Inteligentny monitoring drgań

Każda maszyna - w mniejszym lub większym stopniu - popada w drgania podczas pracy. Drgania te mogą stosunkowo szybko przekroczyć dopuszczalny poziom, np. z powodu niewyważenia, niewspółosiowości lub rezonansów. Może to mieć niekorzystny wpływ na stan urządzenia i skrócić jego żywotność, a co za tym idzie istotnie wpłynąć na ciągłość produkcji. Stąd też istotne jest wczesne wykrywanie powstałych uszkodzeń i unikanie kosztów szkód następczych.

DIAGNOSTYKA TO PODSTAWA

Dobrym przykładem, jakim można zobrazować monitorowanie stanu maszyn jest kontrola stanu zdrowia człowieka. Decyduje o tym pomiar wartości krytycznych, takich jak temperatura czy ciśnienie krwi. Gdy odbiegają one od normy, konieczne są dodatkowe badania. W przypadku maszyn taką samą rolę pełnią wartości v-RMS i szczytowa wartość przyspieszenia.

Aby postawić właściwą diagnozę i podjąć decyzję o działaniach konserwacyjnych, często konieczne jest pozyskanie dodatkowych informacji. W niektórych przypadkach wystarczy diagnoza na podstawie drgań, w innych potrzebna jest również specjalistyczna wiedza ekspercka. Wykorzystując odpowiednie systemu czujników, jesteśmy w stanie pozyskać dane niezbędne do podjęcia właściwej decyzji na wszystkich poziomach kontroli stanu maszyn.

Diagnostyka maszyn jest podstawą prewencyjnego utrzymania ruchu. Celem tych działań jest zwiększenie dyspozycyjności maszyn przez wczesną detekcję uszkodzeń, a także koordynacja napraw. Kompleksowym narzędziem do monitorowania maszyn w tym zakresie jest efector octavis od ifm electronic - uniwersalny systemem monitorowania drgań maszyn wirujących w trybie online.

W normach przemysłowych, jako podstawę oceny stanu maszyny ukończonej przyjmuje się ogólną prędkość drgań. Norma ISO 10816 klasyfikuje maszyny, a ISO 14694 - wentylatory. Obie zawierają zalecane wartości graniczne naprężeń wywoływanych przez drgania. System efector octavis monitoruje prace urządzeń i kontroluje czy nie doszło do przekroczenia dopuszczalnego stopnia drgań maszyny.

JEDEN SYSTEM, WIELE ZADAŃ

System efector octavis obejmuje szereg komponentów, począwszy od prostych czujników mierzących wartość skuteczną drgań a skończywszy na złożonych systemach przeprowadzających zapis, analizę drgań oraz pomiar bezpośrednio na maszynie. System ten umożliwia również dalsze przetwarzanie zebranych danych w nadrzędnych systemach automatyki, w celu optymalizacji procesu produkcyjnego na wyższych poziomach. Najważniejsze jest jednak, że pozwala na wykrywanie nieprawidłowości w czasie, który gwarantuje niezakłócone utrzymanie ruchu.

Najprostszą wersją systemu efector octavis są czujniki drgań VK i VT. Urządzenia te wykonują pomiary wartości skutecznej prędkości drgań (RMS) w zakresie od 10 do 1000 Hz zgodnie z normą ISO 10816.

Mierzą też prędkość drgań w obr./min. na nieobracającej się powierzchni podzespołu i załączają alarm, jeśli drgania maszyny są zbyt silne. Pozwala to na ogólną ocenę stanu urządzeń, jak również na szybkie wyłączenie ich w przypadku przekroczenia krytycznych wartości.

Z kolei nieco bardziej zaawansowaną formę diagnostyki zapewnia czujnik VN. Dzięki niemu możliwe jest stałe wskazywanie i rejestrowanie drgań i wstrząsów. Pozwala to na wykrycie nieoczekiwanych awarii i zapobiega skróceniu żywotności maszyn.

POMOCNA BEZWZGLĘDNA PAMIĘĆ

Produkty typu VK, VT, VN mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie monitorowane są jedynie ogólne drgania maszyn. Natomiast kompletną diagnostykę maszyn - od zautomatyzowanej, bazującej na częstotliwościach charakterystycznych pomiaru diagnostycznego do zintegrowanej z zegarem czasu rzeczywistego pamięci historycznej, zapewniają rozwiązania VSE/VSA.

Moduły diagnostyczne VSE z czujnikami VSA to komponenty, które oprócz pomiaru wartości skutecznej prędkości drgań, średniej i szczytowej wartości przyspieszenia drgań, wykorzystują algorytm FFT (Fast Fourier Transform - szybka transformata Fouriera) oraz obwiednię po FFT do monitorowania oraz diagnostyki maszyn.

Szczególnie istotna jest wewnętrzna pamięć trendów zmian. Pozwala ona na szczegółową analizę i optymalizację pracy maszyn bez zewnętrznego zapisu danych. Pliki zawierające dane pomiarowe umożliwiają graficzne przedstawienie oraz identyfikację zdarzeń i trendów zmian, jak również czynników zewnętrznych, takich jak np. kolizje, o których informacje przechowywane są bezpośrednio w module diagnostycznym.

Nadpisywana i nieulotna pamięć ma interwał o ustawialnej długości. Dzięki temu można ją dostosować do wymagań każdej aplikacji. Stany alarmowe sygnalizowane są poprzez dwa wyjścia przełączające. Ponadto moduły diagnostyczne VSE mają interfejs TCP/IP oraz serwer OPC, umożliwiające ich integrację z nadrzędnymi systemami sterowania i akwizycji danych.

Zastosowaniu systemu efector octavis zapewnia jest dyspozycyjność maszyn oraz utrzymanie wysokiej jakości procesów produkcyjnych. Nie bez znaczenia jest również możliwość zmniejszenia zapasów części zamiennych, co niewątpliwie ma wpływ na ekonomiczną stronę produkcji.

Piotr Szopiński
Inżynier Wsparcia Technicznego
ifm electronic sp. z o.o.