تحلیل ارتعاش یعنی اندازه‌گیری و تفسیر لرزش‌های یک ماشین در حال کار، برای پیدا کردن عیب پیش از آنکه به توقف تولید برسد. هر ماشین دوار الگوی ارتعاشی مخصوص خودش را دارد و وقتی عیبی مثل نابالانسی یا خرابی یاتاقان شکل می‌گیرد، این الگو تغییر می‌کند. تحلیل ارتعاش یکی از مهم‌ترین روش‌های پایش وضعیت تجهیزات صنعتی است.
در این مقاله می‌خوانید ارتعاش چگونه اندازه‌گیری میشود، طیف فرکانسی چه می‌گوید، هر عیب چه نشانه‌ای دارد، شدت ارتعاش چگونه ارزیابی میشود و مراحل اجرای عملی چیست.
تحلیل ارتعاش چه کاری انجام می‌دهد؟
در عمل، حسگری روی بدنهٔ ماشین نصب میشود و سیگنال ارتعاش را ثبت می‌کند. نرم‌افزار این سیگنال پیچیده را با تبدیل فوریه سریع (FFT) به اجزای فرکانسی تقسیم می‌کند. هر عیب مکانیکی فرکانس مخصوص خود را دارد، پس از روی محل قله‌ها در نمودار میشود فهمید مشکل چیست.
مزیت مهم این روش آن است که بدون باز کردن دستگاه و بدون توقف تولید انجام میشود. به همین دلیل در پمپ، الکتروموتور، فن، کمپرسور، گیربکس و توربین بیشتر از سایر روش‌ها استفاده میشود.
ارتعاش عادی و غیرعادی
هیچ ماشین دواری کاملاً بدون ارتعاش نیست. تا وقتی ارتعاش پایین و پایدار باشد، ماشین سالم فرض میشود. نشانهٔ هشدار، افزایش تدریجی دامنه یا ظهور فرکانسهای تازه نسبت به وضعیت مبنا است. به همین دلیل اولین قدم هر برنامه، ثبت ارتعاش دستگاه در حالت سالم است.
تجهیزات اندازه‌گیری
- شتاب‌سنج (حسگر): مهم‌ترین قطعه است. روی یاتاقان یا بدنه نصب میشود و حرکت لرزشی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند.
- ارتعاش‌سنج دستی: برای بازدید دورهای کارشناس. مقدار کلی ارتعاش را نشان می‌دهد و بعضی مدل‌ها طیف هم ذخیره می‌کنند. [لینک به دستهٔ ارتعاش‌سنج‌های نوآوران پایش: آدرس را جایگزین کنید]
- آنالایزر و نرم‌افزار: سیگنال را ذخیره، طیف را رسم و روند را در طول زمان مقایسه می‌کند.
- سیستم‌های دائم (آنلاین): حسگرهای ثابت برای تجهیزات حیاتی که پایش دائم می‌خواهند.
طیف فرکانسی را چطور بخوانیم؟
طیف نمودار است که محور افقی آن فرکانس و محور عمودی دامنهٔ ارتعاش است. نکتهٔ اصلی، مقایسهٔ قله‌ها با سرعت کارکرد ماشین است. اگر ماشین با ۲۹۷۰ دور در دقیقه می‌چرخد، «یک برابر» برابر حدود ۴۹٫۵ هرتز است و مضرب‌های آن (دو برابر، سه برابر) هارمونیک نامیده می‌شوند.
هنگام تحلیل، سه چیز را بررسی می‌کنید: قله‌ها در چه فرکانسی‌اند، چقدر بلندند و نسبت به اندازه‌گیری قبلی چه تغییری کرده‌اند.
نشانهٔ عیب‌های رایج در طیف
| عیب | الگوی رایج در طیف | نکتهٔ تشخیصی |
|---|---|---|
| نابالانسی | قلهٔ غالب در یک برابر سرعت کارکرد | معمولاً در راستای شعاعی بیشترین دامنه را دارد |
| ناهممحوری شافت | بالا رفتن قلهٔ دو برابر سرعت کارکرد، گاهی همراه یک برابر | در راستای محوری هم ارتعاش دیده میشود |
| شلی مکانیکی | چند هارمونیک پشتسرهم | به پایه، پیچها یا لقی یاتاقان مربوط است |
| خرابی یاتاقان | فرکانسهای مشخص حلقهٔ داخلی، حلقهٔ خارجی، قفسه و ساچمه | در مراحل اولیه در فرکانسهای بالا ظاهر میشود |
این الگوها راهنمای اولیه‌اند و یک قله به تنهایی تشخیص قطعی نیست. کارشناس باید جهت اندازه‌گیری، نقطهٔ نصب، فاز و تاریخچهٔ دستگاه را هم در نظر بگیرد.
ارزیابی شدت ارتعاش طبق استاندارد
برای اینکه بدانید ارتعاش «زیاد» است یا نه، از استاندارد ISO 20816 استفاده میشود. این استاندارد سرعت مؤثر (RMS) ارتعاش را روی قسمت‌های ثابت ماشین اندازه می‌گیرد و وضعیت را در چهار ناحیه دسته‌بندی می‌کند.
| ناحیه | وضعیت ماشین | اقدام پیشنهادی |
|---|---|---|
| A | ماشین تازه راهاندازیشده | ثبت بهعنوان وضعیت مبنا |
| B | مناسب برای کار طولانیمدت | ادامهٔ پایش دورهای |
| C | فقط برای کار محدود | برنامهریزی تعمیر |
| D | احتمال آسیب جدی | بررسی فوری یا توقف |
حدود عددی هر ناحیه به گروه ماشین (توان، نوع پایه و سرعت) بستگی دارد. پیش از قضاوت، گروه دستگاه را از خود استاندارد مشخص کنید و عددی را از حافظه یا از یک جدول عمومی استفاده نکنید.
مراحل انجام تحلیل ارتعاش
- انتخاب تجهیزات: از ماشین‌های حیاتی یا پرسابقهٔ خرابی شروع کنید.
- تعیین نقاط اندازه‌گیری: یاتاقان‌ها در سه راستای افقی، عمودی و محوری. نقاط را علامت بزنید تا هر بار دقیقاً همان‌جا اندازه بگیرید.
- ثبت وضعیت مبنا: وقتی دستگاه سالم و در بار عادی است.
- اندازه‌گیری دورهای: بر اساس اهمیت دستگاه، مثلاً ماهانه یا فصلی.
- تحلیل روند و طیف: تغییر نسبت به مبنا را بررسی کنید.
- تشخیص عیب و اقدام: نتیجه را به یک دستور کار تعمیراتی تبدیل کنید، مثل بالانس، هم‌محوری یا تعویض یاتاقان.
- بازبینی: بعد از تعمیر دوباره اندازه بگیرید و نتیجه را ثبت کنید.
خطاهای رایج و محدودیت‌ها
- نصب نامناسب حسگر روی سطح رنگ‌شده یا لق، داده را خراب می‌کند.
- مقایسه در بارهای متفاوت گمراه‌کننده است. دستگاه را همیشه در شرایط مشابه اندازه بگیرید.
- ارتعاش یک ماشین می‌تواند از ماشین مجاور منتقل شده باشد.
- این روش همه‌چیز را نشان نمی‌دهد. برای مثال مشکل روغن یا اتصال برقی شل را بهتر با روش‌های دیگر می‌بینید.
ترکیب با روش‌های دیگر
تحلیل ارتعاش قدرتمند است، ولی تنها روش نیست. گرمای غیرعادی اتصال برقی را با ترموگرافی بهتر می‌بینید. آلودگی و سایش داخلی گیربکس را با آنالیز روغن میشود رصد کرد. برای دیدن تصویر کامل، همهٔ این روش‌ها را کنار هم بخوانید: راهنمای جامع پایش وضعیت.
تجربهٔ ما در این زمینه
نوآوران پایش با سال ها فعالیت در زمینه پایش وضعیت و تحلیل ارتعاشات صنایع بزرگ کشور توانسته گام مهمی در زمینه بهبود پایش وضعیت در کشور پهناور ایران ایفا نماید
جمع‌بندی
تحلیل ارتعاش با ثبت وضعیت مبنا، اندازه‌گیری منظم و تفسیر طیف، عیب ماشین‌های دوار را پیش از خرابی نشان می‌دهد. اگر در انتخاب تجهیز یا اجرای برنامه به کمک نیاز دارید، با کارشناسان نوآوران پایش تماس بگیرید.