تبليغاتX
مهندسی نگهداری و تعمیرات بر اساس وضعیت
معرفی تکنیکهای آنالیز ارتعاشات (1) پنجشنبه یازدهم بهمن 1386 13:42

برخی از تکنیکهای رایج آنالیز ارتعاشات در کاربردهای مختلف عبارتند از:

  •  تحلیل مقدار کلی ارتعاشات
  • آنالیز طیف فرکانسی (آنالیز FFT یا Spectrum)
  • آنالیز شکل موج
  • آنالیز Envelope
  • آنالیز کپستروم
  • آنالیز زاویه فاز
  • آنالیز Run up و Coast Down (منحنی بود، منحنی نایکویست، منحنی قطبی، 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 و آنالیز زاویه فاز" را با تفصیل بیشتر دنبال خواهیم کرد.

 

 

نوشته شده توسط حسین وروانی فراهانی  | لینک ثابت |

انواع تجهیزات داده برداری ارتعاشات پنجشنبه یازدهم بهمن 1386 13:41

برای بررسی ارتعاشات در کاربردهای مختلف، علاوه بر سنسور ارتعاش سنجی مناسب، به یک دستگاه برای نمایش، پردازش و ذخیره سازی سیگنال خروجی سنسور نیاز داریم. مجدداً یادآور می شود که موضوع بحث، تجهیزات مورد نیاز برای ارتعاش سنجی به صورت off-line است. پیاده سازی سیستم ارتعاش سنجی on-line از نقطه نظر سنسور و نرم افزار پردازش داده ها، شباهت زیادی به سیستمهای off-line دارد، اما امکانات سخت افزاری مربوطه اصولاً متفاوت بوده و در واقع امکاناتی که برای مثال در یک دیتا کالکتور گنجانده شده اند به صورت جداگانه (و معمولاً ماژولار) در سیستمهای on-line بکار می روند.

 

برخی از دستگاه هایی که برای بررسی ارتعاشات قابل استفاده هستند عبارتند از:

  • اسیلوسکوپ
  • اسپکتروم آنالایزر (Real Time FFT Analyzer)
  • آنالایزرهای پیشرفته
  • نشان دهنده مقدار کلی ارتعاشات (Vibro Pen)
  • دیتا کالکتور 

همچنین گاهی اوقات برای ذخیره سازی سیگنال ارتعاشات و امکان استفاده از آن برای پردازشهای بعدی از تجهیزاتی مانند Tape Recorder استفاده می شود که به صورت تک کاناله و یا چند کاناله بکار می روند. در ادامه هر کدام از این دستگاه ها را به اختصار معرفی می کنیم.

 

 

انواع تجهیزات داده برداری ارتعاشات

 

 

اسیلوسکوپ

 

اسیلوسکوپها، دستگاه های پرکاربردی هستند و از آنها عموماً برای مشاهده انواع مختلف سیگنال به منظور طراحی، تست، عیب یابی و ... استفاده می شود. سیگنال ارتعاشات نیز از این قاعده مستثنی نیست و با اتصال سنسور ارتعاش سنجی به اسکوپ می توان شکل موج ارتعاشات را مشاهده کرد (درباره کاربرد شکل موج ارتعاشات برای عیب یابی بعداً و در بخشهای مربوطه مطالبی عنوان خواهد شد). البته توجه داشته باشید که اغلب سنسورها نیاز به یک منبع تغذیه خارجی دارند و نمی توان آنها را مستقیماً به اسکوپ متصل کرد. موضوع دیگر این است که بسیاری از اسکوپهای جدید، قابلیت محاسبه و نمایش FFT را نیز دارند، هرچند که قابلیت آنها برای این کار، قابل مقایسه با اسپکتروم آنالایزرها نیست.

 

 

اسپکتروم آنالایزر (Real Time FFT Analyzer)

این نوع از تجهیزات قابلیتهای بسیاری داشته و برای کاربردهای مختلف بکار می روند. آنالیز سیگنال ارتعاشات را نیز می توان به کمک آنها انجام داد. درباره اینکه FFT چیست و چه کاربردهایی در زمینه CM ارتعاشات و عیب یابی تجهیزات دوار دارد، مطالب مفصلی بعداً خواهید خواند.

 

اسپکتروم آنالایز

 

 

آنالایزرهای پیشرفته

در حال حاضر دستگاه های پیشرفته ای در بازار موجود است که به طور تخصصی برای بررسی و آنالیز سیگنالهای ارتعاشات و صدا طراحی و ساخته شده اند. این دستگاه ها که معمولاً همراه با نرم افزارهای تخصصی عرضه می شوند، قابلیتهای بسیار زیادی دارند و اغلب تکنیکهای آنالیز ارتعاشات را پوشش می دهند. البته قیمت آنها نیز بالاست.

 

یک آنالایزر پیشرفته

 

 

نشان دهنده مقدار کلی ارتعاشات (Vibro Pen)

 

این نوع از دستگاه ها فقط مقدار کلی ارتعاشات و بعضاً یکی از پارامترهای بیرینگهای غلتشی را نشان می دهند. برخی انواع پیشرفته تر، قابلیت نمایش هر سه پارامتر شتاب، جابجایی و سرعت را داشته و برخی فقط یکی از این پارامترها را نشان می دهند. مزیت اصلی این نوع از دستگاه ها، اندازه کوچک و قیمت پایین آنهاست.

 

Vibro Pen

 

 

دیتا کالکتور

کاربرد اصلی این نوع از دستگاه ها برای پیاده سازی برنامه های CM مبتنی بر ارتعاش سنجی است. دیتا کالکتورها معمولاً دارای یک نرم افزار پشتیبان هستند که به کمک آن data base ماشین آلات تهیه شده و پس از تهیه لیست نقاط اندازه گیری و  انجام تنظیمات لازم بر روی آنها، می توان این لیست را به صورت اتوماتیک وارد دیتا کالکتور کرده و پس از داده برداری، مستقیماً اطلاعات را برای مشاهده و پردازشهای بعدی، وارد کامپیوتر نمود. اغلب دیتا کالکتورها دارای قابلیت آنالایزرها (یعنی امکانپذیری آنالیز در محل) نیز بوده و به علاوه، عملیات بالانس دینامیکی در محل را نیز می توان به کمک آنها انجام داد. در شکل زیر یک نمونه از دیتا کالکتورهای موجود در بازار را مشاهده می کنید:

 

یک نمونه دیتا کالکتور

 

 

نوشته شده توسط حسین وروانی فراهانی  | لینک ثابت |

ملاحظاتی درباره نصب شتاب سنجها چهارشنبه دهم بهمن 1386 21:49

توجه به این نکته ضروری است که پاسخ فرکانسی شتاب سنجها تحت تأثیر نحوه نصب آنها قرار می گیرد. توضیح اینکه روشهای مختلف نصب منجر به تغییر فرکانس رزونانس این نوع از سنسورها می شود و بطور کلی هر چه اتصال سنسور به محل اندازه گیری محکم تر (سفت تر) باشد، فرکانس رزونانس آن بالاتر خواهد بود. لازم به ذکر است که محدوده خطی پاسخ فرکانسی (یعنی محدوده مناسب به عنوان فرکانس کاری)، از حداقل فرکانس قابل تشخیص توسط  سنسور تا حدود نصف فرکانس تشدید می باشد. مثلاً برای شتاب سنجی که در اتصال به کمک پیچ stud، فرکانس تشدید آن 50KHz است، حداکثر فرکانس کاری آن 25KHz توصیه می شود.

شکل زیر برخی از روشهای رایج نصب شتاب سنج و پاسخ فرکانسی مربوطه را نشان می دهد:

پاسخ فرکانسی روشهای مختلف نصب شتاب سنج

 

روشهای رایج عبارتند از:

 

1- استفاده از پیچ stud

2- استفاده از چسبهای مخصوص

3- استفاده از پیچ و ساپورت (pad)

(توضیح: ابتدا ساپورت را که قبلاً سوراخ و قلاویزکاری شده به کمک چسب بر روی محل اندازه گیری می چسبانیم و سپس سنسور را به کمک stud بر روی آن نصب می کنیم.)

4- استفاده از مگنت معمولی یا dual rail

5- استفاده از پروب

 

همانطور که مشخص است بالاترین پاسخ فرکانسی مربوط به نصب به کمک پیچ stud و کمترین آن مربوط به اندازه گیری با فشار دست و به کمک پروب می باشد.

 

 

نوشته شده توسط حسین وروانی فراهانی  | لینک ثابت |

این موضوع را می توان به سه بخش تقسیم کرد:

1- چه نوع سنسوری انتخاب کنیم؟ (شتاب سنج، سرعت سنج و یا جابجایی سنج)

2- مشخصات مناسب برای سنسور مورد نظر چیست؟ برای مثال چگونه یک شتاب سنج مناسب را از میان شتاب سنجهای موجود در بازار انتخاب کنیم؟

3- قیمت سنسور

 

 

موضوع سوم یعنی قیمت نیاز به توضیح زیادی ندارد و تنها باید بودجه موجود برای کاربرد مورد نظر را مد نظر داشت. برای پاسخ به سؤال اول، لازم است که اطلاعاتی راجع به مزایا و معایب انواع سنسورها در مقایسه با یکدیگر داشته باشیم که پیش از این درباره آن صحبت شد و نیز این موضوع را مد نظر قرار دهیم که سنسور را برای چه کاربردی می خواهیم استفاده کنیم. یک موضوع مهم دیگر این است که اصولاً برای کاربرد مورد نظر (مثلاً عیب یابی یک موتور الکتریکی با سرعت کاری بالا یا سرعت کاری پایین، یاتاقان ژورنال يا ياتاقان غلتشی و ... )، چه پارامتری از ارتعاشات (جابجایی، سرعت و يا شتاب) مناسب تر است؟ درباره این موضوع بعداً مطالب بیشتری را خواهید خواند.

 

و اما پاسخ به سؤال دوم؛

مشخصاتی که درباره هر سنسور ارتعاش سنجی باید بدانیم: 

  • جهات اندازه گیری
  • چگونگی اتصال کابل به سنسور
  • روش نصب سنسور
  • اندازه و ابعاد
  • وزن
  • پاسخ فرکانسی
  • روشهای نصب و حساسیت به نحوه نصب
  • تأثیر پذیری از محیط کاری (دما، رطوبت، ...)
  • حساسیت اندازه گیری
  • رنج دینامیکی
  • بازه اندازه گیری

 اصولاً اين اطلاعات در data sheet هر سنسور گنجانده می شوند. درباره موضوع جهات اندازه گیری باید گفت که اغلب سنسورها فقط در یک جهت ارتعاشات را حس می کنند، اما در حال حاضر انواعی از شتاب سنج در بازار موجود است که همزمان ارتعاشات را در سه جهت اندازه گیری می کنند.

چگونگی اتصال کابل به سنسور (دو نوع رایج عبارتند از side connector و top connector)، روش نصب و نیز اندازه سنسور با توجه به کاربرد مدنظر و فضای در دسترس تعیین می شود؛ مثلاً ممکن است در برخی از کاربردها نیاز به یک سنسور با اندازه کوچک داشته باشیم و یا در برخی کاربردها ارتفاع سنسور اهمیت داشته باشد. وزن سنسور نیز ممکن است در برخی مواقع فاکتور مهمی به شمار رود.

درباره پاسخ فرکانسی سنسور باید گفت که سنسورها نیز مانند هر مدار الکترونیکی دیگر، دارای فرکانس تشدید یا رزونانس هستند که در مورد شتاب سنجها این فرکانس در محدوده بالا (مثلاً حدود 40 تا 50 کيلوهرتز) قرار می گیرد. به طور کلی رفتار دینامیکی سنسور در یک محدوده فرکانسی گسترده، در منحنی پاسخ فرکانسی آن قابل مشاهده است که نمونه ای از این منحنی ها را برای یک شتاب سنج در زیر می بینید (مربوط به شتاب سنج AS-065 از محصولات شرکت B&K) :

 

منحنی پاسخ فرکانسی یک شتاب سنج

 

درباره نصب شتاب سنجها و تأثیری که این موضوع بر روی پاسخ فرکانسی آنها می گذارد بعداً مطالبی را خواهید خواند. منظور از حساسیت اندازه گیری، این است که به ازای یک ورودی مشخص (مثلاً ارتعاشاتی معادل 10 mm/s ، سنسور چه مقدار بار الکتریکی (بر حسب کولومب یا میلی ولت) تولید خواهد کرد. مقدار حساسیت سنسورها معمولاً بر حسب "میلی ولت تقسیم بر واحد اندازه گیری" بیان می شود. مثلاً حساسیت اغلب شتاب سنجهای معمولی 100 mV/g می باشد.

منظور از رنج دینامیکی تفاوت میان حداکثر و حداقل دامنه ای است که سنسور قادر به دریافت آن است و معمولاً بر حسب dB بیان می شود. همچنین بازه اندازه گیری، بیانگر محدوده حداقل و حداکثری از واحد اندازه گیری است که سنسور مربوطه می تواند دریافت کند.

 

 

نوشته شده توسط حسین وروانی فراهانی  | لینک ثابت |