تجزیه و تحلیل ارتعاش

باسلام دراین مقاله در وبسایت دیاکو قصد داریم به توضیح نظارت بر توضیح تجزیه و تحلیل ارتعاش بپردازیم.

تجزیه و تحلیل ارتعاش : توضیح دهنده در فرایندها ، تجهیزات ، و مزایای

روشهای مختلف آزمایش غیر مخرب (NDT) وجود دارد که می توانیم برای ارزیابی وضعیت اجزای مختلف دستگاه استفاده کنیم بدون نیاز به توقف و جدا کردن تجهیزات. تجزیه و تحلیل لرزش یک ابزار برجسته NDT است که در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.

در این مقاله ، ما به پیچیدگی های فرآیند تجزیه و تحلیل لرزش ، پارامترها ، ابزارها و موارد استفاده ، نگاه خوبی خواهیم داشت.

چرا لرزش؟

ارتعاشات در تمام ماشین آلات در حال حرکت در حین کار رخ می دهد. هر ماده در شرایط خاص یک الگوی مشخصه ارتعاش دارد. از اندازه گیری ، ضبط و مطالعه تغییرات در این خصوصیات لرزش می توان برای درک تغییرات در خود مواد آزمایش استفاده کرد.

تجزیه و تحلیل لرزش چیست؟

تجزیه و تحلیل لرزش فرایندی است که از سیگنال های ارتعاش برای شناسایی ناهنجاری ها در الگوهای لرزش استفاده می کند. تغییر در الگوی ارتعاش نشانگر تغییر در خصوصیات فیزیکی شیء آزمایش است.

در نگهداری تجهیزات ، تجزیه و تحلیل ارتعاش به ما کمک می کند تا وضعیت تجهیزات خود را ردیابی و ارزیابی کنیم.

هنگامی که یک الگوی غیر عادی مشاهده می شود ، می توانیم تجزیه و تحلیل علت اصلی را انجام دهیم تا دلیل تغییر را مشخص کنیم. هنگامی که ما بدانیم ، اگر لازم باشد ، می توانیم اقدامات مناسب برای نگهداری اصلاحی را برنامه ریزی کنیم.

از کجا و چه زمانی استفاده می شود؟

تجزیه و تحلیل لرزش برای آزمایش مؤلفه هایی که تحت حرکت چرخشی قرار می گیرند مناسب است – یعنی مؤلفه هایی که نیروهای پیچشی را تجربه می کنند. برای آزمایش یا ردیابی شرایط:

یاتاقان ، چرخ دنده ، شفت ، روتور ،موتورها ، فن ها ، مسیرهای درایو ، گیربکس

پمپ ها ، موتورهای پیستون ، کمپرسورها و سایر دستگاه های متقابل

این را به عنوان یک لیست کامل انتخاب نکنید – تجزیه و تحلیل لرزش دارای برنامه های طاقچه بسیاری است و فقط به ماشین آلات چرخان یا لرزش ماشین آلات محدود نمی شود.

بازرسی از گیربکس

چرخ دنده های شکسته یک اتفاق رایج در گیربکس است. چرخ دنده های شکسته قبل از اینکه ببینید که چیزی اشتباه است ، آسیب های زیادی ایجاد می کند. تجزیه و تحلیل لرزش بدون نیاز به جداسازی هر چیزی ، به شناسایی دندانهای دنده شکسته کمک می کند.

به این ترتیب ، ما می توانیم یک دستور کار ایجاد کنیم و مشکل را قبل از ایجاد خرابی فاجعه بار برطرف کنیم.

گرفتن نقص تحمل

گسل های تحمل باعث لرزش بیش از حد در دستگاه هایی با قطعات چرخان می شوند. نظارت بر شرایط تحمل با استفاده از تجزیه و تحلیل لرزش به شما کمک می کند تا خرابی های تحمل را شناسایی کرده و اقدامات اصلاحی مناسب انجام دهید.

تجزیه و تحلیل لرزش نور را در نقص یاتاقان دقیق می درخشد ، که می تواند شامل موارد زیر باشد.

• بارگذاری معکوس
• برینلینگ دروغین
• گرمی بیش از حد
• خستگی
• خوردگی
• مشکلات مناسب
• ناسازگاری
• عدم توازن
• نظارت بر شرایط برای خطوط لوله

فرآیند تجزیه و تحلیل ارتعاش

مراحل استانداردی که برای انجام تجزیه و تحلیل لرزش باید انجام دهیم عبارتند از:

یک پایه را ایجاد کنید. تجزیه و تحلیل لرزش را بر روی دستگاهی که با ویژگی های ایده آل کار می کند ، انجام دهید. سطح لرزش ثبت شده است تا به عنوان پایه اصلی این دستگاه (نوع) دستگاه استفاده شود.

یک روال ایجاد کنید. تجزیه و تحلیل باید در فواصل منظم انجام شود. یک بازه مناسب برای انجام تجزیه و تحلیل لرزش انتخاب کنید. فاصله انتخاب شده باید ویژگی های دستگاه و شرایط کار را منعکس کند. 

روند کار را استاندارد کنید. ابزارها و تکنیک های مورد استفاده برای انجام تجزیه و تحلیل لرزش باید استاندارد شوند. استفاده از همان تجهیزات با SOP های سازگار باید نتایج قابل مقایسه ای ارائه دهد.

اطمینان از ضبط. نتایج کلیه تجزیه و تحلیل های دوره ای باید ذخیره شود. این کمک می کند تا سابقه ای از داده های تاریخی دستگاه را حفظ کند. این برای ادامه تحلیل ضروری است. 

تجزیه و تحلیل لرزش را انجام دهید. نتیجه هر بازرسی تجزیه و تحلیل لرزش با داده های پایه برای گرفتن ناهنجاری ها و نقص ها مقایسه می شود – و کارهای نگهداری لازم را انجام می دهد.

پارامترهای اندازه گیری ارتعاش

هر ارتعاشی که به صورت شکل موج نشان داده می شود دارای فرکانس، دامنه و دوره است:

فرکانس: تعداد ارتعاشی است که در هر ثانیه رخ می دهد. فرکانس بر حسب هرتز (هرتز) اندازه گیری می شود.

دامنه: حداکثر جابجایی موج از موقعیت تعادل است. مقدار RMS معمولاً برای دامنه استفاده می شود.

دوره: زمان بین دو تاج یا فرورفتگی در شکل موج دوره است. بر حسب ثانیه یا سایر واحدهای زمان مناسب اندازه گیری می شود. دوره معکوس فرکانس است.

در آنالیز ارتعاش، دامنه بر حسب سه پارامتر فیزیکی اندازه گیری و ثبت می شود. 

جابجایی: نشان دهنده فاصله بین وضعیت سکون جزء و حداکثر موقعیتی است که به آن منحرف می شود. میزان حرکت مولفه را اندازه گیری می کند. واحدهای اندازه گیری میلی متر (mm)، میکرومتر (μm) یا سایر واحدهای جابجایی مناسب هستند.

سرعت: نشان دهنده جابجایی در واحد زمان است. این معیار میزان سرعت ارتعاش قطعه است. واحدها میلی متر بر ثانیه (mm/s) یا میکرومتر بر ثانیه (μm/s) هستند.

شتاب: نشان دهنده نرخ تغییر سرعت است. زمانی که حرکت جزء در جهت معکوس باشد، بالاترین میزان است. بر حسب میلی متر بر ثانیه مربع (mm/s2) یا میکرومتر بر ثانیه مربع (μm/s2) اندازه گیری می شود.

 ارتعاشات را می توان بر اساس ادراک انسان به سه دسته تقسیم کرد. چیزی که می توانیم ببینیم، با لمس کردن حس کنیم یا بشنویم. 

آیا برای انجام VA به تجهیزات آنالیز ارتعاش خاصی نیاز دارید؟

پاسخ بله است. ما نمی توانیم لرزش را با پیچ گوشتی اندازه گیری کنیم. بیایید به طور خلاصه درباره تجهیزات مهم تجزیه و تحلیل ارتعاش که باید از آنها آگاه باشید صحبت کنیم.

سنسورهای لرزش

پارامترهای مختلف ارتعاش با انواع مختلف سنسور اندازه گیری می شوند. از این رو، می توانیم بین سنسورهای جابجایی، سنسورهای سرعت و شتاب سنج ها تفاوت قائل شویم.

متداول ترین انواع مورد استفاده حسگرهای شتاب سنج مانند شتاب سنج های پیزوالکتریک، سنسورهای میکروالکترومکانیکی (MEMS)، پروب های مجاورت، ارتعاش سنج داپلر لیزری و موارد مشابه هستند.

انواع مختلف سنسور ارتعاش

کدام سنسور را باید بخرید؟

خوب، این بستگی به درخواست شما دارد. جدا از قیمت خرید، باید ویژگی هایی مانند موارد زیر را در نظر بگیرید:

• دامنه ارتعاش
• حساسیت
• پهنای باند
• سر و صدا
• گزینه های نصب سنسور

فرکانس نمونه برداری

ما در اینجا به جزئیات زیادی وارد نمی‌شویم، اما برای همه کسانی که می‌خواهند درباره این ویژگی‌ها بیشتر بدانند، این راهنمای عالی در مورد انتخاب سنسور مناسب برای تحلیل ارتعاش را بخوانید.

نرم افزار تحلیل ارتعاش

در اینجا لیست کوتاهی از نرم افزارهای مختلف تجزیه و تحلیل ارتعاش است که در هنگام نوشتن این مقاله با آنها برخورد کردیم:

• EI Analytic
• Vibinspect از ReVibe Energy
• Dplot
• نرم افزار کنترل از تحقیقات ارتعاش
• ProAnalyst از Xcitex
• نرم افزار آزمایشگاه از endDAQ
• FEMtools

سیستم مانیتورینگ ارتعاش آنلاین

سیستم نظارت بر ارتعاش آنلاین راه اندازی را ارائه می دهد که در آن:

شما سنسورهای لرزش را روی تجهیزات حیاتی خود نصب کرده اید

این حسگرها به طور مداوم داده های بلادرنگ را به فضای ابری ارسال می کنند

نرم افزار ارتعاش انتخابی شما داده های ارتعاشی دریافتی را می خواند و تجزیه و تحلیل می کند و هشدارها و توصیه ها را بیرون می دهد.

بر اساس تجزیه و تحلیل، می توانید اقدامات تعمیر و نگهداری مناسب را برنامه ریزی کنید.

تجهیزات قابل حمل مانیتورینگ ارتعاش

نصب حسگرها تنها راه برای دریافت داده های لرزش نیست. تعداد زیادی از مهندسین و تکنسین های تعمیر و نگهداری تجهیزات ارتعاشی قابل حمل وجود دارد که می توانند برای انجام اندازه گیری ارتعاش از آنها استفاده کنند.

ارتعاش سنج های دستی برای سازمان هایی که تعمیر و نگهداری مبتنی بر شرایط را انجام می دهند بسیار مفید است. آنها می توانند از یک سیستم مدیریت تعمیر و نگهداری کامپیوتری (CMMS) برای برنامه ریزی اندازه گیری ارتعاشات منظم برای اجزا/ماشین های مختلف استفاده کنند.

بخش “تجزیه و تحلیل” تحلیل ارتعاش

داده‌های حسگرها و تجهیزات ارتعاشی توسط ابزارهای نرم‌افزار جمع‌آوری داده جمع‌آوری و ثبت می‌شوند. نرم افزار داده ها را در یکی از دو فرمت (یا در هر دو) ثبت می کند:

1. شکل موج زمانی: شکل موج زمانی داده های خام از سنسور است. دو متغیر تشکیل دهنده شکل موج دامنه و زمان هستند. امروزه استفاده از آن به طور فزاینده ای نادر است.
2. تبدیل فوریه سریع (FTT): موج تبدیل فوریه سریع از شکل موج زمانی تولید می شود. دامنه به صورت فرکانس رسم شده در برابر زمان نمایش داده می شود. فناوری کامپیوتری FFT را به ابزاری بسیار بهتر برای تجزیه و تحلیل سلامت ماشین تبدیل کرده است.

استفاده از آنالیز طیف FTT برای تحلیل ارتعاش. 

تجزیه و تحلیل شکل موج زمانی می تواند نشان دهد که آیا نقص در موضوع آزمایش وجود دارد یا خیر. اما نمی تواند علت ناهنجاری را تعیین کند. از سوی دیگر، با تبدیل فوریه سریع، می‌توانیم علت اصلی نقص را مشخص کنیم.

بیایید با استفاده از یک مثال نشان دهیم.

تصور کنید که در حال انجام یک تجزیه و تحلیل ارتعاش در دنیای واقعی روی یک سیستم با یک موتور، یک تسمه و یک میل محرک هستید. داده های ارتعاش توسط حسگرهای مناسب حس شده و از طریق نرم افزار تحلیلگر ثبت می شود. داده ها به صورت یک شکل موج زمانی ساده گرفته می شوند. شما می توانید تشخیص دهید که یک ناهنجاری از پایه وجود دارد. اما هیچ چیز بیشتر. شکل موج زمان نمی تواند تعیین کند که آیا نقص مربوط به موتور، تسمه یا میل محرک است.

اینجاست که FFT وارد عمل می شود. از آنجایی که FFT برای هر یک از اجزای مختلف (موتور / تسمه / میل محرک) شکل موج های مجزا می دهد، می توانید محل دقیق عیب را مشخص کنید که در نهایت منجر به خرابی بسیار کوتاه تری می شود. استفاده از الگوریتم‌ها برای انجام تحلیل، FFT را دقیق‌تر و دقیق‌تر کرده است.

آموزش، صدور گواهینامه و اعتبار

موسساتی وجود دارند که تحلیلگران ارتعاش و مهندسین قابلیت اطمینان را برای انجام تجزیه و تحلیل ارتعاش آموزش می دهند و گواهی می دهند:

1. انجمن آمریکایی تست های غیر مخرب (ASNT) پیشگام در تایید اعتبار مهندسین قابلیت اطمینان برای آزمایش های غیر مخرب است. تجزیه و تحلیل ارتعاش بخشی از دوره ها و گواهینامه های ASNT است.
2. موسسه ارتعاش به آموزش و صدور گواهینامه تحلیلگران ارتعاش اختصاص دارد. این گواهینامه از رده I تا دسته IV تحلیلگران ارتعاش متغیر است. موسسه ارتعاش توسط موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) به رسمیت شناخته شده است.
3. مؤسسه موبیوس در زمینه نظارت بر وضعیت، تعمیر و نگهداری و مهندسی قابلیت اطمینان دارایی آموزش می دهد. آنها آموزش و گواهینامه هایی را برای تجزیه و تحلیل ارتعاش ارائه می دهند. گواهینامه های این موسسه توسط سازمان بین المللی استاندارد (ISO) معتبر است.

تجزیه و تحلیل ارتعاش و تعمیر و نگهداری تجهیزات

در اینجا توضیحات کوتاهی در مورد اینکه چگونه اندازه گیری ارتعاش می تواند در سناریوهای تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و واکنشی کمک کند، آورده شده است.

استفاده از تجزیه و تحلیل ارتعاش برای تعمیر و نگهداری پیش بینی

دانستن اینکه چه زمانی و چرا یک قطعه یا ماشین خراب می شود، کلید برنامه های تعمیر و نگهداری پیش بینی موفق است. تجزیه و تحلیل ارتعاش نقاط داده مفیدی را ارائه می دهد که شما به مدل داده های پیش بینی خود تغذیه می کنید تا دقت آن در پیش بینی خرابی تجهیزات بهبود یابد.

برای استفاده حداکثری از تجزیه و تحلیل ارتعاش و تجزیه و تحلیل پیش بینی، باید آن را با نرم افزار CMMS مدرن مانند Limble ترکیب کنید. Limble می تواند با حسگر لرزش شما ارتباط برقرار کند و بر اساس نحوه تنظیم آن، به طور خودکار دستورات کاری اضطراری را راه اندازی کند.

استفاده از تجزیه و تحلیل ارتعاش برای خرابی و تعمیر و نگهداری اصلاحی

تجزیه و تحلیل ارتعاش همچنین می تواند در یک سناریوی واکنشی مفید باشد. شما می توانید تجزیه و تحلیل لرزش را به عنوان بخشی از فرآیند تعمیر و نگهداری خرابی خود انجام دهید تا به شناسایی علت اصلی خرابی کمک کنید. این به شما کمک می کند:

• اقدامات اصلاحی مناسب را برای رفع عیب انجام دهید
• از بروز خرابی های مشابه در آینده جلوگیری کنید

Limble CMMS

اگر از Limble CMMS استفاده می‌کنید، تکنسین‌ها می‌توانند هنگام بستن یک سفارش کاری، نظرات مهمی را در مورد علل شکست کشف‌شده، داده‌های تست لرزش، شرایط تجهیزات و زمان از کار گذاشتن بگذارند.

این داده ها می توانند توسط:

1. مهندسین قابلیت اطمینان هنگام انجام تجزیه و تحلیل شکست
2. مدیران تعمیر و نگهداری برای ارزیابی هزینه های تعمیر و نگهداری
3. توسط تکنسین های دیگر برای سرعت بخشیدن به فرآیندهای عیب یابی و تعمیرات آینده در این نوع تجهیزات
4. مزایا و محدودیت های آنالیز ارتعاش

مزایای آنالیز ارتعاش:

می توان از آن برای نظارت بر اجزای سخت دسترسی بدون خاموش شدن برنامه ریزی شده استفاده کرد.

با تنظیم مناسب، می توان از راه دور از آن استفاده کرد.

این می تواند بینشی در زمان واقعی از وضعیت دارایی های حیاتی شما ارائه دهد.

SOPها، متدولوژی‌ها و نرم‌افزارهای بسیاری وجود دارد که می‌توانید برای ساده‌سازی فرآیند تحلیل ارتعاش از آنها استفاده کنید.

امروزه حسگرهای تجاری زیادی برای ردیابی شرایط عملیاتی خاص توسعه یافته اند.

محدودیت های آنالیز ارتعاش

برای انجام صحیح آنالیز ارتعاش به تخصص، آموزش و گواهینامه نیاز است.

نمی توان از آن برای ردیابی عیوب متحرک سریع استفاده کرد.

این نیاز به سرمایه گذاری اولیه در تجهیزات ارتعاشی و ابزارهای نرم افزاری دارد.

انجام محلی سازی خطا می تواند پیچیده باشد.

تشخیص خرابی تجهیزات در اسرع وقت می تواند در درازمدت باعث صرفه جویی زیادی در سازمان شما شود، به خصوص اگر فرآیندهای تجاری شما متکی به دارایی های فیزیکی گران قیمت باشد.

به لطف CMMS، تجزیه و تحلیل ارتعاش، و سایر ابزارهای نظارت بر وضعیت، سازماندهی کار تعمیر و نگهداری هرگز به این آسانی نبوده است.