2

Amir Halep, dipl. in.

TEHNIKA DIJAGNOSTIKA

2008.

3

Predgovor

Tokom 90.-tih godina prolog stoljea je dolo do stagnacije razvoja privrede i industrije. Mnoge fabrike su prestale sa radom ili znaajno smanjile obim proizvodnje. Sve ovo je dovelo do pada interesa za tehniku dijagnostiku. Meutim, tokom posljednjih godina industrijski pogoni se obnavljaju i tavie podiu novi to otvara prostor za iru primjenu tehnike dijagnostike kao tehnike discipline koja omoguava znaajne utede i poveanje pouzdanosti rada industrijskih postrojenja.

Kao glavna prepreka uvoenju u primjenu metoda tehnike dijagnostike se pokazao nedostatak strune literature iz date oblasti prilagoene naim prilikama to me navelo na pisanje ove knjige. Svakodnevno, nailazim na eksperte koji pokazuju odbojnost prema primjeni tehnike dijagnostike koja je uzrokovana prvenstveno neznanjem. Naime, bilo je mnogo pokuaja primjene metoda tehnike dijagnostike koji su doivjeli neuspjeh usljed nepoznavanja metoda, loeg odabira instrumenata, loe organizacije i u konanici usljed nepoznavanja problematike. U ovoj knjizi sam nastojao na jednostavan i lak nain opisati najvanije metode tehnike dijagnostike i dati osnovne upute za njihovu primjenu te upute za organizaciju provoenja kako bih itaocima dao pouzdan vodi za implementaciju projekata uvoenja u primjenu metoda tehnike dijagnostike.

Ono to ovu knjigu izdvaja od slinih koje su ve pisane jeste sveobuhvatnost opisa u smislu da knjiga nije usmjerena na jedno usko podruje tehnike dijagnostike ve daje dovoljno kompletan pregled opisivane tematike.

Knjiga je pisana tako da se svako pojedino poglavlje moe itati neovisno o ostatku knjige, ali da knjiga ipak predstavlja jednu cjelinu. Da bi se zadovoljio ovaj zahtjev pojedine slike i crtei se ponavljaju u vie poglavlja te se u tom smislu izvinjavam itaocima.

Na kraju imam ugodnu dunost da se zahvalim svima koji su pomogli u pisanju ove knjige. Prvenstveno se zahvaljujem grupaciji SKF koja mi je dozvolila upotrebu crtea i fotografija iz njihovih publikacija na koje SKF ima copyright. Takoer se zahvaljujem prof. dr. Hotimiru Lienu, prof. dr. Nevenu Srbu, prof. dr. eljku Novincu, dr. Robertu M. Jonesu, Draganu Trivanoviu, Karelu Jakubecu i Ninoslavu Zuberu na korisnim savjetima koje sam iskoristio pri pisanju knjige.

Ova knjiga u mnogo emu je pionirski poduhvat ak i u svjetskim razmjerama te zbog toga u knjizi sigurno ima i izvjesnih nedostataka te e sve dobronamjerne i valjane primjedbe biti uvaene sa zahvalnou.

Autor

Sva prava pridrana. Ni jedan dio ove knjige se ne smije komercijalno koristiti u bilo kom obliku ili znaenju bez pismene saglasnosti autora. Pojedini crtei i fotografije u knjizi su u vlasnitvu SKF grupacije.

4

SADRAJ

R.b. lanak Str. 1 POJAM I ZNAAJ TEHNIKE DIJAGNOSTIKE 5 2 ORGANIZACIJA DIJAGNOSTIKOG NADZORA 11 3 VIBRODIJAGNOSTIKA 16

3.1 Osnovni pojmovi o vibracijama 16 3.2 Mjerenje vibracija 21 3.3 Furijeova transformacija 38 3.4 Dijagnostika rotacionih maina mjerenjem vibracija 48 4 ULTRAZVUNA DIJAGNOSTIKA 54 5 TERMOVIZIJSKA DIJAGNOSTIKA ISPITIVANJA 60 6 TESTIRANJA ELEKTROMOTORA 65 7 ISPITIVANJA MAINSKIH ULJA 76 8 DIJAGNOSTIKA ENERGETSKIH TRANSFORMATORA 83 9 PROCJENA STANJA KOTRLJAJUIH LEAJA 87 10 OSTALA DIJAGNOSTIKA ISPITIVANJA 102 11 DIJAGNOSTIKI INSTRUMENTI 105 12 EDUKACIJA TEHNIKIH DIJAGNOSTIARA 109 13 PLANIRANJE DIJAGNOSTIKIH PREGLEDA,

DIJAGNOSTICIRANJE I IZVJETAVANJE 112

Literatura 120

5

1. POJAM I ZNAAJ TEHNIKE DIJAGNOSTIKE

POJAM TEHNIKE DIJAGNOSTIKE Pojam dijagnostika vue korijen iz starogrkih rijei dia (kroz) i gnosis (znanje) ijim spajanjem je nastala rije diagnosis (gr. ) koja u doslovnom prijevodu znai "kroz upotrebu znanja". Medicinska dijagnostika je iroko poznata za razliku od tehnike dijagnostike iji pojam i znaaj su poznati samo u uem krugu tehnikih strunjaka. Meutim, jednako kao to medicinska dijagnostika podrazumijeva sve postupke koji se provode da bi se spoznala bolest pacijenta preko zapaanja i tumaenja uoenih simptoma koji upuuju na nju tehnika dijagnostika podrazumijeva postupke definisanja defakata maina, postrojenja i ureaja na osnonovu izvrenih mjerenja i pregleda nad istima. U anglosaksonskoj terminologiji se umjesto pojma Technical Diagnostics mnogo ee koriste pojmovi Condition Monitoring (monitoring stanja) ili Maintenance Inspection (inspekcija odravanja). U svojoj biti tehnika dijagnostika upravo i predstavlja tehniku disciplinu koja se bavi praenjem stanja ispravnosti maina, ureaja i postrojenja.

PREGLED METODA TEHNIKE DIJAGNOSTIKE Danas se najee apliciraju sljedee metode tehnike dijagnostike:

vibraciona dijagnostika (vibrodijagnostika), ultrazvuna dijagnostika, termovizijska ispitivanja, testiranja elektromotora, ispitivanja ulja i maziva, analiza neistoa u ulju i mazivu i podeavanje rotora maina (podeavanje saosnosti i balansiranje).

Vibrodijagnostika je sigurno najrairenija i najbolje istraena oblast tehnike dijagnostike. Mjerenjem vibracija maina i postrojenja se mogu detektovati mnoge neispravnosti istih, poev od debalansa rotora, nesaosnosti vratila, defekata elektromotora, preko neispravnosti leaja, zupanika i drugih mainskih elemenata pa do kavitacije unutar hidraulikih sistema, a svakako i drugi defekti.

Sl. 1. Mjerenje vibracija maine pomou savremenog vibrodijagnostikog instrumenta

Ultrazvunim ispitivanjima se mogu otkriti pukotine u metalnim dijelovima, provjeriti debljina stijenki, provjeriti kvalitet zaptivanja otvora i ventila, otkriti elektrina pranjenja, ispitati stanje kliznih i kotrljajuih leaja ak i pri niskim brojevima obrtaja, provjeriti kvalitet podmazivanja,

6

provjeriti eventualne turbulencije unutar hidraulikih vodova i drugo. Za ultrazvuna ispitivanja se koriste dvije vrste instrumenta. Jedni mjere vrijeme eha ultrazvunog signala, a drugi mjere buku u ultrazvunom podruju i prevode je u audio podruje ime se omoguava presluavanje iste pomou slualica.

Sl. 2. Presluavanje buke postrojenja u ultrazvunom podruju

Termovizijsko ispitivanje u kombinaciji sa mjerenjem temperature je takoer mona dijagnostika metoda koja omoguava otkrivanje irokog spektra naispravnosti kao to je loa termika izolacija, pukotine, loe zaptivanje otvora, pregrijavanja, loi elektrini spojevi, ispitivanje stanja elektrine instalacije i druga.

Sl. 3. Fotografija (lijevo) i termovizijski snimak (desno) maine na kome se moe uoiti pregrijavanje leaja

Ispravan rad elektromotora ima vitalan znaaj za rad maine i postrojenja u cjelini tako da razvijeno niz metoda za testiranje ispravnosti elektromotora kako tokom rada istog tako i dok je motor izvan pogona. Dok je motor van pogona najee se vri provjera impedanse zavojnica i kvalitet izolacije, dok se na motoru u pogonu provode sljedea ispitivanja: mjerenje spektra vibracija, mjerenje spektra faznih struja, mjerenje spektra i vremenske ovisnosti raspinog magnetnog polja i mjerenje diferencijalne struje prema masi.

7

Sl. 4. Mjerenje spektra vibracija elektromotora

Uobiajena je praksa da se ulje i mazivo u mainama periodino mijenja novim. Meutim znaajna poboljanja i utede se mogu postii ukoliko se ulje i mazivo periodino ispituje i mijenja u onom momentu kada njegove karakteristike budu degradirane do nivoa kada ga treba mijenjati. tavie karakteristike rabljenog ulja i maziva se mogu popraviti preiavanjem i dodavanjem aditiva za reparaciju ime se produuje vijek njegove upotrebe. Treba napomenuti da su esto propisani rokovi zamjene ulja i maziva predugi tako da obino do degradacije doe znatno ranije to dovodi do ubrzanog habanja maine.

Sl. 5. Prijenosni rotacioni viskozimetar konstruisan za mjerenje dinamike viskoznosti mainskih ulja

Analizom veliine, koncentracije, oblika i hemijskog sastava neistoa u mazivu se takoer moe doi do podataka o eventualnim defektima maina. Ova metoda je posebno efikasna kod maina sa niskim brojevima obrtaja.

Podeavanja rotora maina (podeavanje saosnosti i balansiranje) u svojoj biti nisu dijagnostike ve "terapijske" metode, ali zbog injenice da navedene zahvate provode isti ljudi (a esto se koriste i isti instrumenti) koji provode dijagnosticiranje ove metode su ubrojane u dijagnostike. Podeavanjem saosnosti i balansiranjem rotora se postie niz povoljnih efekata kao to je smanjenje buke, produenje ivotnog vijeka maine, smanjenje potronje energije itd.

8

Sl. 6. Lasersko podeavanje saosnosti remenica

Pored navedenih dijagnostikih metoda u primjeni su i druge kao to su npr. radiografska ispitivanja, ispitivanje pukotina magnetskim esticama, penetrantska ispitivanja, ispitivanja vrtlonim strujama, endoskopska ispitivanja, stroboskopska ispitivanja, ispitivanje boca pod pritiskom, mjerenje tvrdoe materijala, mjerenja otpora uzemljenja, mjerenje struja kratkog spoja itd.

Dijagnostika ispitivanja se mogu vriti povremeno ili planski u zadanim terminima, a takoer postoji mogunost da se dijagnostiki instrumenti instaliraju na postrojenje ime se dobiva danonononi dijagnostiki nadzor. Za dijagnostike instrumente za povremene ili planske preglede je uobiajen naziv OFF-LINE instrumenti, dok za instalirane instrumente koji vre kontinualni nadzor koristimo naziv ON-LINE instrumenti. Savremeni ON-LINE sistemi su konstruisani za uvezivanje sa SCADA sistemima i telefonskim centralama tako je mogue daljinsko izvjetavanje o defektima postrojenja npr. putem SMS poruka mobilne telefonije. Vre se istraivanja i razvoj ureaja za automatsko dijagnosticiranje postrojenja i uvezivanje ON-LINE dijagnostikih sistema sa softverskim paketima za kreiranje radnih naloga odravanja.

ZNAAJ TEHNIKE DIJAGNOSTIKE Organizacijom i provoenjem dijagnostikog nadzora se postiu sljedei povoljni efekti:

smanjenje ukupnih trokova kompanije, poveanje pouzdanosti rada postrojenja i povoljni ekoloki efekti.

Trokovi kompanije se smanjuju kroz:

bolje planiranje aktivnosti odravanja, smanjenje karta u proizvodnji, smanjenje potronje rezervnih dijelova, ulja i maziva, smanjenje potrebnih zaliha rezervnih dijelova, ulja i maziva, manju potronju energije i izbjegavanje havarija postrojenja.

Potrebno je napomenuti da organizacija i provoenje dijagnostikog nadzora u izvjesnoj mjeri poveava trokove kroz trokove nabavke dijagnostike opreme, trokove edukacije dijagnostiara, trokove rada dijagnostiara i trokove angaovanja dijagnostikih servisa.

9

Dijagnostiki nadzor omoguava bolje planiranje odravanja, jer prua dobar uvid u stanje opreme. Npr. prije remonta postrojenja se moe izvriti dijagnostiki pregled istog ime se uoavaju slabe take postrojenja na kojima treba raditi tokom remonta. Ukoliko na postrojenju imamo 16 reduktora bez provoenja dijagnostikog nadzora tokom remonta bismo morali otvoriti i remontovati svih 16. Meutim ako prije remonta izvrimo dijagnostiki pregled tano emo znati reduktore na kojima treba izvriti intervenciju, a ispravne redukore neemo morati otvarati! Smanjenje karta se postie kroz pravovremeno uoavanje neispravnosti maina. Npr. poveanje vibracija alatnih maina dovodi do smanjenja kvaliteta obrade odnosno karta u proizvodnji. Planskim mjerenjem vibracija na vrijeme moemo uoiti trend poveanja istih i na vrijeme poduzeti aktivnosti odravanja. Prema nekim istraivanjima, primjenom metoda tehnike dijagnostike se postie smanjenje potronje rezervnih dijelova, ulja i maziva ak i do 70 %. Uzrok smanjenja potronje istih lei u injenici da se primjenom navedenih metoda dobiva uvid u pravo stanje rezervnih dijelova, ulja i maziva to omoguava da se isti zamjenjuju tek onda kada budu 100 % istroeni kada daju svoj maksimum. Studija provedena u European Pulp and Paper industriji, a koja se odnosila na zemjenu leaja po programu preventivnog odravanja ukazuje nam da je samo 5% zamjenjenih leaja bilo u fazi oteenja koja su mogla izazvati katastrofalne tete. Dakle 95% leaja je bespotrebno zamijenjeno! Zalihe rezervnih dijelova u skladitu predstavljaju mrtav kapital te je poeljno smanjiti koliinu istih vodei rauna da su rokovi isporuke pojedinih rezervnih dijelova jako veliki. Upravo primjenom metoda tehnike dijagnostike moemo smanjiti navedene zalihe bez straha da u kritinom momentu neemo imati na raspolaganju odgovarajui rezervni dio. Npr. redovnim ispitivanjem stanja kotrljajuih leaja moemo otkriti defekt leaja u ranoj fazi tako da imamo dovoljno vremena za nabavku istog, a istovremeno nema potrebe da se dri rezervni leaj u skladitu! Smanjenje potronje energije se postie na vie naina. Npr. ultrazvunim ispitivanjima moemo otkriti loa zaptivna mjesta na pneumatskim vodovima to dovodi do utede u potronji komprimiranog zraka. Takoer kroz ispitivanje stanja elektromotora moemo otkriti defekte i pregrijavanja istih ime postiemo utedu elektrine energije. Posebno velike utede se postiu kroz izbjegavanje havarija to se postie kroz pravovremeno detektovanje potencijalnih uzroka havarije.

Poveanje pouzdanosti rada rada postrojenja se takoer postie kroz pravovremeno detektovanje potencijalnih uzroka havarije. Povoljni ekoloki efekti se postiu kroz smanjenje potronje energije i izbjegavanje havarija koje mogu izazvati ekoloke katastrofe. Npr. ultrazvunim ispitivanjima se mogu detektovati pukotine na tankovima u njihovoj ranoj fazi nastanka ime se izbjegavaju havarije i isticanje sadraja tankova u okolinu to moe biti jako opasno, ako su isti ispunjeni otrovnim materijama.

U savremenom odravanju postoje sljedea etiri koncepta (strategije) odravanja:

reaktivno (korektivno, naknadno) odravanje, preventivno odravanje, prediktivno (po stanju, predviajue) odravanje i proaktivno odravanje.

Reaktivno odravanje podrazumijeva da odravalac eka da se desi kvar, a onda da poduzima mjere na sanaciji istog. Glavni nedostatak ovog koncepta se ogleda u injenici da se kvar moe desiti onda kada je najmanje poeljan u najgorem momentu. Neto bolji pristup ima koncept preventivnog odravanja koji se temelji na prastaroj mudrosti da je "bolje sprijeiti nego lijeiti". Prema konceptu preventivnog odravanja odreeni dijelovi, ulja i maziva se mijenjaju u zadanim intervalima, a takoer se periodino provode i druge aktivnosti odravanja. Nedostatak ovog koncepta je ve dat na primjeru zamjene leaja gdje je ustanovljeno da je 95% leaja bespotrebno zamijenjeno. Istovremeno mnogi leaji su otkazali prije propisanog roka zamjene. Da bi se izbjegli navedeni propusti uveden je koncept prediktivnog odravanja odravanja po stanju. Ovaj koncept podrazumijeva da se rezervni

10

dijelovi, ulja i maziva ispituju i mijenjaju teko onda kada je to odista potrebno! Za prediktivno, odnosno odravanje po stanju se esto koristi skraenica CBM Condition Based Maintenance. U upotrebi je takoer i skraenica RBM Risk Based Maintenance (odravanje po riziku). Odravanje po riziku pored praenja stanja same maine razmatra i znaaj potencijalnog otkaza maine, odnosno razmatraju se konsekvence samog otkaza. Koncept proaktivnog odravanja podrazumijeva djelovanje na uzrok problema. Npr. ukoliko se uoi da neki leaj esto otkazuje potrebno je otkriti uzrok otkaza i eliminisati ga. Uzroka moe biti vie (konstruktivna greka, loa montaa, neadekvatno odabrano mazivo, loa saosnost vratila, debalans, rezonancije itd.)

Koncepti prediktivnog i proaktivnog odravanja, koji se pokazuju kao znatno superiorniji u poreenju sa tradicionalnim reaktivnim i preventivnim odravanjima, pogotovu u pogledu smanjenja trokova i izbjegavnja iznenadnih otkaza postrojenja koji ponekada imaju nesagledive posljedice je nezamislivo bez organizacije i implementacije kvalitetne tehnike dijagnostike postrojenja. Iz navedenih razloga u sastavu sektora odravanja se organizuje odjeljenje tehnike dijagnostike. Najveu panju tehnikoj dijagnostici poklanjaju kompanije iz SAD i iz Zapadne Evrope. Na kraju je ipak neophodno napomenuti da niti jedna metoda tehnike dijagnostike nije 100% sigurna i da sve dijagnostike metode imaju svoja ogranienja u primjeni.

11

2. ORGANIZACIJA DIJAGNOSTIKOG NADZORA

UVODNE NAPOMENE Postoje tri opcije organizacije dijagnostikog nadzora:

organizacija u vlastitoj reiji (interno), angaovanje specijalistikih dijagnostikih servisa (eksterno) i kombinacija prethodna dva rjeenja.

Jedno vrijeme je bilo prisutno nastojanje da se kompletno odravanje postrojenja prepusti eksternim servisima. Za ovakvu organizaciju odravanja u anglosaksonskoj terminologiji se koristi pojam Maintenance Outsourcing. Meutim, iskustvo je pokazalo da takva nastojanja nisu ispravna iz vie razloga. tavie bilo je sluajeva bankrota kompanija uzrokovanih oslanjanjem na eksterne servise odravanja. Praksa je pokazala da je najefikasnija kombinovana strategija odravanja gdje odreene aktivnosti odravanja obavlja vlastiti personal, a preostale obavljaju eksterni servisi. Praksa je takoer pokazala da je uputno to vie angaovati ljudstvo iz sektora proizvodnje na odreenim aktivnostima odravanja sve u cilju smanjenja trokova. U tom smislu i dijagnostiki nadzor je najbolje provoditi kombinovano gdje odreene dijagnostike preglede vri vlastiti personal, a preostale eksterni dijagnostiki servisi. Obim anagaovanja vlastitiog personala direktno ovisi o veliini kompanije vee kompanije se obino vie oslanjaju na rad vlastitog personala, dok manje kompanije vie angauju eksterne servise.

Sl. 1. Dijagnostika mjerenja

DEFINISANJE ORGANIZACIJE Teko je definisati precizne kriterije o obimu i opremljenosti dijagnostike grupe, ali ugrubo se kompanije mogu podijeliti na:

male (instalisana snaga pogona do 10 MW), srednje (instalisana snaga pogona izmeu 10 i 50 MW) i velike (instalisana snaga pogona iznad 50 MW).

Male kompanije ija je ukupna instalisana snaga elektromotora i drugih pogona izmeu 1 i 10 MW treba da imaju uposlenog jednog tehnikog dijagnostiara koji provodi priblino 10-30 % radnog vremena na poslovima dijagnostike dok ostalo vrijeme radi druge poslove. Navedeno lice (tehniki dijagnostiar) dakako treba imati opu edukaciju iz oblasti tehnike i specijalistiku edukaciju iz oblasti tehnike dijagnostike, a najbitnije je da iskazuje savjesnost i predanost u radu. Naime uspjeh dijagnostikog programa bitno ovisi o pouzdanosti mjerenja. Stepen strune spreme tehnikog dijagnostiara ovisi o znaaju postrojenja, ali svako je minimalno potrebna edukacija na nivou srednje tehnike kole. Za izuzetno znaajna postrojenja kao to su npr. generatori, nuklearne elektrane i slina postrojenja se angauju dijagnostiari educirani na nivou magisterija ili doktorata tehnikih nauka. U

12

anglosaksonskoj terminologiji za tehnike dijagnostiare se koristi termin Maintenance Inspector. Kompanije sa instalisanom snagom pogona izmeu 1 i 10 MW trebaju imati dijagnostike opreme u vrijednosti od pribilino 4000 EUR. Tehniki dijagnostiar u ovim kompanijama obavlja sljedee poslove:

provodi redovna planska i vanredna dijagnostika mjerenja, evidentira i analizira rezultate redovnih planskih i vanrednih dijagnostikih mjerenja, izvjetava o uoenim nepravilnostima i predlae vanredno angaovanje eksternih

dijagnostikih servisa, prisustvuje tokom planskih i vanrednih dijagnostikih mjerenja koje izvode eksterni

dijagnostiki servisi i arhivira zapisnike o dijagnostikim mjerenjima.

Kao to je ve reeno ovakve male kompanije kod kojih nije ekonomski isplativo posjedovanje skuplje dijagnostike opreme u veoj mjeri angauju eksterne dijagnostike servise sa kojima se potpisuju godinji ugovori o redovnim dijagnostikim pregledima. Zajednikim radom vlastitog tehnikog dijagnostiara i eksternih servisa se mogu postii dobri rezultati. Npr. ukoliko vlastiti dijagnostiar redovno mjerei vibracije na pogonu posumnja na debalans rotora on moe pozvati eksterni servis da izvri vanredno mjerenje vibracija pomou sofisticiranijieg (i skupljeg) instrumenta koji e potvrditi ili opovrgnuti dijagnozu. Ako se dijagnoza debalansa potvrdi eksterna firma e izvriti balansiranje rotora.

Sl. 2. Analiza stanja opreme na osnovu dijagnostikih mjerenja

Kompanije sa ukupnom instalisanom snagom pogona izmeu 10 i 50 MW trebaju imati vlastitu dijagnostiku ekipu, a vrijednost dijagnostike opreme treba biti minimalno 40 000 EUR. Obino su tehniki dijagnostiari i dijagnostiki analitiari organizovani u istom odjeljenju zajedno sa licima koja obrauju dokumentaciju odravanja. Anglosaksonski termin za navedeno odjeljenje je Plant Maintenance Control Center (skraeno PMCC) to u prijevodu znai centar za upravljanje odravanjem postrojenja. U kompanijama koje nemaju organizovanu vlastitu slubu odravnja ef PMCC je direktno potinjen tehnikom direktoru, dok je u kompanijama sa vlastitim slubama odravanja ef PMCC potinjen efu slube odravanja. I u jednom i u drugom sluaju zadaci PMCC (centra za upravljanje odravanjem postrojenja) su isti i odnose se na izradu, voenje i arhiviranje dokumentacije odravanja (planovi remonta, tehnika uputstva, tehniki crtei, zapisnici o aktivnostima odravanja, radni nalozi odravanja i drugo), a takoer i poslovi tehnike dijagnostike i sveukupna koordinacija aktivnosti odravanja koje provodi vlastiti personal (iz sektora proizvodnje i eventualno sektora odravanja) te eksterni servisi. U odjeljenju PMCC se angauju

13

minimalno tri do etiri uposlenika i to jedan do dva dijagnostiara, dijagnostiki analitiar, lice zadueno za obradu tehnike dokumentacije i ef PM CC. Poeljno je da u kompanijama srednje veliine budu angaovana minimalno dva tehnika dijagnostiara pri emu je jedan od njih mainske, a drugi elektro struke. Dobro je da mainski i elektro dijagnostiar zajedniki vre pregled pogona iz vie razloga. Kao prvo oni mogu koristiti iste instrumente, a takoer znatno lake mogu vriti analizu rezultata mjerenja i donijeti pravu dijagnozu kroz multidisciplinarni pristup radu. Jo bolje rjeenje je, ako su dijagnostiari sa multidisciplinarno educirani. Naime kompanijama srednje veliine su potrebni dijagnostiari "univerzalci" koji nisu usko specijalizirani za jednu oblast tehnike dijagnostike. Za razliku od dijagnostiara koji prvenstveno vre preglede maina i dijagnostika mjerenja dijagnostiki analitiari vre kreiranje planova pregleda, piu dijagnostike izvjetaje i slino. U manjim kompanijama posao dijagnostikog analitiara moe obavljati i npr. rukovodilac PM CC. Uglavnom stepen strune spreme analitiara treba biti isti ili vii od dijagnostiarskog. Dobro je rjeenje da mladi ljudi zaponu karijeru kao dijagnostiari, a kasnije nakon to steknu iskustvo u radu, preu na poslove analitiara.

Velike kompanije sa ukupnom instalisanom snagom pogona iznad 50 MW angauju tehnike dijagnostiare specijaliste za jednu oblast tehnike dijagnostike. Postoji vie dijagnostikih specijalizacija, a izdvajamo:

vibrodijagnostiar, dijagnostiar ultrazvune dijagnostike, dijagnostiar radiografije, dijagnostiar termovizije, dijagnostiar elektromotornih pogona, dijagnostiar elektrinih instalacija i dijagnostiar ulja i maziva.

Dakako da jedan dijagnostiar moe imati vie specijalizacija. Npr. vibrodijagnostiar ujedno moe biti i dijagnostiar ultrazvune dijagnostike to je vrlo est sluaj, a i dobro je rjeenje zbog mogunosti upotrebe istog instrumenta za analizu kako vibracija tako i ultrazvuka.

Sl. 3. Trend promjene brzine vibracija pogona

Osim veliinom kompanije organizacija dijagnostike je determinisana nizom drugih faktora od kojih su najvaniji znaaj postrojenja i prostorna rasporeenost kompanije. Znaajna postrojenja kao to su npr. energetski kompleksi e sigurno imati i bolje dijagnostike ekipe kako po pitanju opreme tako i po pitanju kadrova. Takoer nee biti ista organizacija npr. u termoelektrani gdje je oprema skoncentrisana na jednom uskom prostoru i u gradskoj toplani koja ima podstanice distribuirane na irokom podruju. Osim toga vee grupacije mogu

14

pojedine funkcije dijagnostike centralizovati za vie fabrika. Dijagnostiari vre preglede maina postrojenja i ureaja prema definisanim planovima pregleda pri emu jedne preglede vre vlastiti dijagnostiari, a druge opet vre angaovani dijagnostiki servisi. Na osnovu izvjetaja kako vlastitih dijagnostiara tako i angaovanih servisa se planiraju aktivnosti odravanja. Samu izradu planova dijagnostikih pregleda treba izvriti vlastiti personal samostalno ili uz pomo eksternih strunjaka iz dijagnostikih servisa. Planove treba kreirati tako da se uvijek mogu doraditi kroz promjenu termina pregleda ili promjenu broja i vrste pregleda.

REDOSLIJED AKTIVNOSTI PRI IMPLEMENTACIJI DIJAGNOSTIKIH METODA U momentu kada menadment kompanije donese odluku da krene u primjenu metoda tehnike dijagnostike potrebno je provesti sljedee aktivnosti:

izvriti poetnu edukaciju tehnikih lica kompanije, kreirati strategiju razvoja primjene tehnike dijagnostike, definisati poetnu organizaciju dijagnostikog nadzora u kompaniji, formiranje dijagnostike grupe, izvriti nabavku dijagnostike opreme, obaviti zavrnu edukaciju ljudstva, kreirati planove pregleda i upute za preglede, izvriti oznaavanje mjernih mjesta na mainama, startovati sa dijagnostikim nadzorom i promijeniti navike u organizaciji odravanja.

Poetna edukacija podrazumijeva upoznavanje pojma i znaaja tehnike dijagnostike, organizacije dijagnostikog nadzora i osnovno upoznavanje metoda, a pohaa je iri krug slualaca iz tehnikog sektora kompanije. Bitno je da ovu edukaciju proe menadment odravanja (rukovodioci, poslovoe, inenjeri pogona i drugi). Na osnovu steenog znanja kroz poetnu edukaciju menadment odravanja vri kreiranje strategije razvoja primjene tehnike dijagnostike i definie poetnu organizaciju dijagnostikog nadzora. Strategija razvoja treba predvidjeti postepeno uvoenje metoda u primjenu tokom vie godina iz vie razloga. Kao prvo obino kompanije ne raspolau materijalnim sredstvima za brzi razvoj, a kao drugo potreno je vrijeme da se dijagnostika ekipa uhoda u radu, a menadment odravanja stekne navike da koristi blagodeti tehnike dijagnostike. Strategija i organizacija ovise prvenstveno o veliini kompanije, vrsti proizvodnje, znaaju postrojenja, prostornom raporedu postrojenja i o raspoloivim kadrovima. Jako je bitno definisati koje poslove e obavljati vlastiti personal, a koje eksterni dijagnostiki servisi. Na osnovu definisane strategije i organizacije vri se formiranje dijagnostike grupe i potpisivanje ugovora sa eksternim dijagnostikim servisima. Samo formiranje podrazumijeva ne samo odrivanje ljudstva grupe ve izdavanje rjeenja o rasporedu na radno mjesto, odreivanje prostorija za rad grupe i drugo. Pri odabiru kadrova za dijagnostiku grupu od presudnog znaaja je da se odaberu tehnika lica koja iskazuju savjesnost i predanost u radu. Nakon formiranja dijagnostike grupe vri se nabavka opreme i zavrna edukacija ljudstva koju pohaa ui krug polaznika, a koja podrazumijeva detaljno upoznavanje odabranih dijagnostikih metoda i uvjebavanje u rukovanju instrumentima i drugom opremom. Sljedea faza jeste kreiranje planova pregleda i uputa za preglede te oznaavanje mjernih mjesta na mainama. Naime veina dijagnostikih metoda zahtijeva praenje trenda promjene mjerenih veliina to opet zahtijeva repetabilnost mjerenja to obino nije mogue bez oznaavanja mjernih mjesta. Kreiranje planova i uputa te oznaavanje mjernih mjesta vri dijagnostika grupa uz eventualnu pomo drugih odavalaca i eksternih dijagnostikih servisa. Nakon to se obave sve navedene pripreme vlastita dijagnostika grupa i eksterni dijagnostiki servis mogu poeti sa dijagnostikim nadzorom rada pogona. Menadment odravanja moe sada organizovati aktivnosti odravanja oslanjajui se na dijagnostike izvjetaje, odnosno treba stei nove navike u organizaciji. Dakako, svaki poetak je teak i u poetnom periodu uhodavanja su mogue

15

greke, ali prvi pozitivni rezultati se mogu oekivati ve u prvom mjesecu primjene metoda. U biti dijagnostiki izvjetaj predstavlja procjenu stanja maine koja moe biti data sa tri opisne ocjene: dobro, zadovoljava i loe. Ocjeni "dobro" se obino pridruuje zelena boja, ocjeni "zadovoljava" uta i ocjeni "loe" crvena boja po analogiji sa semaforom. Ako je stanje maine loe tada mainu smjesta treba zaustaviti u cilju sprjeavanja potpunog unitenja iste, a ako je stanje zadovoljavajue treba planirati odravanje maine kako bi se ista dovela u dobro stanje. Npr. ako se otkrije da je kotrljajui leaj u zadovoljavajuem stanju tada treba planirati njegovu zamjenu i pokrenuti postupak nabave, ali ne treba zaustavljati pogon. Takoer, uvijek treba nastojati da se pronae pravi uzrok otkaza rezervnog dijela. Kada je u pitanju npr. leaj uzrok otkaza moe biti dotrajalost istog, ali i pogrena montaa, loe podmazivanje, debalans rotora i drugo. Nakon to se otkrije pravi uzrok otkaza treba djelovati na njega. Sam proces dijagnosticiranja se kree u trokutu: DETEKCIJA-ANALIZA-VERIFIKACIJA, jer nakon to se analizom ustanovi uzrok problema slijedi verifikacija nalaza.

U poetnom periodu dijagnostika ekipa poinje sa radom opremljena osnovnim setom instrumenata i znaajno se oslanja na dijagnostika mjerenja koja obavljaju eksterni dijagnostiki servisi, meutim ekipa postepeno usvaja znanja i vjetine i oprema se instrumentima i opremom tako da se vremenom sve manje angauju eksterni servisi.

16

3. VIBRODIJAGNOSTIKA 3.1 OSNOVNI POJMOVI O VIBRACIJAMA

1. UVOD Mehanike vibracije su oscilatorno kretanje krutih tijela. Vezano za vibracije definiu se sljedee veliine:

- period vibracija, - frekvencija vibracija, - pomjeraj vibracija, - brzina vibracija, - ubrzanje vibracija, - faza vibracija i - vektor vibracija.

Pojam perioda vibracija je ilustrovan na slici 1.

Sl. 1. Period vibracija

Jedinica za period vibracija T je sekunda [s], a za frekvenciju se koriste jedinice herc [Hz] i [CPM]. Jedinica [CPM] se koristi u anglosaksonskoj literaturi, a pojam CPM je skraenica od engleskog izraza Cycles Per Minute (ciklusa u minuti). Odnos perioda i frekvencije je dat relacijama:

f = 1/T [Hz] f = 60/T [CPM].

Posljednja relacija je logina sama po sebi zbog injenice da u minuti ima 60 sekundi. Npr. ukoliko je period vibracija T = 0,02 [s] tada je frekvencija vibracija f = 50 [Hz] odnosno f = 3000 [CPM]. esto se frekvencija vibracija izraava relativno prema frekvenciji vrtnje rotora maine. Frekvencija vrtnje rotora fv se rauna po formuli:

fv = n/60 [Hz],

gdje je n [o/min] broj obrtaja rotora u minuti. Npr. ukoliko se rotor vrti sa n = 990 [o/min] tada je frekvencija vrtnje rotora fv = n/60 = 990/60 = 16,5 [Hz]. Ukoliko se frekvencija vibracija izraava relativno u tom sluaju za frekvenciju 16,5 [Hz] iz naeg primjera se koristi oznaka

17

1X (jednostruki iznos frekvencije vrtnje rotora), dok bi se za frekvenciju od 33 [Hz] koristila oznaka 2X (dvostruki iznos frekvencije vrtnje rotora). U anglosaksonskoj literaturi za opisanu jedinicu relativne frekvencije se koristi engleski izraz "orders". Relativno izraavanje frekvencije je pogodnije kod maina sa velikim promjenama broja obrtaja, jer je jednostavniji postupak poreenja rezultata razliitih mjerenja vibracija.

Pomjeraj vibracija x se mjeri u milimetrima [mm].

Sl. 2. Sinusoidalna ovisnost pomjeraja vibracija o vremenu

Mjerenje se moe vriti Peak to Peak u tom sluaju se mjeri ukupan hod krutog tijela, meutim najee se koristi RMS vrijednost pomjeraja vibracija. RMS je skraenica od engleskih rijei Root Mean Squared i predstavlja efektivnu vrijednost amplitude vibracija po istom principu kao to je 220 [V] efektivni napon mrene elektrine struje a istovremeno Peak mrenog napona iznosi 311 [V]. Odnos Peak i RMS iznosa amplitude vibracija je dat formulom:

RMS = Peak/ 2 = Peak/1,41 = 0,707 Peak,

uz pretpostavku da je signal vibracija sinusnog oblika. Definie se tzv. krest faktor (Crest Factor) kao odnos Peak i RMS iznosa amplitude vibracija:

Crest Factor = Peak/RMS.

U sluaju isto sinusnog oblika signala krest faktor je jednak 2 = 1,41, meutim u praksi je krest faktor signala vibracija obino u rasponu od 1,5 do 5.

Brzina vibracija v se mjeri u [mm/s] ili po anglosaksonskom mjernom sistemu u [ips] odnosno [in/s] pri emu vrijedi odnos:

1 [ips] = 1 [in/s] = 25,4 [mm/s].

I kod brzine treba obratiti panju da li se vri mjerenje Peak ili RMS. Jedinica [ips] je skraenica od engleskog izraza inches per second (ina u sekundi). Nivo brzine vibracija se takoer moe izraavati u [dB], a tada se koristi oznaka VdB. Odnos nivoa brzine vibracija izraenog u [mm/s] i istog nivoa izraenog u [dB] je dat formulom:

VdB = 20 log(v/vref),

gdje je vref referentni nivo vibracija. Prema meunarodnom SI standardu mjernih jedinica referentni nivo vibracija je vref = 10-6 [mm/s]. Npr. brzini vibracija v = 7,9 [mm/s] odgovara:

18

VdB = 20 log(v/vref) = 20 log(7,9/10-6) = 138 [dB].

Treba napomeniti da se mnogi proizvoai mjernih instrumenata oslanjaju na standard Ratne mornarice SAD (US Navy) prema kome je referentni nivo vibracija vref = 10-5 [mm/s] usljed ega su oitanja tih instrumenata za 20 [dB] nia. Konkretno u naem primjeru (v = 7,9 [mm/s]) oitanje bi bilo 118 [dB].

Ubrzanje vibracija a se mjeri u [mm/s2] ili u [g]:

1 [g] = 9,81 [mm/s2].

Npr. ukoliko je ubrzanje vibracija 7,4 [mm/s2] imamo odnos 7,4 [mm/s2] = 0,75 [g].

Faza signala vibracija se mjeri u stepenima [] ili radijanima [rad] pri emu vrijedi odnos:

1 = 0,01745 [rad].

Sl. 3. Faza vibracija

Ukoliko istovremeno mjerimo vibracije na dvije razliite take na istoj maini one najvjerovatnije da nee imati ni istu amplitudu ni istu fazu. Na slici 4. su prikazana dva signala koji imaju istu amplitudu i frekvenciju, ali razliitu fazu. Za signale koji nisu u fazi kaemo da su fazno pomjereni, odnosno da jedan fazno kasni za drugim.

Sl. 4. Fazni pomjeraj

Vektor vibracija je veliina koja u sebi sadri podatak o brzini i fazi vibracija.

19

Vibracije se dijele na aksijalne i radijalne. Radijalne vibracije maina sa horizontalnim rotorom se dijele na horizontalne i vertikalne.

VIBRACIJE

AKSIJALNE RADIJALNE

HORIZONTALNE VERTIKALNE

Aksijalne vibracije su vibracije uzdu ose vratila, a radijalne vibracije su vibracije okomito na osu vratila (slika 5.).

Sl. 5. Podjela vibracija (H horizontalne, V vertikalne, A aksijalne)

Glavni uzroci visokih vibracija su:

nesaosnost (loa centrinost) ___ 50 % sluajeva debalans ___________________ 30 % sluajeva ostali uzroci _________________ 20 % sluajeva.

Ostali uzroci su:

nedovoljna krutost postolja maine ugib vratila povean zazor u leajima oteenje leaja loe podmazivanje oteenje zupanika rasklimanost elektromagnetna polja loa niveliranost maine kavitacija loa odzraenost hidraulikih vodova

20

aerodinamike sile itd.

Da bi ispitali je li elektrini uzrok vibracija potrebno je mainu zavrtiti do nominalnog broja obrtaja, a zatim iskljuiti struju ukoliko vibracije prestanu uzrok vibracija je elektromagnetno polje. Na slici 6. je ilustrovano uee raznih uzroka vibracija na primjeru elektromotora. Kao to se vidi u spektru vibracija imamo komponentu uzrokovanu debalansom rotora elektromotora koja je najjaa i slabe komponente uzrokovane defektima leaja i radom ventilatora elektromotora.

Sl. 6. Uzroci vibracija

tetne posljedice visokih vibracija su:

optereenje leaja i njihovo brzo troenje, povean zamor materijala i znatno skraene ivotnog vijeka maine, povean utroak energije i tetno djelovanje na okolinu kroz uveanu buku.

Koliko su vibracije tetne pokazalo je jedno otkrie do koga se dolo sluajno. Naime, za potrebe podmornica su konstruisani elektromotori sa ekstremno niskim nivoom vibracija kako bi podmornica bila to tia i time oteano njezino otkrivanje. Kasnije se pokazalo da su takvi niskoumni elektromotori izuzetno pouzdani u radu i da imaju mnogo dui radni vijek u odnosu na "obine" elektromotore. Kao to je ve reeno, mehanike vibracije su oscilatorno kretanje krutih tijela. Konkretno kada su u pitanju npr. elektromotori vibracije se javljaju na svim dijelovima pri emu je kuite elektromotora u direktnom dodiru sa okolnim vazduhom tako da se vibracije motora prenose na vazduh u vidu buke.

21

3.2 MJERENJE VIBRACIJA

UVOD Do poetka 1960.-tih godina vibracije su odreivane subjektivno preko ula vida, dodira i sluha, a od tada se vri njihovo mjerenje. Tehnika praksa je nametnula potrebu mjerenja vibracija uzrokovano nizom faktora kao to je uticaj vibracija na radni vijek maine, uticaj vibracija na kvalitet obrade alatnih maina, ekoloki aspekti vibracija u smislu uzrokovanja buke, uticaji vibracija na ovjeka, potencijalno uzrokovanje poara i eksplozije i drugi. Sama tehnologija mjerenja se stalno usavrava to dovodi do poveanja mogunosti mjerenja i smanjenja cijena opreme. Mjerenje brzine vibracija je definisano standardima ISO 2954 i ISO 10186.

POSTUPAK MJERENJA VIBRACIJA Mjerenje vibracija se moe vriti:

povremeno (OFF-LINE) i kontinualno (ON-LINE).

Povremeno mjerenje se vri pomou runih instrumenata pri emu se senzor za mjerenje vibracija (vibrosenzor) prisloni na mjernu taku na kuitu maine i pridrava rukom ili se privremeno uvrsti pomou magneta ili vijkom. Dakle, postoje tri naina privremenog "fiksiranja" vibrosenzora tokom mjerenja runim instrumentom:

pridravanje rukom, privremeno uvrenje vijkom i privremeno uvrenje stalnim (permanentnim) magnetom.

Pridravanje vibrosenzora rukom je vrlo nepouzdan nain mjerenja i treba ga izbjegavati. Ukoliko je mjerno mjesto teko dostupno tada se na vibrosenzor uvrsti metalni tap (antena, pipak) debljine nekoliko milimetara zaotren na vrhu koji se tokom mjerenja prislanja na mjerno mjesto. Vibracije maine se preko navedenog tapa prenose do vibrosenzora. Da bi se pristupilo mjernom mjestu pomou navedenog tapa ponekada se na metalnim poklopcima izbue mali otvori sa prjenikom neto veim od prjenika tapa kroz koje se kasnije, tokom mjerenja, protura tap vibrosenzora. Ako se vibrosenzor uvruje vijkom tada se na mjernom mjestu uree navoj. Prije svakog mjerenja vibrosenzor se vijkom uvrsti, a nakon mjerenja se vijak odvrne i tako oslobodi senzor za mjerenje na drugom mjestu. Pojedini vibrosenzori imaju vijke sa leptir glavom kako bi se lake izvela montaa i demontaa. Privremeno uvrenje stalnim (permanentnim) magnetom je najee koriten nain uvrenja vibrosenzora pri mjerenju runim instrumentima. Magnet i vibrosenzor su povezani vijkom.

Sl. 1. Mjerenje vibracija (vibrosenzor uvren pomou magneta)

22

Kod jednostavnih intrumenata nije potrebno vriti nikakva podeavanja prije mjerenja ve je dovoljno samo startovati mjerenje pritiskom na taster instrumenta. Meutim kvalitetniji instrumenti zahtijevaju vrlo sloena podeavanja prije poetka mjerenja. Prema standardu ISO 2954 standardnim vibrometrima se mjere vibracije u opsegu 10-1000 Hz, RMS. Povremeno mjerenje vibracija je prikazno na slici 1. Nakon to se otpone mjerenje vibracija potrebno je saekati nekoliko sekundi da proe tzv. vrijeme smirivanja (engleski: settling time) tokom koga se stabilizuje temperatura i napon napajanja vibrosenzora. Temperaturni tranzijenti se javljaju ukoliko se vibrosenzor tokom mjerenja prenosi sa hladnog na toplo mjesto i obrnuto, a mogu se izbjei tako da se vibrosenzor prije poetka mjerenja postavi na mjerno mjesto te se saeka da se izjednai temperatura vibrosenzora i mjernog mjesta. Trajanje vremena smirivanja je dato u tehnikim podacima vibrosenzora. Kao i pri svakom drugom mjerenju tako i pri mjerenju vibracija nastaju greke, a najei uzroci greaka su:

runo pridravanje vibrosenzora tokom mjerenja, smetnje usljed samog rada maine, vibracije susjednih maina, promjene broja obrtaja maine tokom mjerenja, pogrean odabir mjernog mjesta i nenormalni uvjeti rada maine tokom mjerenja vibracija.

Kao to je ve reeno pridravanje vibrosenzora rukom je vrlo nepouzdan nain mjerenja i treba ga izbjegavati, a ako se ve primjenjuje tanost mjerenja se moe poveati tako to e se izvriti 5-10 mjerenja, a zatim izraunati aritmetiku sredinu mjerenja (izvriti usrednjavanje). Takoer tokom mjerenja treba nastojati da se vibrosenzor stalno istom i umjerenom silom pritie na mainu. Ukoliko se mjere vibracije maina iji normalan rad generie jake vibracije kao to su npr. drobilice kamena tada treba mjeriti vibracije kako dok maina normalno radi tako i u praznom hodu kada nema vibracija uzrokovanih radom maine konkretno u naem primjeru drobljenjem kamenja. Da bi se detektovale vibracije uzrokovane drugim mainama treba po mogunosti zaustaviti mainu i izmjeriti vibracije na maini dok je van pogona. Jo vei problem moe biti, ako se maine sa kojih dolaze vibracije ukljuuju povremeno. Jedno od rjeenja ovog problema jeste mjerenje vibracija na temelju maine. Maine sa promjenljivim brojem obrtaja iji elektromotori su napojeni sa frekventnih pretvaraa imaju razliit nivo vibracija pri razliitim brojevima obrtaja. Da bi se mogao uoiti trend promjene vibracija mjerenje treba vriti uvijek na istom mjestu i pod jednakim i normalnim radnim uvjetima (zagrijanost na radnu temperaturu, normalno optereenje maine, nominalni broj obrtaja itd.) Mjerno mjesto treba biti isto. Ako je mjerno mjesto izuzetno teko dostupno ili je opasno mjeriti na datom mjestu usljed npr. blizine rotacionih dijelova, tada se na mjernom mjestu instalira stacionarni vibrosenzor sa koga se signal vodi kablom do prikljune kutije na kojoj se spaja runi instrument i vri oitanje mjerenja. Postoje dva naina uvrivanja stacionarnih vibrosenzora: uvrivanje vijkom i lijepljenje epoksidnim ljepkom. U prostorima ugroenim poarom i eksplozijom se moraju koristiti instrumenti sa Ex certifikatom, a ukoliko instrument nema Ex certifikat potrebno je mjeriti koncentraciju eksplozivne smjese. Ukoliko je ista u zadanim granicama moemo izvriti mjerenje intrumentom bez Ex certifikata. Prilikom runog mjerenja vibracija treba paziti da se vibrozenzor ne ispusti sa vee visine ili da nije izloen jakim udarima, jer moe doi do oteenja istog. Takoer treba paziti da se vibrosenzor ne pregrije iznad maksimalno dozvoljene temperature koja je obino 120C. Kvalitetniji instrumenti pored mjerenja amplitude vibracija mogu mjeriti i fazu. U tom sluaju osim vibrosenzora moramo koristiti i senzor fazne reference. Najvie se koriste laserski i induktivni senzori fazne reference i to laserski pri povremenom (OFF-LINE), a induktivni pri kontinualnom (ON-LINE) mjerenju. Laserski senzori se postavljaju na stativ, a laserski snop se usmjerava na vratilo ili osovinu iji obrtaji su referentni za mjerenje faze vibracija. Na vratilo ili osovinu se prije mjerenja zalijepi reflektujua traka tako da se laserski snop pri svakom obrtaju jednom odbije i da signal reference. Indutivni senzori se uvrnu na nosa koji se instalira u blizini vratila ili osovine. Vratilo ili osovina moraju imati reper od feromagnetnog materijala koji pri svakom

23

obrtaju proe dovoljno blizu ispred induktivnog senzora koji da impuls koji predstavlja signal reference.

Kako bismo uvijek mjerili na tano istom mjestu vri se oznaavanje mjernih mjesta. Primjenjuju se sljedee metode oznaavanja mjernih mjesta:

oznaavnje flomasterom, postavljanje metalnih ploica, izrada udubljenja u kuitu maine, urezivanje navoja na mjernom mjestu i postavljanje etiketa za automatsku identifikaciju mjernih mjesta.

Oznaavanje flomasterom se koristi kao privremeno rjeenje. Oznaavanje bojenjem nije prihvatljivo, jer sam sloj boje vri priguenje vibracija. Eventualno se boja moe nanijeti pomou spreja vodei rauna da sloj boje bude to tanji. Oznaavanje mjernih mjesta metalnim ploicama je jako dobra metoda, ako tijelo maine nije od feromagnetinog materijala. Ploice se lijepe na mjerno mjesto pomou dentalnog cementa ili epoksidnog ljepka (sl. 2.), a mogu se uvrivati vijkom. Uvrivanje vijkom se primjenjuje pri visokim temperaturama i u drugim situacijama kada lijepljenje nije primjenjivo. Pri uvrivanju ploice vijkom treba potovati sve upute za uvrivanje vibosenzora pomou vijka date u nastavku. Najee se koriste okrugle ploice od feromagnetinog nehrajueg elika prjenika dimenzioniranog prema dimenzijama vibrosenzora obino 30-35 mm i debljine 4-9 mm. Pojedine vrste nehrajueg elika nisu magnetine. Ploice se smiju lijepiti iskljuivo na istu metalno sjajnu povrinu, jer bilo kakvi ostaci boje, ulja i slino mogu omesti lijepljenje. Aceton je dobro sredstvo za ienje povrine, ali treba biti oprezan pri njegovoj primjeni zbog zapaljivosti pogotovo u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom.

Sl. 2. Ploica za oznaavanje mjernog mjesta zalijepljena epoksidnim ljepkom

Na slici 3. je ilustrovan postupak izrade udubljenja u kuitu maine u koga se prislanja tap vibrosenzora. Udubljenje se izrauje pomou frezera uz prethodnu pripremu zabuivaem. Ovo udubljenje se takoer moe koristiti za ultrazvuno ispitivanje rada maine.

Sl. 3. Oznaavanje mjesta mjerenja frezerom uz pripremu zabuivaem

24

Izrada udubljenja za postavljanje vibrosenzora sa magnetom se vri vretenastim glodalom kao to je prikazano na slici 13. Kao to je ve reeno vibrosenzori se mogu vijkom uvrivati na mjerno mjesto uz uvjet da se prethodno na mjernom mjestu uree navoj. Samim urezivanjem navoja postiemo i da mjerno mjesto bude oznaeno. Urezivanje navoja je ilustrovano na slici 13. Postavljanje etiketa za automatsku identifikaciju mjernih mjesta (engleski: electronic tags) je najsavremeniji nain oznaavanja mjernih mjesta koji podravaju iskljuivo najsavremeniji instrumenti za mjerenje vibracija. Prepoznavanje mjernih mjesta se vri beinom komunikacijom etikete i instrumenta.

Kako bi se rezultati mjerenja vibracija mogli kvalitetno dokumentovati pored oznaavanja mjernih mjesta na samoj maini potrebno je mjerna mjesta oznaiti i na tehnikom crteu. Oznaavanje mjernih taaka se vri u sekvenci koja ima smjer isti kao to je tok energije to je ilustrovano na slici 4.

Sl. 4. Oznaavanje mjernih taaka se vri u sekvenci koja ima smjer isti kao to je tok energije

Kao to se vidi sa slike na elektromotoru imamo 5 mjernih taaka vibracija oznaenih oznakama: 1A, 1H, 1V, 2H i 2V, a na pumpi 4 take: 3H, 3V, 4V i 4H. Oigledno vrijede skraenice: A - aksijalne vibracije, V vertikalne vibracije i H horizontalne vibracije.

Na izuzetno znaajnim pogonima se instaliraju ureaji za kontinualno (ON-LINE) mjerenje vibracija. Navedeni ureaji se uvjetno dijele u dvije grupe:

zatitni ureaji i dijagnostiki ureaji.

Podjela je uvjetna, jer se i zatitni ureaji mogu djelomino iskoristiti za dijagnostike svrhe i obrnuto dijagnostiki ureaji se djelomino koriste za zatitu pogona. Osnovna namjena zatitnih ureaja je da kontinualno mjere vibracije pogona prema standardu ISO 2954 te da u momentu prekoraenja zadatih limita alarmiraju ili ak automatski iskljue pogon. Dijagnostiki ureaji za kontinualno mjerenje vibracija imaju namjenu da kroz mjerenje vibracija detektuju defekte pogona. Savremeni dijagnostiki ureaji imaju veoma velike mogunosti kao to je npr. slanje SMS poruka odgovornim osobama u sluaju pojave defkata, automatsko generisanje radnih naloga odravanja itd.

Mjerenje vibracija se moe vriti u vremenskom i frekventnom domenu. Ako se mjerenje vri u vremenskom domenu tada se moe mjeriti RMS ili Peak to Peak amplituda vibracija. Standard ISO 10186 predvia mjerenje RMS amplitude tako da je veina mjernih instrumenata vibracija predviena upravo za ovo mjerenje. Osciloskopom se moe snimiti vremenski dijagram vibracija. Za potrebe dijagnostikih ispitivanja se obino mjerenje vri u frekventnom domenu, odnosno snima se frekventni spektar vibracija pomou analizatora spektra. Savremeni analizatori analizu spektra vre primjenom brze Furijeove transformacije (FFT - Fast Fourier Transform) tako da se za njih u literaturi esto koristi naziv FFT

25

analizatori. Savremeni ureaji za dijagnostiko mjerenje vibracija imaju niz dodatnih funkcija, izmeu ostalog i mogunost programiranja vie uzastopnih mjerenja u tzv. mjernu rutu. Ako isprogramiramo mjerenje u ruti tada nas instrument sam vodi kroz mjerni proces tako to npr. zahtijeva prvo mjerenje vibracija u taki 1A, zatim taki 1H itd. Obino se za svaku mainu isprogramira po jedna mjerna ruta, a mogu se programirati i dnevne rute koje tada nose naziv prema danima (ruta PONEDJELJAK, ruta UTORAK itd.). Ovakvi instrumenti se zovu kolektori podataka (engleski: Data Collector).

ODABIR MJERNIH MJESTA Broj mjernih mjesta (mjernih taaka) na maini ovisi o broju vratila, odnosno osovina koje maina ima. U naelu za svako vratilo odnosno osovinu treba definisati pet mjernih mjesta i to jedno mjesto za mjerenje aksijalnih vibracija, dva mjesta za mjerenje horizontalnih i dva mjesta za mjerenje vertikalnih vibracija. Meutim najee je dovoljno za svako vratilo odnosno osovinu odabrati po jedno mjerno mjesto ili tavie za cijelu mainu moemo odabrati jedno mjerno mjesto. Mjerna mjesta se biraju u blizini leaja kako bi se vibracije generisane od strane obrtnih dijelova to lake prenosile do vibrosenzora. Pri odabiru mjernog mjesta i pri samom mjerenju vibracija treba voditi rauna o sljedeem:

izbjegavati obojene povrine, neravne povrine, otvore i ljebove, udaljenost vibrosenzora od samog leaja treba biti to manja, mjerna povrina treba biti glatka i metalno ista i mjesto mjerenja treba biti udaljeno od limenih poklopaca koji vibriraju i od elektrinih

prikljuaka.

Odabir mjernih mjesta je ilustrovan na slici 5. Ukoliko npr. za jedan viestepeni reduktor biramo samo jedno mjerno mjesto potrebno ga je postaviti na poziciji gdje vibrosenzor moe dovoljno dobro prihvatati vibracije sa svih vratila vodei rauna da su vibracije slabije izraene na vratilima sa manjim brojem obrtaja. Ukoliko je temelj maine miran odnosno ukoliko kroz njega ne dopiru jake vibracije drugih maina tada moemo postaviti vibrosenzor na jednu od apa maine i tako prihvatati sve vibracije maine.

Sl. 5. Odabir mjernih mjesta za mjerenje vibracija

26

VIBROSENZORI Razvijeno je mnogo vrsta vibrosenzora, a najvie su u upotrebi: elektrodinamiki, kapacitivni, eddy probe i piezoelektrini akceleromoteri. Od navedenih daleko najveu primjenu ima piezoelektrini vibrosenzor koji danas praktino predstavlja standardno rjeenje. Pored njega, za mjerenje vibracija niskih frekvencija ispod 1 Hz koje se javljaju u pogonima sa niskim brojevima obrtaja (ispod 60 o/min) se koriste eddy probe vibrosenzori. Piezoelektrini vibrosenzori mjere ubrzanje vibracija, a eddy probe mjere pomjeraj vibracija. Ukoliko trebamo podatak o brzini vibracija potrebno je provesti operacije diferenciranja odnosno integraljenja to se realizuje elektronskim sklopovima unutar mjernih instrumenata. Uglavnom neovisno o tome da li vibrosenzor mjeri pomjeraj, brzinu ili ubrzanje vibracija savremeni instrumenti pomou elektronskih sklopova mogu provesti potrebne operacije i signal sa vibrosenzora konvertovati u eljenu veliinu. Kao to je poznato piezoelektrini kristal generie napon kada je izloen djelovanju dinamikih sila, a amplituda napona je proporcionalna amplitudi sile.

Sl. 6. Piezoelektrini vibrosenzor

Ovaj fenomen je iskoriten za konstrukciju piezoelektrinog senzora iji prijesjek je dat na slici 6. Kao to se vidi iznad kristala se nalazi masa koja djeluje silom F na kristal. Sila F je proporcionalna ubrzanju, a sukladno drugom Njutnovom zakonu:

maF =

iz ega zakljuujemo da je napon generisan na kristalu direktno proporcionalan ubrzanju vibrosenzora. Koriste se prirodni kristali kvarca ili sintetski piezokeramiki kristali. Zbog injenice da ova vrsta vibrosenzora mjeri ubrzanje za njih se u literaturi esto koristi termin akcelerometri. Na slici 7. su prikazane razne izvedbe vibrosenzora.

Sl. 7. Izvedbe vibrosenzora

27

Kao to se vidi veina vibrosenzora ima konektor na koga se spaja kabl, a postoji izvedba vibrosenzora sa integrisanim kablom koja se koristi na mjestima gdje postoji opasnost otpajanja konektora. Takav je sluaj npr. kod drobilica kamena gdje se usljed izuzetno jakih vibracija deava da se kabl otpoji od vibrosenzora. U opem sluaju je bolje koristiti vibrosenzore sa konektorom, jer u sluaju oteenja kabla isti moemo jednostavno zamijeniti dok kod vibrosenzora sa integrisanim kablom nije mogua zamjena oteenog kabla. Danas veina piezolektrinih vibrosenzora imaju ugraeno pojaalo koje moe imati naponski ili strujni izlaz. Osjetljivost vibrosenzora sa naponskim izlazom se izraava u mV/g gdje je g sila gravitacije. Zbog vee otpornosti na visoke temperature koriste se i piezoelektrini vibrosenzori bez pojaala za koje se u anglosaksonskoj literaturi kae da su u "charge mode". Osjetljivost ovih vibrosenzora se izraava u pC/g gdje je g takoer sila gravitacije, a pC je jedinica za elektrini naboj. Piezoelektrini vibrosenzori sa ugraenim pojaalom podnose temperature do 120 C, dok vibrosenzor i bez pojaala podnose temperature do priblino 250 C me utim oni su znatno osjetljiviji na elektromagnetne smetnje. Elektrodinamiki vibrosenzori podnose temperature do priblino 350 C. Za poiezoelektrine vibrosenzore sa ugraenim pojaalom naponskog izlaza se koristi skraeni naziv ICP senzori (engleski: Integrated Circuit Piezoelectric Sensors). Shema spajanja piezoelektrinog vibroseznora sa ugraenim pojaalom naponskog izlaza je data na slici 8. Kao to se vidi sa sheme napajanje ugraenog pojaala se vri sa izvora jednosmjernog napona 18-30 V preko diode konstantne struje (Constant Current Diode CCD) tako da kroz dvoilni kabl izmeu vibrosenzora i instrumenta teku dvije komponente struje: jednosmjerna struja za napajanje pojaala i izmjenina struja sa signalom vibracija. Izmjenina komponenta struje se izdvaja pomou elektrolitskog kondenzatora kapaciteta 22 F i otpornika otpora 500 k i vodi na indikator.

Sl. 8. Shema spajanja ICP vibrosenzora na instrument za mjerenje vibracija

28

Poto je izmjenina komponenta koja sadri signal vibracija niske amplitude reda milivolta vibrosenzor se na instrument spaja oklopljenim kablom. Kao to je poznato oklop kabla moe biti uzemljen (spojen na masu) na vibrosenzoru ili na instrumentu. Obino se spajanje na masu izvodi na vibrosenzoru unutar samog konektora. Meutim u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom (Ex zone) ovakovo spajanje nije dozvoljeno te se spajanje izvodi na mjernom instrumentu. O uzemljenju treba voditi rauna pri odabiru kabla za vibrosenzor, jer se proizvode dvije vrste kablova: sa i bez uzemljenja oklopa kabla na konektoru vibrosenzora. Ukoliko bi oklop kabla bio uzemljen na oba kraja dolazilo bi do smetnji usljed tzv. lutajuih struja mrene uestanosti 50 Hz. Naime elektrini potencijal mase vibrosenzora i mase instrumenta nije isti te bi kroz oklop tekla izmjenina struja uestanosti 50 Hz koja bi unosila smetnje u mjerenje. U situacijama kada ipak moramo uzemljiti oklop na oba kraja kabla smetnje usljed lutajuih struja eliminiemo tako to paralelno sa signalnim kablom spajamo bakarni licnasti kabl za izjednaavanje potencijala masa vibrosenzora i instrumenta iji prijesjek treba biti minimalno 16 mm2. Ukoliko su prisutne i smetnje usljed visokofrekventnih (VF) struja tada se opciono postavlja kondenzator kapaciteta 10 nF i napona 200 V. Ukoliko su prisutne izuzetno jake smetnje u podruju visokih frekvencija koje mogu biti uzrokovane npr. varnienjima, radio ureajima, frekventnim pretvaraima i slino tada se vri dvostruko oklapanje kabla npr. pomou metalnih cijevi kroz koje se provlai oklopljeni kabl. Spajanje oklopa se vri prema shemi sa slike 9.

Sl. 9. Shema spajanja ICP vibrosenzora pri dvostrukom oklapanju kabla

Shema spajanja piezoelektrinog vibrosenzora sa ugraenim pojaalom strujnog izlaza je data na slici 10.

Sl. 10. Shema spajanja piezoelektrinog vibrosenzora sa pojaalom strujnog izlaza 4-20 mA

29

Spajanje prema shemi sa slike 10. nije dozvoljeno u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom (Ex zone) ve se spajanje oklopa kabla na masu izvodi na mjernom instrumentu. Kao to se vidi sa sheme napajanje vibosenzora se vri sa ispravljaa napona 22-36 V, a indikacija mjerenja je na procesnom indikatoru koji je obino lociran u prostoriji iz koje se upravlja postrojenjem. Savremeni procesni indikatori esto imaju ugraen ispravlja napona 24 V tako da nije potrebno instalirati dodatni ispravlja. Izvedba vibrosenzora sa strujnim izlazom je data na slici 11.

Sl.11. Izvedba vibrosenzora sa strujnim izlazom 4-20 mA

Podjela piezoelektrinih vibrosenzora je ilustrovana na slici 12.

Sl. 12. Podjela piezoelektrinih vibrosenzora (akcelerometara)

Druga podjela piezoleketrinih vibrosenzora je prema broju osa u kojima se mjere vibracije. Najvie se koriste jednoosni i troosni (triaksijalni) piezolektrini vibrosenzori. Triaksijalni vibrosenzor se praktino sastoji od tri jednoosna vibrosenzora u jednom kuitu usmjerena u tri koordinatne ose tako da triaksijalni vibrosenzor jednovremeno mjeri horizontalne, vertikalne i aksijalne vibracije. Maksimalna dozvoljena duina kabla izmeu vibrosenzora i instrumenta ovisi o najvioj potrebnoj frekvenciji signala, unutarnjoj otpornosti vibrosenzora i o karakteristinim veliinama kabla: podunom kapacitetu i podunom otporu. Naime usljed

30

otpora kabla i unutarnjeg otpora vibrosenzora te kapaciteta kabla dolazi do slabljenja signala u kablu to je naroito izraeno kod visokih frekvencija. Maksimalna frekvencija Fmax koja se moe izmjeriti uz zanemarivu greku mjerenja se rauna po priblinoj formuli:

RCF

51

max =

gdje je R suma unutarnjeg otpora vibrosenzora i otpora kabla, a C ukupni kapacitet kabla. Npr. ako koristimo kabl duine 400 m otpora 13 i kapaciteta 68 nF uz unutarnji otpor transmitera 100 dobivamo Fmax=26 kHz. Dakako treba voditi rauna i o nivou elektromagnetnih smetnji koje rastu sa duinom kabla, jer dui kabl "kupi" vie smetnji. Obino se u industrijskim pogonima moe raunati sa smetnjama u iznosu 5-50 V/m to bi u naem primjeru znailo da je nivo smetnji 2-20 mV to nije zanemarivo. U svakom konkretnom sluaju je potrebno izmjeriti nivo smetnji koje kabl "pokupi" i na osnovu toga procijeniti da li je potrebno izvriti dodatno oklapanje kabla ili promjenu trase istog. Generalno se moe uzeti da je kod vibrosenzora sa naponskim izlazom dozvoljena duina kabla do 100 m, a kod vibrosenzora sa strujnim izlazom do 1000 m. Na slici 13. su dati crtei koji ilustruju postupak montae piezoelektrinog vibrosenzora uz uvrivanje vijkom. Kao to se vidi prije same montae je potrebno urezati navoj i obraditi povrinu na koju nalijee vibrosenzor vodei rauna o debljini stijenke maine da se ista ne probui. Vijak vibrosenzora se pritee momentnim kljuem uz propisan moment pritezanja koji je obino 3 Nm (0,3 kpm). Prije uvrtanja vijka povrinu i vijak treba ovla premazati mazivom. U prostorima ugroenim poarom i eksplozijom (Ex zone) vibrosenzori se obavezno uvruju vijkom kako bi kuite vibrosenzora bilo uzemljeno. Prilikom izbora vibrosenzora treba voditi rauna o njihovim parametrima od kojih su najvaniji: osjetljivost, opseg mjerenja, frekventni opseg, temperatura okoline i fizike dimenzije. Frekventni opseg vibrosenzora se definie pomou grafikona, ali znatno ovisi o nainu montae vibrosenzora kao to je ilustrovano na slici 15. Na slici 14. je data tipina frekventna karakteristika vibrosenzora CMSS 2100 proizvodnje SKF. Iz karakteristike se moe vidjeti porast jaine signala na frekvencijama iznad 2 kHz koji je uzrokovan rezonancijom samog vibrosenzora. Kao to se vidi sa slike 15. najloija karakteristika je pri runom pridravanju vibrosenzora sa privrenim tapom, a najbolja pri uvrenju pomou vijka.

Sl. 13. Montaa piezoelektrinog vibrosenzora

31

Sl. 14. Tipina frekventna karakteristika vibrosenzora SKF CMSS 2100

Sl. 15. Ovisnost frekventne karakteristike vibrosenzora o nainu montae

INSTRUMENTI I UREAJI ZA MJERENJE VIBRACIJA Povremeno (OFF-LINE) mjerenje vibracija se vri pomou runih instrumenata, a kontinualno (ON-LINE) mjerenje se vri instaliranim ureajima. Postoje tri vrste runih instrumenata za mjerenje vibracija: runi vibrometri, kolektori podataka (engleski: Data Collector) i analizatori spektra. Runi vibrometri, ovisno o izvedbi, imaju ugraen vibrosenzor na sam instrument ili se vibrosenzor kablom spaja na vibrometar. Takoer runi vibrometri esto imaju dodatne funkcije kao to je mjerenje temperature, presluavanje vibracija pomuu slualica i ispitivanje stanja leaja. Na slici 16. je prikazan runi vibrometar SKF MARLIN koji pored mjerenja brzine vibracija prema standardu ISO 2954, mjeri temperaturu i ispituje stanje leaja metodom envelope. Kao to se vidi vibrosenzor sa dvopolnim magnetom je namontiran na vibrometar.

Sl. 16. Runi vibrometar SKF MARLIN

Runi vibrometar SKF MARLIN se moe koristiti u kombinaciji sa upravljakom jedinicom za kolektiranje podataka prikazanom na slici 17. Kao to se vidi sa slike 17. komplet sadri runi

32

vibrometar MARLIN, upravljaku jedinicu i punja. Kolektor podataka pored samog mjerenja brzine vibracija ima niz dodatnih funkcija od kojih je najvanija mogunost memorisanja podataka kroz ve opisano mjerenje u mjernoj ruti. Kolektor podataka se pomou komunikacionog kabla moe spojiti na PC raunar, a memorisani podaci pohraniti u memoriji raunara i dalje analizirati i arhivirati.

Sl. 17. Kolektor podataka SKF MARLIN I-Pro data manager

Na slici 18. su prikazani kolektori podataka SKF MicroVibe i SKF MICROLOG koji imaju i funkcije analize frekventnog spektra vibracija. Za ovakve ureaje se na engleskom jeziku koristi naziv Data Collector/FFT Analyzer. Kolektor podataka SKF MICROLOG moe mjeriti i fazu vibracija, a signal o faznoj referenci prihvaa preko tahometarskog ulaza.

Sl. 18. Kolektori podataka SKF MicroVibe i SKF MICROLOG

Na slici 19. su prikazani vremenski i frekventni dijagram vibracija uporedno izmjereni (snimljeni) na istoj taki, u isto vrijeme, pomou kolektora podataka, a na slici 20. primjer trenda promjene vibracija snimljen takoer pomou kolektora podataka.

33

Sl. 19. Vremenski i frekventni dijagram brzine vibracija

Sl. 20. Primjer trenda promjene vibracija

Kvalitetniji kolektori podataka mogu mjeriti vibracije pomou dva vibrosenzora u isto vrijeme (dvokanalno mjerenje). Na slici 21. su prikazane dvije vrste prikljunih kutija na koje se spajaju runi instrumenti i vri oitanje mjerenja instaliranih stacionarnih senzora. Prva vrsta prikljunih kutija zahtijeva prekopavanje kabla instrumenta sa jednog na drugi konektor pri prelasku sa jednog na drugi vibrosenzor dok druga vrsta kutija ima ugraen preklopnik (komutator) tako da se prespajanje sa jednog na drugi vibrosenzor vri pomou navedenog preklopnika. Ako se na prikljunu kutiju spajaju vibrosenzori instalirani u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom tada se u istu ugrauju i eksplozivne barijere AC tipa, osim ako mjerni instrument nije u Ex izvedbi. Dakako da i sami vibrosenzori u tom sluaju moraju biti u Ex izvedbi.

Sl. 21. Prikljune kutije za oitavanje mjerenja stacionarnih vibrosenzora

34

Kao to je ve reeno, ureaji za kontinualno (ON-LINE) mjerenje vibracija se dijele na zatitne i dijagnostike. Na slici 22. je prikazan zatitni ureaj za kontinualno mjerenje vibracija prema standardu ISO 2954, CMSS 530 proizvodnje SKF.

Sl. 22. Zatitni ureaj za mjerenje vibracija CMSS 530 proizvodnje SKF

Na CMSS 530 se spaja ICP vibrosenzor koji je stacionarno instaliran na maini. Na svom izlazu CMSS 530 daje dva signala: standardni strujni signal 4-20 mA i pojaani naponski signal sa vibrosenzora (engleski: Buffered Output) koji se moe oitavati pomou runih instrumenata za mjerenje vibracija ili spojiti na dijagnostike ureaje za kontinualno mjerenje vibracija. Opciono CMSS 530 moe imati relejne izlaze u svrhe alarmiranja i automaskog iskljuenja maine pri previsokim vibracijama. Standardni strujni signal 4-20 mA se vodi na procesni indikator prema shemi sa slike 23. uz napomenu da se u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom (Ex zone) uzemljenje oklopa ne smije vriti na vibrosenzoru ve se mora izvesti na Ex barijeri.

Sl. 23. Shema spajanja CMSS 530 na procesni indikator

35

Na slici 24. je data shema spajanja ureaja CMSS 530 na procesni indikator u prostorima ugroenim poarom i eksplozijom (Ex zone). Duina kabla izmeu barijere i vibrosenzora se proraunava prema maksimalnom dozvoljenom elektrinom naboju koji se akumulira u samom kablu, a orjentaciono se moe uzeti da je maksimum duine 50 m.

Sl. 24. Shema spajanja CMSS 530 na procesni indikator (Ex izvedba)

Kao to se vidi ureaj CMSS 530 u kombinaciji sa vibrosenzorom obavlja istu funkciju kao i piezoelektrini vibrosenzor sa ugraenim pojaalom strujnog izlaza. Na slici 25. je prikazan dijagnostiki ureaj za kontinualno mjerenje vibracija MULTILOG proizvodnje SKF.

Sl. 25. Dijagnostiki ON-LINE ureaj SKF MULTILOG

36

Dijagnostiki ON-LINE ureaj SKF MULTILOG je sofisticiran ureaj modularne izvedbe koji preko 32 kanala moe prihvatati signale sa ukupno 256 stacionarnih vibrosenzora. Ureaj se spaja na LAN mreu preko koje komunicira sa PC raunarima na kojima se vri oitavanje mjerenja. Na jednoj mrei mogu istovremeno raditi ukupno 63 MULTILOG ureaja to daje mogunost oitavanja signala sa impozantnih 16126 vibrosenzora. Multilog ureaj prihvaa signale sa induktivnih senzora u cilju mjerenja faze vibracija preko tahometarskog modula. Na PC raunar se moe instalirati softver za vizualizaciju postrojenja koji pomau pri lociranju uzroka problema na postrojenju. Primjer vizualizacije je dat na slici 26.

Sl. 26. Primjer vizualizacije procesa

Na mjestima gdje je potrebno ostvariti beinu komunikaciju se koriste dijagnostiki ON-LINE ureaji kao to je npr. SKF V/T ureaj prikazan na slici 27.

Sl. 27. Beini dijagnostiki ON-LINE ureaj SKF V/T

37

Ureaj SKF V/T prihvata signale sa najvie 4 vibrosenzora i jednog senzora fazne reference te ih beinim putem prenosi do ureaja spojenog na LAN mreu. Oitanje mjerenja se opet vri na PC raunaru. Na slici 28. su prikazani laserski (CMSS 6195) i induktivni (CMCP 240) senzor fazne reference proizvodnje SKF.

Sl. 28. Laserski CMSS 6195 i induktivni CMCP 240 senzor fazne reference proizvodnje SKF

38

3.3 FURIJEOVA TRANSFORMACIJA

Furijeova transformacija je matematika operacija kojom se funkcija vremenskog domena transformie u funkciju frekventnog domena. Inverzna Furijeova transformacija je obrnuta operacija kojom se funkcija frekventnog domena transformie u funkciju vremenskog domena. Svaka funkcija vremenskog domena ima svoju funkciju sliku u frekventnom domenu. Drugim rijeima reeno Furijevom transformacijom se vri preslikavanje funkcija iz vremenskog u frekventni domen. Furijeova transformacija je dobila ime prema svom pronalazau francuskom matematiaru Furijeu.

Uobiajeno je da se funkcija vremenskog domena oznaava malim slovom npr. )(tx , a funkcija frekventnog domena velikim slovom npr. )( fX , gdje je t oznaka za vrijeme, a f oznaka za frekvenciju. Matematika formula za direktnu Furijevu transformaciju je:

dtetxfX fti

=pi2)()( ,

a formula za inverznu Furijeovu transformaciju je:

dfefXtx fti

=pi2)()( .

Primjeri funkcija vremenskog domena i njihovih slika u frekventnom domenu su dati u tabeli 1. Kao to se iz tabele 1. vidi slika sinusne funkcije amplitude A i perioda T je jedan impuls (pik) u frekventnom domenu sa amplitudom A i pozicijom 1/T na apscici. Istovremeno funkcija etvrtke (niz impulsa) ima sliku koja se sastoji od niza tzv. neparnih impulsa (pikova) u frekventnom domenu. Ovi pikovi su "neparni", jer je njihova pozicija na apscisi neparni umnoak 1/T. Slika impulsa amplitude A je step funkcija amplitude takoer A.

Furijeova transformacija se moe odreivati pomou raunara primjenom algoritama numerike matematike, a najpoznatiji algoritam je tzv. FFT algoritam. Naziv FFT je skraenica od engleskih rijei Fast Fourier Transform brza Furijeova transformacija. Osnove FFT algoritma je razradio njemaki matematiar Gaus jo daleke 1805. godine meutim iroka primjena je poela 1965. godine kada su ameriki matematiari Kuli i Taki usavrili algoritam. Na slici 1. je data pojednostavljena blok shema savremenog ureaja za mjerenje brzine vibracija uz primjenu FFT algoritma za analizu frekventnog spektra. Bitno je napomenuti da su po istom principu konstruisani i svi drugi savremeni mjerni instrumenti koji imaju opciju FFT analize.

Sl. 1. Pojednostavljena blok shema FFT analizatora spektra vibracija

Signal sa vibrosenzora se filtrira u niskofrekventnom (NF) filteru koji iz signala vibracija uklanja komponente visoke frekvencije tako da na analognodigitalni (A/D) konvertor dolazi signal niske frekvencije. Komponente visoke frekevencije se uklanjaju kako bi se izbjegao

39

tetni efekat preslikavanja (engleski: aliasing effect). Efekat preslikavanja se manifestuje kao pojava lanih komponenti u spektru. NF filter mora biti podesiv, odnosno na instrumentu prilikom svakog mjerenja podeavamo maksimalnu frekvenciju signala Fmax koju elimo mjeriti. Dakako da maksimalna frekvencija ne moe biti via od najvie frekvencije za dati instrument. Umjesto NF filtera koji je uvijek anlogni savremeni instrumenti esto koriste tzv. sigma-delta metod digitalnog filtriranja i tada se signal sa vibrosenzora vodi pravo na A/D konvertor. Analognodigitalni konvertor je elektronski sklop koji analogne signale pretvara u digitalne.

Analogni signal je npr. signal koji dobivamo sa vibrosenzora. Digitalni signal je signal izraen u obliku logikih nula i jedinica. Bit je jedinica za koliinu informacija koju sadre digitalni signali. Npr. za signal 101 kaemo da je trobitni signal, a za signal 1011 da je etverobitan. Uzmimo npr. da imamo A/D konvertor sa dvobitnim izlazom.

Tabela 1. Vremenski domen Frekventni domen

U ovom sluaju imamo etiri kombinacije izlaza (22=4), a to su 00, 01, 10 i 11. Ukoliko je ulazni napon u rasponu 0-10 V, tada e naponu 0-2,5 V odgovarati kombinacija izlaza 00, naponu 2,5-5 V kombinacija 01 itd. prema tabeli 2.

Tabela 2. UUL IZLAZ

0-2,5 00 2,5-5 01 5-7,5 10 7,5-10 11

40

Kod osmobitnog A/D konvertora imamo ukupno 28=256 kombinacija izlaza. Savremeni instrumenti imaju A/D konvertore sa 10-16 bita. Svakako da vie bita znai i vei kvalitet instrumenta. Tokom same konverzije signala vibracija iz analognog u digitalni oblik se vri takozvano uzorkovanje signala u zadanim vremenskim razmacima. Prema Nikvistovoj teoremi iz 1927. godine vremenski razmak uzimanja uzoraka mora biti minimalno dva puta krai od perioda T najvie sinusne komponente u signalu. Npr. ako je najvia frekvencija Fmax=1000 Hz njezin period je T=1/Fmax=1/1000=1ms. Dakle, uzorkovanje se mora vriti u vremenskim razmacima kraim od 0,5 ms. Nikvistova teorema ima svoj dokaz, ali i bez dokazivanja je logina sama po sebi. Naime svaki sinusni signal je determinisan sa dvije veliine: amplituda i frekvencija to praktino znai da unutar jednog perioda moramo uzeti minimalno dva uzorka kako bismo mogli rekonstruisati signal. Ovo implicira da je teoretski dovoljno uzimati uzorke 2 puta viom frekvencijom od najvie frekvencije koja se eli izmjeriti. Meutim u praksi je veina savremenih instrumenta je konstruisana tako da je frekvencija uzimanja uzoraka 2,56 puta via od najvie frekvencije koja se eli izmjeriti. U naem primjeru gdje je Fmax=1000 Hz frekvencija uzimanja uzoraka je 2560 Hz, a vremenski razmak je Ts=1/2560=0,39 ms. Drugim rijeima reeno frekvencija uzimanja uzoraka se podeava indirektno preko izbora maksimalne frekvencije mjerenja Fmax. Nikvistovu teoremu je 1949. godine usavrio ameriki matematiar enon pa se ova teorema u literaturi esto zove Nikvist-enonova teorema. Uzimanje uzoraka sinusnog signala amplitude 1 je ilustrovano na slici 2.

Sl. 2. Uzimanje uzoraka signala

Prilikom svakog mjerenja se uzme odreen broj uzoraka signala na osnovu kojih se vri FFT analiza signala. Na primjeru sa slike 2. je uzeto 16 uzoraka datih u tabeli 3. Prvi uzorak je uzet u momentu t1+Ts, a posljednji u momentu t2. Uzorci se memoriu u memoriji instrumenta.

Tabela 3. Oznaka x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11 x12 x13 x14 x15 x16 Vrijednost 0,98 0,89 0,47 -0,14 -0,69 -0,98 -0,89 -0,47 0,14 0,69 0,98 0,89 0,47 -0,14 -0,69 -0,98

41

Ukupan broj uzoraka koji e instrument uzeti se obino ne moe direktno podeavati ve se podeava indirektno preko broja FFT linija. FFT linije su mjerilo rezolucije (finoe) dijagrama frekventnog spektra kojeg instrument iscrtava. Broj FFT linija se obino moe podeavati u koracima. Npr. moemo na instrumentu odabrati 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 ili 6400 linija. Ako snimamo frekventni spektar 0-1000 Hz, a odabremo npr. 1600 linija tada e rezolucija naeg dijagrama biti 1000Hz/1600=0,625 Hz. Dakle, vei broj FFT linija omoguava dobivanje bolje rezolucije frekventnog spektra pri emu je jako bitan i izbor funkcije prozora (engleski: windowing). Teoretski za raunanje jedne FFT linije intstrumentu su potrebna 2 uzorka signala, meutim u praksi potreban broj uzoraka 2,56 puta vei od odabranog broja FFT linija jednako kao to je i frekvencija uzimanja uzoraka 2,56 puta via premda teoretski moe biti 2 puta via od najvie frekvencije koja se mjeri. Ako odabremo npr. 400 linija analizator e uzeti ukupno 2,56x400=1024 uzorka signala. Uzmemo li da je vremenski razmak uzimanja uzoraka Ts=1/2560=0,39 ms tada dobivamo da je ukupno vrijeme uzorkovanja T=t2-t1=1024xTs=0,4 s. Ako bi odabrali npr. 1600 FFT linija ukupno vrijeme uzorkovanja bi bilo etiri puta due tj. 1,6 s. Vrijeme uzorkovanja T se dakle rauna po formuli:

T=#FFT/Fmax,

gdje je #FFT broj FFT linija. Uzmimo jo jedan primjer gdje merimo signal 0-10 Hz uz 400 FFT linija. U ovom sluaju ukupno vrijeme uzorkovanja je:

T=#FFT/Fmax=400/10=40 s

to je jako dugo vrijeme. FFT procesor vri rekonstrukciju signala na osnovu uzoraka datih u tabeli 3. to dovodi do toga da FFT procesor "vidi" signal prikazan na slici 3.

Sl. 3. Rekonstruisani signal

Oigledno da rekonstruisani signal znaajno odstupa od originalnog signala. Da bi rekonstruisani signal vie "liio" na originalni signal koriste se tzv. funkcije prozora u smislu da se uzorci signala mnoe sa odabranom funkcijom prozora. Najee se koristi tzv. haning funkcija prozora (engleski: Hanning window) iji dijagram je dat na slici 4.

Sl. 4. Haning funkcija prozora

42

Na slici 5. je dat vremenski dijagram rekonstruisanog signala nakon obrade haning funkcijom prozora (engleski: windowing).

Sl. 5. Rekonstruisani signal nakon obrade funkcijom prozora

Na slici 6. je data jo bolja ilustracija obrade signala primjenom funkcije prozora.

Sl. 6. Obrada signala haning funkcijom

Funkcije prozora smanjuju rezoluciju frekventnog spektra. Npr. haning funkcija smanjuje rezoluciju 1,5 puta. Dakle, ako smo odabrali 1600 FFT linija, Fmax=1000 Hz i haning funkciju prozora imat emo rezoluciju spektra od 1,5x(1000 Hz/1600)=1,5x0,625=0,94 Hz. Ako koristimo haning funkciju prozora formula za raunanje rezolucije spektra f je:

FFTFf

#max5,1

= .

Kao to je ve reeno, prilikom mjerenja na FFT analizatoru spektra vibracija podeavamo maksimalnu frekvenciju vibracija koju trebamo u spektru Fmax i potreban broj FFT linija. Ako odaberemo viu frekvenciju Fmax dobivamo bolji vremenski dijagram signala vibracija, ali gubimo na kvalitetu frekventnog spektra, a ako poveavamo broj FFT linija tada se produava vrijeme mjerenja. Da bi se ova dva oprena zahtjeva zadovoljila esto se vre dva mjerenja sa dva razliita podeenja. Pri jednom mjerenju podesimo visoku frekvenciju Fmax i broj FFT linija priblino jednak Fmax kako bismo dobili dobar vremenski dijagram uz kratko vrijeme mjerenja, a pri drugom podesimo nisku frekvenciju Fmax i broj FFT linija 2-3 puta vei od Fmax i tada dobivamo dobar spektar vibracija, ali je ovaj puta i vrijeme mjerenja 2-3 puta due. U svim prethodnim kalkulacijama se pretpostavljalo da je Fmin=0 Hz, ali to ne mora biti. Ako odaberemo da je Fmin>0 tada je formula za rezoluciju spektra uz haning funkciju:

43

FFTF

FFTFFf

#5,1

#min)max(5,1

=

= .

Razlika F=Fmax-Fmin se zove opseg frekvencija (engleski: Frequency Span). Takoer, ako je Fmin>0 formula za vrijeme uzorkovanja je:

T=#FFT/ F.

Na FFT analizatoru spektra vibracija moemo odabrati linearnu ili logaritamsku skalu za iscrtavanje dijagrama spektra. Prednost logaritamske skale je to istie (naglaava) slabe signale, ali veliki nedostatak je to ne daje realnu sliku signala te se preporuuje upotreba linearne skale. Takoer moemo odabrati automatsko podeavanje opsega skale (engleski: autorange) to nije preporuljivo, jer tada ne moemo kvalitetno pratiti trend promjene vibracija. U najveem broju sluajeva vibracije su u rasponu 0-10 mm/s tako da gotovo uvijek moemo odabrati ovaj opseg skale.

Usrednjavanje (engleski: averaging) je sredstvo za eliminaciju smetnji pri mjerenju. Pri mjerenju vibracija se primjenjuju dvije vrste usrednjavanja:

usrednjavanje vremenskog signala i usrednjavanje frekventnog spektra.

Usrednjavanje vremenskog signala brzine vibracija (engleski: time synchronous averaging) je postupak pri kome se obavi zadani broj mjerenja, a zatim se izvri usrednjavanje uzoraka signala prije nego to FFT procesor izrauna spektar. Ovo je bolja metoda, ali i zahtjevnija, jer moramo imati taho signal broja obrtaja koji se koristi kao vremenski triger. Naime signal brzine vibracija je periodian i kada bismo vrili njegovo usrednjavanje bez vremenskog trigera dolo bi do anuliranja signala. Pored boljeg odstranjivanja umova ova metoda pokazuje svoje preimustvo kod maina sa veim brojem vratila kao to su npr. reduktori. Uzmemo li kao vremenski triger broj obrtaja zadanog vratila moemo istaknuti u spektru vibracije izazavane upravo tim vratilom. Usrednjavanje frekventnog spektra je postupak usrednjavanja pri kome se obavi vie mjerenja, zatim se za svako mjerenje izrauna frekventni spektar i na kraju izvri usrednjavanje spektara. Ovo je loija metoda, ali jednostavnija za primjenu, jer ne trebamo vremenski triger te se najvie koristi. Pri usrednjavanju spektra najee je dovoljno odabrati 4 usrednjavanja, meutim u situacijama kada imamo jake smetnje potrebno je 10-20 usrednjavanja, a pri usrednjavanju vremenskog signala biramo 20-25 usrednjavanja. Dakako da vei broj usrednjavanja znai i due vrijeme mjerenja. Broj usrednjavanja bez znaajnijeg produenja vremena mjerenja se moe poveati, ako se koristi funkcija Average Overlap (preklapanje) koja podrazumijeva viestruku upotrebu istih uzoraka signala. Statistika analiza je pokazala da primjenom 50% preklapanja ne gubimo na tanosti mjerenja te se preporuuje koritenje ove funkcije. Vezano za usrednjavanje na analizatoru biramo i mod usrednjavnja koji moe biti:

kontinualni (continouos), konani (finite) i ponavljaki (repeat).

Pri kontinualnom modu rada analizator stalno vri mjerenje uz zadani broj usrednjavanja, ali iscrtava dijagram spektra na LCD displeju pri svakom novom mjerenju. Pri konanom modu rada analizator obavi potreban broj mjerenja zadan brojem usrednjavanja, srauna spektar i iscrta spektar na LCD displeju. Ovaj spektar e ostati na displeju sve dok ponovo ne pokrenemo mjerenje. Ponavljaki (repeat) mod je slian kontinualnom, jer se dijagram na LCD displeju stalno obnavlja, ali je razlika u uestanosti obnavljanja. Pri kontinualnom modu

44

obnavljanje dijagrama se vri pri svakom novom mjerenju, a pri ponavljakom modu obnavljanje dijagrama se vri nakon to se obave potreban broj mjerenja za usrednjavanje. Npr. ako smo odabrali 6 usrednjavanja, jedno mjerenje traje 2 s, preklapanje je 0% pri kontinualnom modu svake 2 s emo dobiti novi dijagram, a pri ponavljakom modu svakih 6x2=12 s dobivamo novi dijagram. Uzrok ovome je to ponavljaki mod odbacuje stara mjerenja pri usrednjvanju i svaki puta iznova mjeri. Na sl. 7 je dat primjer dijagrama frekventnog spektra vibracija snimljen pomou FFT analizatora spektra MICROLOG proizvodnje SKF.

Sl. 7. Primjer dijagrama frekventnog spektra vibracija

Vidimo da je najjai pik frekvencije 50 Hz i amplitude 8,4 mm/s, a izraeni su i vii harmonici datog pika. Tokom podeavanja FFT analizatora bitno je svaki puta valjano podesti LFC frekvenciju. LFC je skraenica od engleskih rijei Low Frequency Cutoff to bi se moglo prevesti kao donja frekvencija odreza. Ovo podeavanje je bitno kako bi se tokom mjerenja izbjegle greke uzrokovane tzv. ski slope efektom. Ski slope je engleski naziv za skijaku stazu, a ilustrovan je na slici 8.

Sl. 8. Ilustracija ski slope efekta

45

Kao to se vidi sa slike 8. ski slope efekat se manifestuje kao lana komponenta spektra na koordinatnom poetku koja lii na skijaku stazu. Ski slope efekat se eliminie pravilnim podeenjem LFC frekvencije. Razlika izmeu dijagrama sa slike 7. i slike 8. je u podeenju LFC. Prilikom snimanja dijagrama sa slike 7. je podeena LFC=25 Hz, a prilikom snimanja dijagrama sa slike 8. podeena je LFC=0 Hz. Obino se LFC podeava izmeu 0,3x(RPM/60) i 0,4x(RPM/60) gdje je RPM broj obrtaja. Glavni uzrok pojavi ski slope efekta je proces integracije pri transformaciji signala ubrzanja vibracija u signal brzine vibracija, a utiu i tranzijenti tokom mjerenja i svakako kvalitet samog vibrosenzora. Temperaturni tranzijenti se javljaju ukoliko se vibrosenzor tokom mjerenja prenosi sa hladnog na toplo mjesto i obrnuto, a mogu se izbjei tako da se vibrosenzor prije poetka mjerenja postavi na mjerno mjesto te se saeka da se izjednai temperatura vibrosenzora i mjernog mjesta. U literaturi se moe pronai i sljedea formula za LFC:

LFC= 4xf,

koja se objanjava injenicom da treba odbaciti prve 4 FFT linije to je uzrokovanom procesom integracije ubrzanja vibracija kako bi se od signala ubrzanja dobio signal brzine.

Na slici 9. je dat primjer podeenja FFT analizatora MULTILOG proizvodnje SKF za mjerenje brzine vibracija jednog ventilatora.

Sl. 9. Primjer podeenja FFT analizatora MULTILOG proizvodnje SKF

Kao to se moe vidjeti sa slike 9. odabran je opseg skale od 10 mm/s, autorange funkcija je iskljuena, a osjetljivost ulaza je 100 mV/EU, jer se koristi vibrosenzor date osjetljivosti. Mjerenje se vri kao RMS sa fiksnim opsegom frekvencija (Fixed Span), a snimamo spektar vibracija i vremenski dijagram (FFT and Time) sa haning prozorom. Broj linija je priblino 3x vei od najvie frekevncije koja se mjeri (500 Hz). Najvia frekvencija Fmax (End freq.) od 500 Hz je odabrana, jer je broj obrtaja 1470 o/min, a ventilator ima 11 paoka (lopatica). Najvia frekvencija koja se snima je obino 1,5-2,5 via od najvie frekvencije koju oekujemo koja je u naem primjeru 11x(1470/60)=11x24,5=269,5 Hz. Ako nismo sigurni moemo pri prvom mjerenju odabrati naviu moguu Fmax, a zatim na osnovu snimljenog

46

spektra sniziti Fmax. Broju obrtaja od 1470 o/min odgovara frekvencija 24,5 Hz te je Low freq. cutoff (LCF) odabrana kao 0,4x24,5 10 Hz. Minimalna frekvencija (Start freq.) je Fmin=0 Hz. Odabrana su 4 usrednjavanja, jer je predmetni ventilator relativno tih i bez smetnji. Pri ovakvom podeenju vrijeme uzorkovanja je T=#FFT/ F=1600/500=3,2 s. Ako je vrijeme smirivanja (engleski: settling time) vibrosenzora 3 s onda ukupno trajanje mjerenja dobivamo kao sumu vremena smirivanja i vremena uzorkovanja te moemo oekivati da e mjerenje vibracija u jednoj taki trajati priblino 6,2 sekunde. Rezolucija spektra je:

HzFFT

FFf 47,01600

)0500(5,1#

min)max(5,1=

=

= .

esto se frekvencija vibracija izraava relativno prema frekvenciji vrtnje rotora maine. Frekvencija vrtnje rotora fv se rauna po formuli:

fv = RPM/60 [Hz].

Npr. ukoliko se rotor vrti sa RPM=1470 o/min tada je frekvencija vrtnje rotora fv =RPM/60= 1470/60=24,5 Hz. Ukoliko se frekvencija vibracija izraava relativno u tom sluaju za frekvenciju 24,5 Hz iz naeg primjera se koristi oznaka 1X (jednostruki iznos frekvencije vrtnje rotora), dok bi se za frekvenciju od 49 Hz koristila oznaka 2X (dvostruki iznos frekvencije vrtnje rotora). U anglosaksonskoj literaturi za opisanu jedinicu relativne frekvencije se koristi engleski izraz "orders". Relativno izraavanje frekvencije je pogodnije kod maina sa velikim promjenama broja obrtaja, jer je jednostavniji postupak poreenja rezultata razliitih mjerenja vibracija. Na slici 10. je dat primjer podeenja ako se vri snimanje frekventnog spektra uz mjerenje faze i relativno izraavanje frekvencije. Kao to se vidi snima se spektar do 20.-tog ordera tj. do frekvencije 20x24,5=490 Hz. Podeen je 1 impuls po obrtaju (Pulses/Rev), jer signal o broju obrtaja dolazi sa induktivnog senzora fazne reference koga "okida" 1 reper sa osovine. Da su bila postavljena 2 repera na osovinu tada bi jednom obrtaju odgovarala 2 impulsa. Naime osovina mora imati reper od feromagnetnog materijala koji pri svakom obrtaju proe dovoljno blizu ispred induktivnog senzora i tako ga "okine" usljed ega senzor poalje impuls koji predstavlja signal reference.

Sl. 10. Primjer podeenja FFT analizatora MULTILOG proizvodnje SKF

47

Ovakvo podeenje se preporuuje, ako se elektromotor ventilatora napaja sa frekventnog pretvaraa usljed ega je broj obrtaja elektromotora promjenljiv. Naime pri frekvenciji struje od 50 Hz elektromotor e imati 1470 o/min to je maksimalni dozvoljeni broj obrtaja za dati elektromotor, ali pomou frekventnog pretvaraa frekvencija struje se moe smanjiti po elji i tako smanjiti broj obrtaja elektromotora. Npr. pri frekvenciji struje od 25 Hz elektromotor e imati duplo manji broj obrtaja. U konkretnom primjeru ventilatora ovo je neophodno radi regulacije protoka gasova kroz ventilator. Npr. ako se radi o ventilatoru koji vri provjetravanje prostorija tada promjenom broja obrtaja reguliemo samo provjetravanje. Ako se frekvencija struje smanji sa 50 Hz na 25 Hz, usljed pada broja obrtaja, automatski se smanji najvia frekvencija sa 490 Hz na 245 Hz, ali se i dalje mjeri do 20.-tog ordera, jer je sada i frekvencija 1X pala. Na ovaj nain na naem dijagramu spektra vibracija pik frekvencije vrtnje nee "hodati" po apscisi premda se frekvencija vrtnje mijenja to olakava poreenje dijagrama snimljenih pri razliitim brojevima obrtaja ventilatora. Ipak injenica je da u sluaju npr. debalansa vibracije ventilatora rastu sa kvadratom broja obrtaja te e pri smanjenju frekvencije sa 50 Hz na 25 Hz izazvati pad brzine vibracija 4x.

48

3.4 DIJAGNOSTIKA ROTACIONIH MAINA MJERENJEM VIBRACIJA

UVOD Dijagnostika rotacionih maina mjerenjem vibracija se moe vriti sa i bez snimanja frekventnog spektra vibracija. Primjena tehnike snimanja frekventnog spektra u vibrodijagnostici je poela sredinom 80.-tih godina 20. stoljea tako da je u ranijem periodu steeno znaajno iskustvo u dijagnosticiranju bez primjene ove tehnike koje ni danas nije suvino. Iskusan dijagnostiar ak i bez primjene bilo kog instrumenta, ulom dodira, preko ispruenog kaiprsta moe donijeti vrlo korisne nalaze o pogonskom stanju maine. U vibrodijagnostici se esto spominje pojam "velike trojke" (engleski: big three) zbog injenice da tri defekta (debalans, nesaosnost, labavost) su tri najea uzroka poveanih vibracija maine.

DIJAGNOSTIKA BEZ SNIMANJA FREKVENTNOG SPEKTRA VIBRACIJA Kod ispravne maine brzina vibracija je u zadanim granicama, a svako prekoraenje limita je simptom neispravnosti maine. Bitno je napomenuti da vibracije na mainu mogu doprijeti i sa drugih maina, ali i tada moramo poduzimati mjere, jer uveane vibracije skrauju radni vijek maine. Dozvoljene granice vibracija su propisane od strane proizvoaa maine, a ako nemamo preporuke proizvoaa tada se moramo oslanjati na standarde ili metodom poreenja maina sami definisati limite. Standardom ISO 2372 (BS 4675, VDI 2056) koji je usvojen 1974. godine su odreene dozvoljene vrijednosti brzine vibracija prema snazi maine:

klasa I male maine snage do 15 kW, klasa II srednje maine snage 15 do 75 kW bez posebnog temeljenja odnosno do 300 kW uz vrsto temeljenje, klasa III velike maine sa vrstim temeljenjem snage iznad 300 kW i klasa IV velike maine sa fleksibilnim temeljenjem snage iznad 75 kW.

Standard ISO 2372 je u meuvremenu zamijenjen standardom ISO 10816, ali navedena dva standarda nisu u koliziji te se standard ISO 2372 jo koristi. Prema njem