاء بیرینگ

 

اگر سطوح بین رولر و رینگ ها را در زیر میکروسکوپی قوی نگاه کنیم، مشاهده می شود که این سطوح چندان صاف نیستند. برجستگی ها و فرورفتگی های بسیاری بر روی هر دو سطح دیده می شود که با روانکار پر شده و لایه روانکار، آنها را از هم جدا می کند. فاصله بین دو سطح، در شرایط عادی بسیار کم و در حد0.5 میکرومتر می باشد. این در حالیست که یک تار موی انسان تا 40 برابر این مقدار ضخامت دارد!

 

 

شکل 5 – ضخامت لایه روانکار

 

اگر شرایط روانکاری بیرینگ مناسب نباشد، از این فاصله کاسته شده و نقاط مرتفع دو سطح، با هم برخورد می کنند. با وجود تصادفی بودن، این برخورد ها موجب بالا رفتن سطح نویز و افزایش نرخ سایش سطوح می گردد. موضوع روانکاری در تداوم عمر مفید تجهیزات دوار بسیار مهم و حیاتی است. مقدار روانکار باید به اندازه (نه کم و نه زیاد) بوده و نوع روانکار و مشخصات آن، متناسب با عملکرد هر تجهیز و با توجه به توصیه سازنده انتخاب شود.


این یادداشت فنی، ترجمه ای آزاد از مقالات موسسه موبیوس است که از خبرنامه های آن موسسه استخراج شده است. لذا همه حقوق محفوظ و مربوط به موسسه موبیوس است.

 

 

Rated 5 | From 4 users.