معرفی روشها و تکنیکهای تحلیل ارتعاشات به منظور مراقبت وضعیت ماشین آلات

برخی از تکنیکهای رایج تحلیل ارتعاشات در کاربردهای مختلف و به ویژه موضوع پایش وضعیت و مانیتورینگ تجهیزات دوار عبارتند از:

 
- تحلیل مقدار کلی ارتعاشات
- پارامترها و مشخصه های بیرینگهای غلتشی (BCU، BP، Crest factor، k-factor، PeakVue، SEE و . )
- آنالیز طیف فرکانسی (آنالیز FFT یا Spectrum)
- تحلیل شکل موج زمانی لرزش
 - آنالیز Envelope یا دمودولاسیون سیگنال لرزش
- آنالیز کپستروم
- تحلیل زاویه فاز
- تحلیل Run up و Coast Down (منحنی بود، منحنی نایکویست، منحنی مرکز شفت، منحنی آبشاری یا واتر فال)
- آنالیز اُربیت (لسیژوا)
- و .
 
در ادامه ابتدا برخی از تکنیکهای فوق به اختصار معرفی می شوند و سپس موضوع "تشخیص عیوب رایج تجهیزات دوار از طریق تحلیل فرکانسی سیگنال لرزش و تحلیل زاویه فاز" را با تفصیل بیشتر دنبال خواهیم کرد.

 

تحلیل مقدار کلی ارتعاشات برای پایش وضعیت

این روش به عنوان ساده ترین تکنیک برای ارزیابی وضعیت ماشین آلات دوار بکار می رود. استانداردهای مختلفی نیز برای تعیین مقادیر مجاز ارتعاشات وجود دارند که از آن جمله ISO 10816 است که در بخش معرفی منابع به آن پرداخته شد. شایان ذکر است با توجه به الگوی 7-4-2 به ترتیب و از کم به زیاد، میزان ارتعاش نرمال ماشین در جهات محوری، عمودی و افقی رخ می دهد. البته این یک قاعده سر انگشتی است و ممکن است در برخی موارد صادق نباشد، اما صحت آن در اغلب موارد به اثبات رسیده است. لذا با توجه به چگونگی تغییر این الگو می توان برخی از اشکالات را حتی بدون در دست داشتن منحنی فرکانسی حدس زد.

 

آنالیز طیف فرکانسی (آنالیز FFT یا Spectrum) برای مراقبت وضعیت و عیب یابی

این تکنیک بدون شک یکی از مهم ترین تکنیکهای رایج تحلیل سیگنال ارتعاشی است که کاربرد شایانی در پایش وضعیت و تشخیص عیوب ماشینهای دوار دارد. پس از یکسری پردازشهای اولیه بر روی سیگنال ارتعاشات، برای به دست آوردن منحنی طیف فرکانسی از الگوریتم FFT یا تبدیل فوریه سریع استفاده می گردد. لذا به منحنی فرکانسی گاهی اوقات منحنی FFT نیز گفته می شود.

به طور کلی عیوب مختلف، منجر به ایجاد طیفهای فرکانسی خاص خود می شوند که این موضوع در ادامه مباحث عیب یابی دنبال خواهد شد.

تحلیل شکل موج زمانی ارتعاش و کاربرد آن برای مراقبت وضعیت و عیب یابی

شکل موج ارتعاشات، در واقع سیگنال ارتعاشات بدون تقریباً هیچگونه پردازشی است و لذا در تحلیل دینامیکی ماشین از اهمیت خاصی برخوردار است. در واقع برخی عیوب نظیر شکستگی چرخ دنده ها، عیوبی که pulse ایجاد می کنند، ارتعاشات ضربانی (beat)، پدیده مدولاسیون و . از طریق تحلیل شکل موج لرزش آسان تر تشخیص داده می شوند.

 

آنالیز زاویه فاز و کاربرد آن برای تشخیص عیوب تجهیزات دوار

از طریق مقایسه مقادیر زاویه فاز ارتعاش در نقاط و جهات مختلف اندازه گیری بر روی ماشین یا هر سازه دیگری، می توان شمایی از چگونگی حرکت اجزاء مختلف آن نسبت به یکدیگر به دست آورد. در برخی موارد، مشخصات فرکانسی لرزش ناشی از عیوب مختلف، مشابه یکدیگر می باشد و لذا تمایز بین این عیوب تنها از طریق منحنی اسپکتروم امکان پذیر نخواهد بود. در ایینگونه موارد می بایست از سایر مشخصات سیگنال ارتعاشی (لرزش) مانند زاویه فاز برای تفکیک عیوب از هم استفاده کرد، چون علیرغم تشابه منحنی های فرکانسی (اسپکتروم)، الگوی زاویه فاز در مورد اشکالات مختلف، متمایز می باشد. به طور کلی برخی از کاربردهای زاویه فاز عبارتند از:

 
- تشخیص ترک در شفت
- بالانس دینامیکی
- تشخیص رزونانس و سرعت بحرانی
- به دست آوردن شکل مودها
- تشخیص نامیزانی جرمی، میس الایمنت و شفت خمیده از یکدیگر
- و .