Dokładne rozpoznanie drgań w urządzeniach przemysłowych pozwala na wczesne wykrycie nieprawidłowości, które mogą prowadzić do poważnych uszkodzeń. Poniższy tekst przedstawia najważniejsze zagadnienia związane z pomiarem, analizą oraz interpretacją wibracji w maszynach, oferując praktyczne wskazówki dla inżynierów utrzymania ruchu i specjalistów ds. diagnostyka.
Znaczenie monitorowania drgań w maszynach
Regularne monitorowanie drgań odgrywa kluczową rolę w zabezpieczaniu ciągłości produkcji i minimalizowaniu kosztów przestojów. Wiele awarii rodzi się na etapie narastających odchyleń dynamicznych, których nie widać gołym okiem. Z tego powodu:
- Wykrycie nieprawidłowego wzrostu amplitudy lub zmian częstotliwości może świadczyć o luźnych łożyskach, niewyważeniu wirników lub niewłaściwej izolacji.
- Stałe pomiary pozwalają na określenie trendów i wyznaczenie momentu optymalnej interwencji serwisowej.
- Zastosowanie układów monitorujących w czasie rzeczywistym umożliwia automatyczne generowanie alarmów, co redukuje ryzyko nieplanowanych zatrzymań linii produkcyjnej.
Wzrost poziomu drgań o zaledwie kilka procent może być pierwszym sygnałem powstawania mikropęknięć, które przy niewłaściwej eksploatacji prowadzą do awaria.
Metody pomiaru i dobór wyposażenia
Prawidłowe pomiaru drgań wymaga odpowiedniego sprzętu i znajomości obowiązujących norm, np. ISO 10816 czy ISO 20816. Wśród najczęściej stosowanych narzędzi znajdują się:
- Czujniki przyspieszenia (piezoelektryczne) – mierzą przyrosty prędkości drgań w funkcji czasu.
- Sensory prędkości drgań – stosowane zazwyczaj w niskim zakresie częstotliwości do oceny stanu łożysk.
- Przetworniki przemieszczenia – użyteczne przy analizie dużych amplitud wibracji sprzęgieł i zębatek.
Przy wyborze czujnika warto zwrócić uwagę na jego pasmo częstotliwości, czułość, stopień ochrony obudowy (IP) oraz kompatybilność z przetwornikiem analogowo-cyfrowym. Dobór niewłaściwego zakresu pomiarowego może prowadzić do zniekształceń danych i utraty krytycznych informacji o stanie maszyn.
Analiza widmowa i interpretacja wyników
Po zebraniu sygnałów drgań istotne jest przeprowadzenie analiza widmowej (FFT), co pozwala zobrazować rozkład amplitud w funkcji częstotliwości. Na wykresie widma można wyróżnić charakterystyczne piki odpowiadające poszczególnym źródłom drgań:
- Wibracje o częstotliwości pracy silnika (częstość linii zasilających lub prędkość obrotowa).
- Harmoniczne wynikające z niesymetrii pola magnetycznego lub niewyważenia wirnika.
- Subharmoniczne świadczące o luzach w łożyskach lub poluzowanych elementach konstrukcyjnych.
- Sygnały szumowe – mogą wskazywać na tarcie czy początkowe etapy zużycia powierzchni.
Kluczowe jest dobranie odpowiedniego okna czasowego i filtrów, które wyeliminują zakłócenia z otoczenia. Przed interpretacją należy odfiltrować składowe stałe i zakłócenia sieciowe, aby nie mylić sił dynamicznych występujących wewnątrz maszyny z zewnętrznymi źródłami drgań.
Przykłady typowych przyczyn drgań i ich znaczenie
Identyfikacja przyczyny nadmiernych wibracji umożliwia szybkie podjęcie działań naprawczych. Poniżej zestawiono kilka powszechnych źródeł:
- Niewyważenie wirnika – objawia się dominującą składową na częstotliwości obrotowej (1×RPM).
- Przesunięcie osiowe lub luzy montażowe – generują widoczne piki subharmoniczne i nieregularne skoki amplitudy.
- Uszkodzone łożyska – charakterystyczne wzrosty widma w zakresie częstotliwości łożysk, zależnych od geometrii i prędkości obrotowej.
- Niewłaściwa izolacja od podłoża – przenoszenie drgań od źródeł otoczenia może wpływać na czułość pomiarów oraz zwiększać ogólny poziom wibracji.
Wczesne wykrycie defektów redukuje ryzyko nieplanowanej wymiany całego zespołu i pozwala na wdrożenie strategii prewencjaw serwisowej.
Wdrożenie strategii prewencyjnych
Skuteczna kontrola drgań wymaga zbudowania kompleksowego programu utrzymania ruchu, obejmującego:
- Regularne planowe pomiary wibracji zgodnie z harmonogramem.
- Szkolenia personelu z interpretacji wyników i obsługi czujników.
- Integrację systemów monitoringu z nadzorem procesów produkcyjnych.
- Analizę trendów oraz dokumentację wyników do celów audytowych.
Dzięki takiemu podejściu można nie tylko przewidzieć moment koniecznej wymiany elementów eksploatacyjnych, ale także zoptymalizować budżet serwisowy oraz wydłużyć żywotność maszyn.
