Vibrodiagnostika

Vibrační diagnostika neboli vibrodiagnostika je jednou z metod bezdemontážní nedestruktivní diagnostiky rotačních strojních zařízení. Využívá vibrace, které generuje zařízení v chodu, jako zdroj informací o způsobu jeho provozu. Vibrodiagnostika je rovněž významným nástrojem moderních prediktivních a proaktivních metod údržby strojních zařízení. Pomocí vibrodiagnostiky se údržba strojních zařízení plánuje dle skutečného stavu a odpadají mnohdy zbytečné preventivní opravy, což vede k nemalým úsporám náhradních dílů i času potřebného na opravy strojních zařízení. Na pravidelně monitorovaných zařízeních se rovněž prodlužuje perioda odstávek, které je možné plánovat s dostatečným předstihem s tím, že je z výsledků měření zřejmé, jaký uzel bude předmětem oprav.

Možnosti vibrodiagnostiky:

• Základním měřením je zjišťování celkových vibrací generovaných zařízením. Zjišťovány jsou hlavně mechanické stavy jako nevývaha, nesouosost, mechanické uvolnění, ohnutý hřídel, rezonance, problémy řemenových převodů atd. Toto měření je definováno v normách zabývajících se dovolenými mohutnostmi kmitání na daných zařízeních (ČSN 122011 – ventilátory, ČSN 105041 – kompresory, ČSN ISO 10816 – obecná norma pro většinu strojních zařízení). Předmětem měření je rychlost vibrací mm/sec v pásmu 10 – 1000 Hz v detekci RMS (všechny uvedené normy jsou vztaženy na tento způsob měření). Výjimku tvoří posuzování mohutnosti vibrací na obráběcích strojích, kde jsou nutná přísnější kritéria a kde dlouhodobým sledováním byly zjištěny doporučené hodnoty mohutnosti vibrací.
• Pro zjišťování stavu mazání v kluzných i valivých ložiscích, detekování elektrických problémů na elektromotorech, ověřování stavu ozubení a mazání v převodovkách se úspěšně aplikuje měření zrychlení vibrací ve vhodně zvolených frekvenčních rozsazích.
• Pro zjišťování přesného stavu ložisek jsou vyvinuty speciální tzv. „obálkové technologie“ zrychlení vibrací. Důvod používání obálkových technologií vychází z poznatku, že odvalováním poškozeného prvku ložiska dochází k nárazům, které vyvolají zvýšené vibrace na frekvenci nárazu, ale hlavně pak na frekvencích rezonančních (10-ky kHz). Cílem obálkových technologií je odfiltrovat a zvýraznit tyto signály od závad v ložisku ve vysokofrekvenční oblasti. Vyhodnocovací software následně dokáže rozlišit, která část ložiska vykazuje poškození (vnější kroužek, vnitřní kroužek, valivé elementy, klec).

Při měření strojního zařízení se používá tzv. multiparametrické monitorování, kdy se snímají všechny uvedené veličiny v různých rozsazích a pásmech a mohou být doplněny i o měření výchylky eventuelně amplitudově - fázové poměry pro upřesnění výsledků měření. S číselnou hodnotou je ukládáno hlavně spektrum vibrací, ve kterém se podrobně rozlišují jednotlivé známky poškození nebo opotřebení uvedené výše.

Způsoby vibrodiagnostiky:

Podle způsobu provádění vibrodiagnostiky ji lze rozdělit na tyto druhy:

• periodická pochůzková diagnostika – ruční měření s danou periodou (měsíčně až kvartálně), efektivní systém určování budoucího vývoje detekovaných stavů.
• jednorázové měření stavu strojního zařízení – zjištění okamžitého stavu, prognóza o budoucím vývoji detekovaných stavů je ale obtížná
• kontinuální měření ON-LINE – nepřetržité sledování stavu strojního zařízení, obvykle vyvedeno do ochran a při překročení nastavených poplachových úrovní odstavení zařízení

Činnosti související s vibrodiagnostikou:

Dnešní moderní systémy zabývající se sledováním stavu strojních zařízení na základě jejich vibrací nemají za úkol pouze detekci neuspokojivých stavů, ale i okamžité odstraňování závad, které nevyžadují výrazné montážní zásahy. Nejčastěji rozšířené závady jsou nevývaženost a nesouosost. Oba tyto stavy rychle a efektivně odstraňuje provozní vyvažování resp. ustavování. Další aplikací, která využívá měření vibrací jsou tzv. Provozní tvary kmitu.

Provozní vyvažování:

Obecně lze konstatovat, že nevývaha vzniká, pokud geometrická osa nesouhlasí s centrální osou setrvačnosti stroje. Vzniklé vibrace zkracují životnost ložisek, nadměrně namáhají konstrukce a základy daných zařízení a v konečném důsledku mohou způsobovat i trhliny v budovách. Provozním vyvažováním lze vzniklou nevyváženost rychle odstranit a uvést vibrace na přijatelnou úroveň.
Základní dělení vyvažování:

• jednorovinové (vhodné pro úzké rotory eventuelně pro převislé rotory)
• vícerovinové (pro široké rotory, kde převládá momentová nevývaha nebo pro rotory uložené ve více ložiscích)

Jedinou podmínkou provozního vyvažování je zpřístupnění vyvažovaného členu (např. oběžné kolo ventilátoru – demontáž krytu na sání) a možnost spouštění zařízení.

Provozní ustavování:

Nesouosost na spojkách může být paralelní nebo úhlová. V praxi je ovšem nejrozšířenější kombinovaná. Nesouosost na spojkách způsobuje výrazné vibrace, které opět výrazně zkracuje nejen životnost ložisek, ale i spojek, které tyto nesouososti musí přenášet a základů, na které se vysoké vibrace způsobené nesouosostí přenáší. Pro rychlé odstraňování nesouosostí se v současné době používají moderní laserové systémy (jednopaprskové nebo dvoupaprskové), které zajišťují ustavení zařízení s přesností na setiny milimetru. Pro ustavování je možné používat přesné nerezové plechy, které jsou za tímto účelem vyráběny.

Provozní tvary kmitu:

Neboli zviditelnění vibrací za chodu stroje. Výsledkem měření provozních tvarů kmitů je počítačová animace pohybu konstrukcí nebo částí stroje v závislosti na jeho provozních otáčkách. Provádění tohoto měření je velice efektivní při zjišťování slabých uzlů na stroji – uvolněné základy, rezonance, nedostatečná tuhost konstrukce, posuzování vlivu vibrací na namáhání jednotlivých komponent stroje atd.