ניתוח רעידות עם Balanset-1A: מדריך למתחילים לאבחון ספקטרום

מבוא: מאיזון לאבחון - מימוש מלוא הפוטנציאל של מנתח הרטט שלך

מכשיר Balanset-1A ידוע בעיקר ככלי יעיל לאיזון דינמי. עם זאת, יכולותיו חורגות הרבה מעבר לכך, והופכות אותו למנתח ויברציות עוצמתי ונגיש. מצויד בחיישנים רגישים ותוכנה לניתוח ספקטרלי של התמרת פורייה מהירה (FFT), ה-Balanset-1A הוא מכשיר מצוין לניתוח ויברציות מקיף. מדריך זה מגשר על הפער שנוצר על ידי המדריך הרשמי, ומסביר מה נתוני הוויברציות מגלים על בריאות המכונה.

מדריך זה בנוי בסדר סדרתי כדי להוביל אותך מהיסודות ליישום מעשי:

• סעיף 1 יניח את היסודות התיאורטיים, תוך הסבר פשוט וברור מהי ויברציה, כיצד פועלת אנליזה ספקטרלית (FFT), ואילו פרמטרים ספקטרליים הם המפתח עבור מאבחן.
• סעיף 2 יספק הוראות שלב אחר שלב להשגת ספקטרום רטט איכותי ואמינ באמצעות מכשיר Balanset-1A במצבים שונים, תוך התמקדות בניואנסים מעשיים שאינם מתוארים בהוראות הסטנדרטיות.
• סעיף 3 הוא ליבת המאמר. כאן, ינותחו לעומק "טביעות האצבע" - סימנים ספקטרליים אופייניים לתקלות הנפוצות ביותר: חוסר איזון, חוסר יישור, רפיון מכני ופגמי מיסב.
• סעיף 4 ישלב את הידע שנרכש למערכת מאוחדת, תוך הצעת המלצות מעשיות ליישום ניטור ואלגוריתם קבלת החלטות פשוט.

על ידי שליטה בחומר במאמר זה, תוכלו להשתמש ב-Balanset-1A לא רק כמכשיר איזון, אלא גם כמכלול אבחון בסיסי, המאפשר לכם לזהות בעיות מוקדם, למנוע תאונות יקרות ולהגדיל משמעותית את אמינות הציוד התפעולי שלכם.

חלק 1: יסודות האנליזה הספקטרלית והויברציה (FFT)

1.1. מהי רטט ומדוע היא חשובה?

כל ציוד מסתובב, בין אם משאבה, מאוורר או מנוע חשמלי, יוצר רטט במהלך הפעולה. רטט הוא התנודה המכנית של מכונה או חלקיה הבודדים ביחס למצב שיווי המשקל שלהם. במצב אידיאלי ותפקודי מלא, מכונה מייצרת רמת רטט נמוכה ויציבה - זהו "רעש הפעולה" הרגיל שלה. עם זאת, ככל שמתגלים ומתפתחים פגמים, רקע הרטט הזה מתחיל להשתנות.

ויברציה היא תגובת מבנה המנגנון לכוחות עירור מחזוריים. מקורות הכוחות הללו יכולים להיות מגוונים מאוד:

• כוח צנטריפוגלי עקב חוסר איזון של הרוטור: נובע מחלוקת מסה לא אחידה ביחס לציר הסיבוב. זוהי מה שנקרא "נקודה כבדה", אשר במהלך הסיבוב יוצרת כוח המועבר למסבים ולמעטפת המכונה.
• כוחות הקשורים לאי דיוקים גיאומטריים: חוסר יישור של צירים מצומדים, כיפוף צירים, שגיאות בפרופילי שיני גלגל השיניים של תיבת ההילוכים - כל אלה יוצרים כוחות מחזוריים הגורמים לרעידות.
• כוחות אווירודינמיים והידרודינמיים: מתרחשים במהלך סיבוב של אימפלרים במאווררים, מחלצי עשן, משאבות וטורבינות.
• כוחות אלקטרומגנטיים: מאפיין למנועים חשמליים וגנרטורים ויכול להיגרם, למשל, על ידי אסימטריה של הסליל או נוכחות של סיבובים קצרים.

כל אחד מהמקורות הללו יוצר רעידות בעלות מאפיינים ייחודיים. זו הסיבה שניתוח רעידות הוא כלי אבחון כה רב עוצמה. על ידי מדידה וניתוח רעידות, אנו יכולים לא רק לומר ש"המכונה רוטטת בעוצמה" אלא גם, ברמת סבירות גבוהה, לקבוע את שורש הבעיה. יכולת אבחון מתקדמת זו חיונית לכל תוכנית תחזוקה מודרנית.

1.2. מאות זמן לספקטרום: הסבר פשוט של FFT

חיישן רטט (מד תאוצה), המותקן על בית המיסב, ממיר תנודות מכניות לאות חשמלי. אם אות זה מוצג על המסך כפונקציה של זמן, נקבל אות זמן או צורת גל. גרף זה מראה כיצד משרעת הרטט משתנה בכל רגע בזמן.

במקרה פשוט, כמו חוסר איזון טהור, אות הזמן ייראה כמו סינוסואיד חלק. עם זאת, במציאות, מכונה כמעט תמיד מופעלת בו זמנית על ידי מספר כוחות מעוררים. כתוצאה מכך, אות הזמן הוא עקומה מורכבת, לכאורה כאוטית, שממנה כמעט בלתי אפשרי להפיק מידע אבחוני שימושי.

כאן נכנס לתמונה כלי מתמטי - התמרת פורייה המהירה (FFT). ניתן לדמיין אותה כמנסרה קסומה לאותות רטט.

דמיינו שאות זמן מורכב הוא קרן אור לבנה. היא נראית לנו מאוחדת ובלתי ניתנת להבחנה. אבל כאשר קרן זו עוברת דרך פריזמה מזכוכית, היא מתפרקת לצבעים המרכיבים אותה - אדום, כתום, צהוב וכן הלאה, ויוצרת קשת בענן. FFT עושה את אותו הדבר עם אות רטט: הוא לוקח עקומה מורכבת מתחום הזמן ומפרק אותה לרכיבים סינוסואידליים פשוטים, שלכל אחד מהם תדר ואמפליטודה משלו.

תוצאת הטרנספורמציה הזו מוצגת בגרף הנקרא ספקטרום ויברציות. הספקטרום הוא כלי העבודה העיקרי עבור כל מי שמבצע ניתוח ויברציות. הוא מאפשר לראות מה מסתתר באות הזמן: אילו ויברציות "טהורות" מרכיבות את הרעש הכולל של המכונה.

1.3. פרמטרים מרכזיים של הספקטרום שיש להבין

לספקטרום הרטט שתראו על מסך Balanset-1A במצבים "ויברמטר" או "תרשימים" יש שני צירים, הבנה אשר הכרחית לחלוטין לאבחון.

ציר אופקי (X): תדר

ציר זה מציג את תדירות התנודות ונמדד בהרץ (הרץ). 1 הרץ הוא תנודה שלמה אחת לשנייה. התדירות קשורה ישירות למקור הרטט. רכיבים מכניים וחשמליים שונים של מכונה מייצרים רטט בתדרים האופייניים והצפויים שלהם. בידיעת התדירות שבה נצפה שיא רטט גבוה, נוכל לזהות את הגורם - יחידה או פגם ספציפיים.

תדירות סיבוב (1x): זהו התדר החשוב ביותר בכל אבחוני הרטט. הוא מתאים למהירות הסיבוב של ציר המכונה. לדוגמה, אם ציר מנוע מסתובב ב-3000 סיבובים לדקה (סל"ד), תדר הסיבוב שלו יהיה: f = 3000 סל"ד / 60 שניות/דקה = 50 הרץ. תדר זה מסומן כ-1x. הוא משמש כנקודת ייחוס לזיהוי פגמים רבים אחרים.

ציר אנכי (Y): משרעת

ציר זה מציג את עוצמת הרטט בכל תדר ספציפי. במכשיר Balanset-1A, המשרעת נמדדת במילימטרים לשנייה (mm/s), התואם לערך שורש ממוצע הריבועים (RMS) של מהירות הרטט. ככל שהשיא בספקטרום גבוה יותר, כך מרוכזת יותר אנרגיית הרטט בתדר זה, וככלל, כך הפגם הנלווה חמור יותר.

תוֹרַת הַרמוֹנִיָה

הרמוניות הן תדרים שהם כפולות שלמות של התדר הבסיסי. לרוב, התדר הבסיסי הוא תדר הסיבוב 1x. לכן, ההרמוניות שלו יהיו: 2x (הרמוניה שנייה) = 2×1x, 3x (הרמוניה שלישית) = 3×1x, 4x (הרמוניה רביעית) = 4×1x, וכן הלאה. נוכחותן וגובהן היחסי של ההרמוניות נושאים מידע אבחוני חיוני. לדוגמה, חוסר איזון טהור מתבטא בעיקר ב-1x עם הרמוניות נמוכות מאוד. עם זאת, רפיון מכני או חוסר יישור של הציר יוצרים "יער" שלם של הרמוניות גבוהות (2x, 3x, 4x,...). על ידי ניתוח יחס האמפליטודות בין 1x להרמוניות שלו, ניתן להבחין בסוגים שונים של תקלות.

סעיף 2: קבלת ספקטרום רטט באמצעות Balanset-1A

איכות האבחון תלויה ישירות באיכות הנתונים הראשוניים. מדידות שגויות עלולות להוביל למסקנות שגויות, תיקונים מיותרים, או להפך, לפספס פגם מתפתח. סעיף זה מספק מדריך מעשי לאיסוף נתונים מדויקים וניתנים לחזרה באמצעות המכשיר שלך.

2.1. הכנה למדידות: המפתח לנתונים מדויקים

לפני חיבור כבלים והפעלת התוכנית, יש להקדיש תשומת לב רבה להתקנה נכונה של החיישנים. זהו השלב החשוב ביותר, לקביעת אמינות כל הניתוחים הבאים.

שיטת הרכבה: Balanset-1A מגיע עם בסיסי חיישן מגנטיים. זוהי שיטת הרכבה נוחה ומהירה, אך למען יעילותה יש להקפיד על מספר כללים. המשטח בנקודת המדידה חייב להיות:

• לְנַקוֹת: הסירו לכלוך, חלודה וצבע מתקלף.
• שָׁטוּחַ: החיישן חייב להיות צמוד לכל פני השטח של המגנט. אין להתקין אותו על משטחים מעוגלים או ראשי ברגים.
• מַסִיבִי: נקודת המדידה צריכה להיות חלק ממבנה נושא העומס של המכונה (למשל, בית המיסב), ולא כיסוי מגן דק או סנפיר קירור.

לניטור נייח או להשגת דיוק מקסימלי בתדרים גבוהים, מומלץ להשתמש בחיבור הברגה (ברגים) אם תכנון המכונה מאפשר זאת.

מִקוּם: כוחות הנובעים במהלך פעולת הרוטור מועברים למעטפת המכונה דרך המיסבים. לכן, המקום הטוב ביותר להתקנת חיישנים הוא בתי המיסבים. נסו למקם את החיישן קרוב ככל האפשר למיסב כדי למדוד רעידות עם עיוות מינימלי.

כיוון מדידה: רטט הוא תהליך תלת-ממדי. לקבלת תמונה מלאה של מצב המכונה, יש לבצע מדידות בשלושה כיוונים:

• אופקי רדיאלי (H): בניצב לציר הציר, במישור האופקי.
• אנכי רדיאלי (V): בניצב לציר הציר, במישור האנכי.
• צירי (A): במקביל לציר הפיר.

ככלל, קשיחות המבנה בכיוון האופקי נמוכה יותר מאשר בכיוון האנכי, ולכן משרעת הרטט בכיוון האופקי היא לרוב הגבוהה ביותר. זו הסיבה שבדרך כלל נבחר הכיוון האופקי להערכה ראשונית. עם זאת, רטט צירי נושא מידע ייחודי, בעל חשיבות קריטית לאבחון פגמים כגון חוסר יישור של הציר.

Balanset-1A הוא מכשיר דו-ערוצי, הנחשב בעיקר במדריך מנקודת מבט של איזון דו-מישורי. עם זאת, עבור אבחון, זה פותח אפשרויות רחבות הרבה יותר. במקום למדוד רעידות בשני מיסבים שונים, ניתן לחבר את שני החיישנים לאותה יחידת מיסב, אך בכיוונים שונים. לדוגמה, ניתן להתקין את ערוץ החיישן 1 בצורה רדיאלית (אופקית), ואת ערוץ החיישן 2 בצורה צירית. רכישה סימולטנית של ספקטרום בשני כיוונים מאפשרת השוואה מיידית של רעידות ציריות ורדיאליות, שהיא טכניקה סטנדרטית באבחון מקצועי לגילוי חוסר יישור אמין. שיטה זו מרחיבה משמעותית את יכולות האבחון של המכשיר, מעבר למה שמתואר במדריך.

2.2. שלב אחר שלב: שימוש במצב "ויברמטר" (F5) להערכה מהירה

מצב זה מיועד לבקרה תפעולית של פרמטרי הרטט העיקריים והוא אידיאלי להערכת מצב מהירה של המכונה "באתר". ההליך לקבלת ספקטרום במצב זה הוא כדלקמן:

1. חיבור חיישנים: התקן חיישני רטט בנקודות נבחרות וחבר אותם לכניסות X1 ו-X2 של יחידת המדידה. חבר את טכומטר הלייזר לכניסת X3 וחבר סמן מחזיר אור לציר.
2. הפעל את התוכנית: בחלון התוכנית הראשי של Balanset-1A, לחץ על כפתור "F5 - מד רעידות".
3. חלון העבודה ייפתח (איור 7.4 במדריך). חלקו העליון יציג ערכים דיגיטליים: רטט כולל (V1s), רטט בתדר סיבוב (V1o), פאזה (F1) ומהירות סיבוב (N rev).
4. התחלת מדידה: לחץ על כפתור "F9 - הפעלה". התוכנית תתחיל לאסוף ולהציג נתונים בזמן אמת.
5. ניתוח הספקטרום: בתחתית החלון נמצא הגרף "ספקטרום הרטט - ערוץ 1 ו-2 (מ"מ/שנייה)". זהו ספקטרום הרטט. הציר האופקי מציג את התדירות בהרץ, והציר האנכי מציג את האמפליטודה במ"מ/שנייה.

מצב זה מאפשר את בדיקת האבחון הראשונה והחשובה ביותר, המומלצת אפילו במדריך האיזון. השווה את ערכי V1s (תנודה כוללת) ו-V1o (תנודה בתדר סיבובי 1x).

• אם V1s≈V1o, פירוש הדבר שרוב אנרגיית התנודה מרוכזת בתדר הסיבוב. הסיבה העיקרית לתנודה היא ככל הנראה חוסר איזון.
• אם V1s≫V1o, זה מצביע על כך שחלק משמעותי מהתנודה נגרם ממקורות אחרים (חוסר יישור, רפיון, פגמי מיסב וכו'). במקרה זה, איזון פשוט לא יפתור את הבעיה, ויש צורך בניתוח מעמיק יותר של הספקטרום.

2.3. שלב אחר שלב: שימוש במצב "תרשימים" (F8) לניתוח מפורט

עבור אבחון רציני הדורש בדיקה מפורטת יותר של הספקטרום, מצב "תרשימים" עדיף משמעותית. הוא מספק גרף גדול ואינפורמטיבי יותר, המקל על זיהוי שיאים וניתוח המבנה שלהם. ההליך להשגת ספקטרום במצב זה:

1. חבר חיישנים באותו אופן כמו במצב "ויברמטר".
2. מצב התחלה: בחלון התוכנית הראשי, לחץ על כפתור "F8 - תרשימים".
3. בחירת סוג תרשים: בחלון שנפתח (איור 7.19 במדריך), תהיה שורה של כפתורים בחלק העליון. לחצו על "F5-ספקטרום (הרץ)".
4. חלון ניתוח הספקטרום ייפתח (איור 7.23 במדריך). החלק העליון יציג את אות הזמן, והחלק התחתון, העיקרי, יציג את ספקטרום הרטט.
5. התחלת מדידה: לחץ על כפתור "F9-Run". המכשיר יבצע מדידה ויבנה גרפים מפורטים.

הספקטרום המתקבל במצב זה נוח הרבה יותר לניתוח. ניתן לראות בצורה ברורה יותר שיאים בתדרים שונים, להעריך את גובהם ולזהות סדרות הרמוניות. מצב זה מומלץ לאבחון תקלות המתוארות בסעיף הבא.

סעיף 3: אבחון תקלות אופייניות באמצעות ספקטרום רטט (עד 1000 הרץ)

סעיף זה הוא הליבה המעשית של המדריך. כאן נלמד לקרוא ספקטרומים ולקשר אותם עם בעיות מכניות ספציפיות. לנוחות והתמצאות מהירה בשטח, האינדיקטורים האבחוניים העיקריים מסוכמים בטבלה מאוחדת. היא תשמש כמקור מידע מהיר בעת ניתוח נתונים אמיתיים.

טבלה 3.1: סיכום אינדיקטורים אבחנתיים

תַקָלָה	חתימה ספקטרלית ראשונית	הרמוניות אופייניות	Notes
לְהוֹצִיא מְשִׁוּוּי מִשְׁקָל	אמפליטודה גבוהה בתדר סיבובי של × 1	נָמוּך	ויברציה רדיאלית שולטת. משרעת עולה באופן ריבועי עם המהירות.
חוסר יישור	אמפליטודה גבוהה בתדר סיבובי של × 2	1×, 3×, 4×	לעיתים קרובות מלווה ברטט צירי.
רפיון מכני	הרמוניות מרובות 1× ("יער" של הרמוניות)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	תת-הרמוניות (0.5×, 1.5×) עשויות להופיע ב-1/2x, 3/2x וכו' עקב סדקים.
פגם במיסב	שיאים בתדרים לא סינכרוניים (BPFO, BPFI וכו')	הרמוניות מרובות של תדרי פגם	לעיתים קרובות נראה כפסי צד סביב שיאים. נשמע כמו "רעש" בתחום התדרים הגבוהים.
פגם ברשת ההילוכים	תדירות גבוהה של רשת גלגלי שיניים (GMF) והרמוניות שלה	פסים צדדיים סביב GMF ב-1x	מצביע על שחיקה, נזק לשיניים או אקסצנטריות.

בהמשך, נפרט כל אחד מהפגמים הללו בפירוט.

3.1. חוסר איזון: הבעיה הנפוצה ביותר

סיבה פיזית: חוסר איזון מתרחש כאשר מרכז המסה של חלק מסתובב (רוטור) אינו תואם את ציר הסיבוב הגיאומטרי שלו. זה יוצר "נקודה כבדה" אשר במהלך הסיבוב מייצרת כוח צנטריפוגלי הפועל בכיוון הרדיאלי ומועבר למסבים וליסודות.

חתימות ספקטרליות: הסימן העיקרי הוא שיא בעל אמפליטודה גבוהה בתדר הסיבובי (1x). הרטט הוא בעיקרו רדיאלי. ישנם שני סוגים עיקריים של חוסר איזון:

חוסר איזון סטטי (מישור אחד)

תיאור הספקטרום: הספקטרום נשלט כולו על ידי שיא יחיד בתדר הסיבוב הבסיסי (1x). הוויברציה היא סינוסואידלית, עם אנרגיה מינימלית בתדרים אחרים.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: בעיקר רכיב תדר סיבובי חזק של פי 1. מעט מאוד הרמוניות גבוהות יותר, אם בכלל (טון פי 1 טהור).

תכונה מרכזית: משרעת גדולה של פי 1 בכל הכיוונים הרדיאליים. הרטט בשני המיסבים הוא בפאזה (אין הפרש פאזה בין שני הקצוות). לעתים קרובות נצפה הסטה פאזה של כ-90° בין מדידות אופקיות ואנכיות באותו מיסב.

חוסר איזון דינמי (דו-מישורי / זוגי)

תיאור הספקטרום: הספקטרום מראה גם שיא תדר דומיננטי של פעם אחת לכל סיבוב (1x), בדומה לחוסר איזון סטטי. הרטט הוא במהירות הסיבוב, ללא תוכן משמעותי של תדר גבוה יותר אם חוסר איזון הוא הבעיה היחידה.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: רכיב דומיננטי של 1x סל"ד (לעתים קרובות עם "תנודה" או רעד של הרוטור). הרמוניות גבוהות יותר נעדרות בדרך כלל אלא אם כן קיימים תקלות אחרות.

תכונה מרכזית: רטט 1x בכל מיסב הוא מחוץ לפאזה — ישנו הפרש פאזה של כ-180 מעלות בין הרטט בשני קצוות הרוטור (מה שמצביע על חוסר איזון בין הצמדים). שיא ה-1x החזק עם קשר פאזה זה הוא סימן לחוסר איזון דינמי.

מה לעשות: אם הספקטרום מצביע על חוסר איזון, יש לבצע הליך איזון. עבור חוסר איזון סטטי, איזון במישור יחיד מספיק (סעיף 7.4 במדריך), עבור חוסר איזון דינמי - איזון דו-מישורי (סעיף 7.5 במדריך).

3.2. חוסר יישור פיר: איום נסתר

סיבה פיזית: חוסר יישור מתרחש כאשר צירי הסיבוב של שני צירים מחוברים (למשל, ציר המנוע וציר המשאבה) אינם חופפים. כאשר צירים שאינם מיושרים מסתובבים, נוצרים כוחות מחזוריים בצימוד ובמיסבים, הגורמים לרעידות.

חוסר יישור מקביל (פירים אופסטים)

תיאור הספקטרום: ספקטרום התנודות מציג אנרגיה מוגברת בכיוון היסודי (1x) ובהרמוניות שלו 2x ו-3x, במיוחד בכיוון הרדיאלי. בדרך כלל, רכיב ה-1x דומיננטי עם חוסר יישור, מלווה ברכיב 2x בולט.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: מכיל פיקים משמעותיים בתדרי סיבוב פיר של פי 1, פי 2 ופי 3. אלה מופיעים בעיקר במדידות רעידות רדיאליות (בניצב לפיר).

תכונה מרכזית: רעידות גבוהות של פי 1 ופי 2 בכיוון הרדיאלי הן אינדיקציה. לעיתים קרובות נצפה הפרש פאזה של 180 מעלות בין מדידות רעידות רדיאליות בצדדים מנוגדים של הצימוד, דבר המבדיל אותו מחוסר איזון טהור.

חוסר יישור זוויתי (פירים משופעים)

תיאור הספקטרום: ספקטרום התדרים מראה הרמוניות חזקות של מהירות הציר, בעיקר רכיב בולט של מהירות ריצה פי 2 בנוסף ל-1x. מופיעה רעידות ב-1x, 2x (ולעתים קרובות 3x), כאשר רעידות ציריות (לאורך הציר) משמעותיות.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: שיאים בולטים במהירות ריצה של פי 1 ופי 2 (ולפעמים פי 3). רכיב ה-2x לרוב גדול כמו ה-1x או גדול ממנו. תדרים אלה בולטים בספקטרום הרטט הצירי (לאורך ציר המכונה).

תכונה מרכזית: אמפליטודה גבוהה יחסית של הרמוניה שנייה (2x) בהשוואה ל-1x, בשילוב עם רעידות ציריות חזקות. מדידות ציריות משני צידי הצימוד אינן בפאזה של 180°, סימן היכר של חוסר יישור זוויתי.

מה לעשות: איזון לא יעזור כאן. עצור את היחידה ובצע הליך יישור ציר באמצעות כלים ייעודיים.

3.3. רפיון מכני: "רעש" במכונה

סיבה פיזית: פגם זה קשור לאובדן קשיחות בחיבורים מבניים: ברגים רופפים, סדקים ביסודות, מרווחים מוגברים במושבי המיסבים. עקב מרווחים מתרחשות פגיעות, היוצרות דפוס רטט אופייני.

רפיון מכני (רפיון רכיבים)

תיאור: הספקטרום עשיר ברכיבי תדר של מהירות הסיבוב. מופיע מגוון רחב של כפולות שלמות של 1x (מ-1x ועד סדרים גבוהים יותר, כמו ~10x) עם אמפליטודות משמעותיות. במקרים מסוימים, עשויים להופיע גם תדרים תת-הרמוניים (למשל, 0.5x).

רכיבים ספקטרליים: דומיננטיים הם רכיבי תדר מרובים של מהירות הסיבוב (1x, 2x, 3x ... עד ~10x). לעיתים רכיבי תדר חלקיים (חצי מספר שלם) עשויים להופיע גם ב-1/2x, 3/2x וכו' עקב פגיעות חוזרות ונשנות.

תכונה מרכזית: "סדרת השיאים" הייחודית בספקטרום - שיאים רבים במרווחים שווים בתדרים שהם כפולות שלמות של מהירות הסיבוב. זה מצביע על אובדן קשיחות או הרכבה לא נכונה של חלקים הגורמת לפגיעות חוזרות ונשנות. נוכחותן של הרמוניות רבות (ואולי תת-הרמוניות שלמות למחצה) היא אינדיקטור מפתח.

רפיון מבני (רפיון בסיס/הרכבה)

תיאור: בספקטרום התנודות, תנודות בתדר הבסיסי או בתדר הסיבוב הכפול שולטות לרוב. בדרך כלל, שיא מופיע ב-1x ו/או 2x. להרמוניות גבוהות יותר (מעל 2x) יש בדרך כלל אמפליטודות קטנות בהרבה בהשוואה להרמוניות העיקריות הללו.

רכיבים ספקטרליים: מציג בעיקר רכיבי תדר במהירויות של פי 1 ופי 2 של הציר. הרמוניות אחרות (פי 3, פי 4 וכו') בדרך כלל נעדרות או חסרות משמעות. הרכיב פי 1 או פי 2 עשויים לשלוט בהתאם לסוג הרפיון (למשל, פגיעה אחת לכל סיבוב או שתי פגיעה לכל סיבוב).

תכונה מרכזית: שיאים גבוהים באופן מורגש ב-1x או 2x (או שניהם) יחסית לשאר הספקטרום, המצביעים על רפיון של מיסבים או מבנה. הרטט חזק יותר בכיוון האנכי אם המכונה מורכבת באופן רופף. שיאים דומיננטיים מסדר נמוך אחד או שניים עם מספר קטן של הרמוניות מסדר גבוה אופייניים לרפיון מבני או יסוד.

מה לעשות: יש צורך בבדיקה יסודית של היחידה. בדקו את כל ברגי ההידוק הנגישים (מיסבים, בית). בדקו את המסגרת והיסוד לאיתור סדקים. אם יש תרופפות פנימית (למשל, מושב המיסב), ייתכן שיידרש פירוק היחידה.

3.4. פגמים במיסבים מתגלגלים: התרעה מוקדמת

סיבה פיזית: הופעת פגמים (בורות, סדקים, בלאי) על משטחי הגלגול (טבעת פנימית, טבעת חיצונית, אלמנטים מתגלגלים) או על הכלוב. בכל פעם שאלמנט מתגלגל מתגלגל מעל פגם, מתרחש דחף פגיעה קצר. דחפים אלה חוזרים על עצמם בתדר ספציפי האופייני לכל אלמנט מיסב.

חתימות ספקטרליות: פגמי מיסב מופיעים כשיאים בתדרים לא סינכרוניים, כלומר, בתדרים שאינם כפולות שלמות של תדר הסיבוב (1x). תדרים אלה (BPFO - תדר פגם במסלול החיצוני, BPFI - מסלול פנימי, BSF - אלמנט גלגול, FTF - כלוב) תלויים בגיאומטריית המיסב ובמהירות הסיבוב. עבור אבחון מתחיל, אין צורך לחשב את ערכיהם המדויקים. העיקר הוא ללמוד לזהות את נוכחותם בספקטרום.

פגם גזע חיצוני

תיאור הספקטרום: ספקטרום התנודות מציג סדרה של שיאים התואמים לתדירות הפגם במסלול החיצוני ולהרמוניות שלו. שיאים אלה נמצאים בדרך כלל בתדרים גבוהים יותר (לא כפולות שלמות של סיבוב הציר) ומצביעים על כל פעם שרכיב גלגול עובר מעל הפגם במסלול החיצוני.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: קיימות מספר הרמוניות של תדר מעבר הכדור של המיסב החיצוני (BPFO). בדרך כלל, ניתן לראות 8-10 הרמוניות של BPFO בספקטרום עבור תקלה בולטת במיסב החיצוני. המרווח בין שיאים אלה שווה ל-BPFO (תדר אופייני הנקבע על ידי גיאומטריית המיסב ומהירותו).

תכונה מרכזית: סדרה ברורה של שיאים ב-BPFO וההרמוניות העוקבות שלו הן הסימן לכך. נוכחותם של שיאים רבים בתדר גבוה המפוזרים באופן שווה (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) מצביעה בבירור על פגם במיסב החיצוני.

פגם פנימי בגזע

תיאור הספקטרום: הספקטרום עבור תקלה במסלול פנימי מציג מספר שיאים בולטים בתדר תקלה במסלול הפנימי ובהרמוניות שלה. בנוסף, כל אחד משיאי תדר תקלה אלה מלווה בדרך כלל בשיאי פס צד המרווחים בתדר מהירות הריצה (1x).

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: מכיל מספר הרמוניות של תדר מעבר הכדור (BPFI) של המסילה הפנימית, לרוב בסדר גודל של 8-10 הרמוניות. באופן אופייני, שיאי BPFI אלו מווסתים על ידי פסי צד בקצב של ±1x סל"ד - כלומר, לצד כל הרמוניה של BPFI, מופיעים שיאי צד קטנים יותר, המופרדים מהשיא הראשי בכמות השווה לתדר סיבוב הציר.

תכונה מרכזית: הסימן המובהק הוא נוכחותן של הרמוניות תדר פגם במסלול הפנימי (BPFI) עם תבנית פס צד. פסי הצד המרווחים במהירות הציר סביב הרמוניות ה-BPFI מצביעים על כך שפגם במסלול הפנימי נטען פעם אחת בכל סיבוב, מה שמאשר בעיה במסלול הפנימי ולא במסלול החיצוני.

פגם באלמנט הגלגול (כדור/גליל)

תיאור הספקטרום: פגם באלמנט גלגול (כדור או גליל) יוצר ויברציה בתדר הסיבוב של אלמנט הגלגול ובהרמוניות שלו. הספקטרום יציג סדרה של שיאים שאינם כפולות שלמות של מהירות הציר, אלא כפולות של תדר הסיבוב של הכדור/גליל (BSF). אחד משיאי ההרמוניות הללו לרוב גדול משמעותית מהאחרים, דבר המשקף כמה אלמנטים גלגול ניזוקו.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: שיאים בתדר הפגם הבסיסי של רכיב הגלגול (BSF) ובהרמוניות שלו. לדוגמה, יופיעו BSF, 2xBSF, 3xBSF וכו'. ראוי לציין כי דפוס האמפליטודה של שיאים אלה יכול להצביע על מספר הרכיבים הפגומים - לדוגמה, אם ההרמוניה השנייה היא הגדולה ביותר, זה עשוי להצביע על כך ששני כדורים/גלילים סובלים מקטיעות. לעתים קרובות, רטט מסוים בתדרי תקלת המסילה מלווה זאת, מכיוון שנזק לרכיב הגלגול מוביל בדרך כלל גם לנזק המסילה.

תכונה מרכזית: נוכחות של סדרה של שיאים המרוחקים על ידי BSF (תדר סיבוב אלמנט המיסב) ולא על ידי תדר סיבוב הציר מזהה פגם באלמנט הגלגול. אמפליטודה גבוהה במיוחד של ההרמוניה ה-N של BSF מרמזת לעתים קרובות על כך ש-N אלמנטים ניזוקו (למשל, שיא גבוה מאוד של 2xBSF עשוי להצביע על שני כדורים עם פגמים).

פגם בכלוב (כלוב מיסב / FTF)

תיאור הספקטרום: פגם בכלוב (מפריד) במיסב גלגול גורם לוויברציות בתדר הסיבוב של הכלוב - תדר הרכבת הבסיסי (FTF) - ובהרמוניות שלו. תדרים אלה הם בדרך כלל תת-סינכרוניים (מתחת למהירות הציר). הספקטרום יראה שיאים ב-FTF, 2xFTF, 3xFTF וכו', ולעתים קרובות אינטראקציה מסוימת עם תדרי מיסב אחרים עקב אפנון.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: פיקים בתדר נמוך התואמים לתדר הסיבובי של הכלוב (FTF) ולכפולות שלמות שלו. לדוגמה, אם FTF ≈ פי 0.4 ממהירות הציר, ייתכן שתראו פיקים ב-~0.4x, ~0.8x, ~1.2x וכו'. במקרים רבים, פגם בכלוב מתקיים במקביל לפגמי ראסינג, כך שה-FTF עשוי לווסת אותות פגם ראסינג, ולייצר תדרי סכום/הפרש (פסי צד סביב תדרי ראסינג).

תכונה מרכזית: שיא תת-הרמוני אחד או יותר (מתחת ל-1x) המתיישרים עם קצב סיבוב כלוב המיסב (FTF) מעידים על בעיה בכלוב. זה מופיע לעתים קרובות לצד אינדיקציות אחרות של תקלה במיסב. סימן המפתח הוא נוכחות של FTF וההרמוניות שלו בספקטרום, דבר שאינו נפוץ אלא אם כן הכלוב כשל.

מה לעשות: הופעת תדירות המיסבים היא קריאה לפעולה. יש צורך להגביר את הניטור של יחידה זו, לבדוק את מצב הסיכה ולהתחיל לתכנן את החלפת המיסבים בהקדם האפשרי.

3.5. תקלות בהילוכים

אקסצנטריות של גלגל השיניים / ציר כפוף

תיאור הספקטרום: תקלה זו גורמת לוויסות של רטט רשת ההילוכים. בספקטרום, שיא תדר רשת ההילוכים (GMF) מוקף בשיאי פס צד המרווחים בתדר סיבוב ציר ההילוכים (פי 1 מסל"ד ההילוכים). לעתים קרובות, רטט מהירות הריצה של ההילוכים עצמו, פי 1, מוגבר גם הוא עקב אפקט דמוי חוסר איזון של אקסצנטריות.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: עלייה ניכרת באמפליטודה בתדר רשת ההילוכים ובהרמוניות הנמוכות שלו (למשל, 1x, 2x, 3x GMF). פסי צד ברורים מופיעים סביב ה-GMF (ולפעמים סביב ההרמוניות שלו) במרווחים השווים לפי 1 מקצב הסיבוב של ההילוכים המושפע. נוכחותם של פסי צד אלה מצביעה על אפנון אמפליטודה של תדר הרשת על ידי סיבוב ההילוכים.

תכונה מרכזית: תדר רשת גלגלי השיניים עם פסים צדדיים בולטים בתדר גלגלי השיניים פי 1 הוא המאפיין הבולט. דפוס פסים צדדי זה (שיאים במרווחים שווים סביב GMF לפי מהירות הריצה) מצביע בצורה חזקה על אקסצנטריות של גלגל השיניים או על ציר גלגל שיניים כפוף. בנוסף, הרטט הבסיסי (פי 1) של גלגל השיניים עשוי להיות גבוה מהרגיל.

בלאי או נזק לשיני גלגל השיניים

תיאור הספקטרום: תקלות בשיני גלגל השיניים (כגון שיניים שחוקות או שבורות) יוצרות עלייה ברעידות בתדר רשת גלגל השיניים ובהרמוניות שלו. הספקטרום מציג לעתים קרובות מספר פיקי GMF (1xGMF, 2xGMF וכו') בעלי משרעת גבוהה. בנוסף, מופיעים תדרי פס צד רבים סביב פיקי GMF אלה, במרווחים על ידי תדר סיבוב הציר. במקרים מסוימים, ניתן גם לראות עירור של תדרי גלגל השיניים הטבעיים (תהודה) עם פסי צד.

תיאור קצר של רכיבים ספקטרליים: פיקים מוגברים בתדר רשת גלגל השיניים (תדר רשת השיניים) ובהרמוניות שלו (לדוגמה, 2xGMF). סביב כל הרמוניה ראשית של GMF, ישנם פיקים של פס צד המופרדים במהירות ריצה של פי 1. מספר וגודל פסי הצד סביב רכיבי GMF של פי 1, פי 2, פי 3 נוטים לעלות עם חומרת הנזק לשן. במקרים חמורים, עשויים להופיע פיקים נוספים התואמים לתדרי התהודה של גלגל השיניים (עם פסי הצד שלהם).

תכונה מרכזית: מספר הרמוניות של תדר רשת גלגלי שיניים בעלות משרעת גבוהה, המלוות בדפוסי פס צד צפופים, הן הסימן המובהק. זה מצביע על מעבר שיניים לא סדיר עקב בלאי או שן שבורה. גלגל שיניים שחוק או פגום מאוד יציג פס צד נרחב (במרווחים של מהירות גלגל השיניים ב-1x) סביב שיאי תדר הרשת, מה שמבדיל אותו מגלגל שיניים תקין (שיש לו ספקטרום נקי יותר ומרוכז ב-GMF).

מה לעשות: הופעת התדרים הקשורים למערכות הילוכים דורשת תשומת לב מדוקדקת יותר. מומלץ לבדוק את מצב השמן בתיבת ההילוכים לאיתור חלקיקים מתכתיים ולתאם בדיקה של תיבת ההילוכים כדי להעריך בלאי או נזק לשיניים.

חשוב להבין שבתנאים אמיתיים, מכונות לעיתים רחוקות סובלות מתקלה אחת בלבד. לעתים קרובות מאוד, הספקטרום הוא שילוב של סימנים של מספר פגמים, כגון חוסר איזון וחוסר יישור. זה יכול לבלבל מאבחן מתחיל. במקרים כאלה, חל כלל פשוט: טפלו תחילה בבעיה המתאימה לשיא בעל האמפליטודה הגדולה ביותר. לעתים קרובות, תקלה חמורה אחת (למשל, חוסר יישור חמור) גורמת לבעיות משניות, כגון שחיקה מוגברת של מיסבים או התרופפות מחברים. על ידי סילוק שורש הבעיה, ניתן להפחית משמעותית את ביטוי הפגמים המשניים.

סעיף 4: המלצות מעשיות וצעדים נוספים

לאחר ששלטתם ביסודות פירוש הספקטרום, עשיתם את הצעד הראשון והחשוב ביותר. כעת יש צורך לשלב ידע זה בפרקטיקות התחזוקה היומיומיות שלכם. חלק זה מוקדש לאופן המעבר ממדידות חד-פעמיות לגישה שיטתית וכיצד להשתמש בנתונים שהתקבלו כדי לקבל החלטות מושכלות.

4.1. ממדידה בודדת לניטור: כוחן של מגמות

ספקטרום בודד הוא רק "תמונה קצרה" של מצב המכונה ברגע נתון בזמן. הוא יכול להיות אינפורמטיבי מאוד, אך ערכו האמיתי מתגלה כאשר משווים אותו למדידות קודמות. תהליך זה נקרא ניטור מצב או ניתוח מגמות.

הרעיון פשוט מאוד: במקום לשפוט את מצב המכונה לפי ערכי רטט מוחלטים ("טוב" או "רע"), עוקבים אחר שינויים בערכים אלה לאורך זמן. עלייה איטית והדרגתית באמפליטודה בתדר מסוים מצביעה על בלאי שיטתי, בעוד שקפיצה פתאומית היא אות אזעקה המצביע על התפתחות מהירה של פגם.

טיפ מעשי:

• צור ספקטרום בסיסי: בצעו מדידה יסודית על ציוד חדש, ציוד שתוקן לאחרונה או ציוד שידוע כתקין. שמרו נתונים אלה (ספקטרום וערכים מספריים) בארכיון התוכנית Balanset-1A. זהו "מדד הבריאות" שלכם עבור מכונה זו.
• קביעת מחזוריות: קבעו באיזו תדירות תבצעו מדידות בקרה. עבור ציוד בעל חשיבות קריטית, זה יכול להיות פעם בשבועיים; עבור ציוד עזר, פעם בחודש או רבעון.
• ודא חזרתיות: בכל פעם, בצעו מדידות באותן נקודות, באותם כיוונים, ואם אפשר, באותם תנאי הפעלה של המכונה (עומס, טמפרטורה).
• השוואה וניתוח: לאחר כל מדידה חדשה, יש להשוות את הספקטרום שהתקבל עם קו הבסיס והקודם. יש לשים לב לא רק להופעת שיאים חדשים, אלא גם לעלייה באמפליטודה של שיאים קיימים. עלייה חדה באמפליטודה של כל שיא (למשל, פי שניים בהשוואה למדידה הקודמת) היא איתות אמין לפגם מתפתח, גם אם ערך הרטט המוחלט עדיין נמצא בגבולות המקובלים על פי תקני ISO.

4.2. מתי לאזן ומתי לחפש סיבה אחרת?

המטרה הסופית של אבחון היא לא רק למצוא פגם, אלא לקבל את ההחלטה הנכונה לגבי הפעולות הנדרשות. בהתבסס על ניתוח ספקטרום, ניתן לבנות אלגוריתם קבלת החלטות פשוט ויעיל.

אלגוריתם פעולה המבוסס על ניתוח ספקטרום:

1. השג ספקטרום באיכות גבוהה באמצעות Balanset-1A, רצוי במצב "Charts" (F8), על ידי ביצוע מדידות הן בכיוונים רדיאליים והן בכיוונים ציריים.
2. זהה את השיא בעל האמפליטודה הגדולה ביותר. זה מצביע על הבעיה הדומיננטית שיש לטפל בה תחילה.
3. קבע את סוג התקלה לפי תדירות שיא זה:
   • אם שיא ה-1x שולט: הסיבה הסבירה ביותר היא חוסר איזון.
     פְּעוּלָה: בצע הליך איזון דינמי באמצעות הפונקציונליות של מכשיר Balanset-1A.
   • אם שיא ה-2x שולט (במיוחד אם הוא גבוה בכיוון הצירי): הסיבה הסבירה ביותר היא חוסר כיוון של הציר.
     פְּעוּלָה: האיזון אינו יעיל. יש צורך לעצור את היחידה ולבצע יישור ציר.
   • אם נצפה "יער" של הרמוניות רבות (1x, 2x, 3x,...): הסיבה הסבירה ביותר היא רפיון מכני.
     פְּעוּלָה: בצע בדיקה ויזואלית. בדוק והדק את כל ברגי ההרכבה. בדוק את המסגרת והיסוד לאיתור סדקים.
   • אם שיאים לא סינכרוניים שולטים בתחום התדרים הבינוניים או הגבוהים: הסיבה הסבירה ביותר היא פגם במיסב הגלגול.
     פְּעוּלָה: בדוק את חומר הסיכה ביחידת המיסב. התחל לתכנן את החלפת המיסב. הגבר את תדירות הניטור של יחידה זו כדי לעקוב אחר קצב התפתחות הפגמים.
   • אם תדר רשת ההילוכים (GMF) עם פסי צד שולט: הסיבה הסבירה ביותר היא פגם בגיר.
     פְּעוּלָה: בדוק את מצב השמן בתיבת ההילוכים. קבע בדיקה של תיבת ההילוכים כדי להעריך בלאי או נזק לשיניים.

אלגוריתם פשוט זה מאפשר מעבר מניתוח מופשט לפעולות תחזוקה קונקרטיות וממוקדות, שהיא המטרה הסופית של כל עבודת האבחון.

סיכום

למכשיר Balanset-1A, שתוכנן במקור ככלי ייעודי לאיזון, פוטנציאל גדול משמעותית. היכולת להשיג ולהציג ספקטרום רטט הופכת אותו למנתח רטט רב עוצמה ברמת כניסה. מאמר זה נועד לגשר בין יכולות התפעול של המכשיר המתוארות במדריך לבין הידע הבסיסי הדרוש לפירוש הנתונים שהתקבלו מפגישות ניתוח הרטט שלכם.

שליטה במיומנויות בסיסיות בניתוח ספקטרום אינה רק לימוד תיאוריה, אלא רכישת כלי מעשי להגברת יעילות עבודתך. הבנת האופן שבו תקלות שונות - חוסר איזון, חוסר יישור, רפיון ופגמי מיסב - מתבטאות כ"טביעות אצבע" ייחודיות על ספקטרום הרטט מאפשרת לך להסתכל לתוך מכונה פועלת מבלי לפרק אותה.

נקודות מפתח מהמדריך הזה:

• רטט הוא מידע. כל שיא בספקטרום נושא מידע על תהליך ספציפי המתרחש במנגנון.
• FFT הוא המתרגם שלך. טרנספורמציית פורייה מהירה מתרגמת את השפה המורכבת והכאוטית של הוויברציה לשפה פשוטה ומובנת של תדרים ואמפליטודות.
• אבחון הוא זיהוי תבניות. על ידי לימוד זיהוי דפוסים ספקטרליים אופייניים לפגמים עיקריים, ניתן לקבוע במהירות ובדייקנות את שורש הרעידה המוגברת.
• מגמות חשובות יותר מערכים מוחלטים. ניטור והשוואה שוטפים של נתונים עדכניים עם נתוני בסיס הם הבסיס לגישה ניבויית, המאפשרת זיהוי בעיות בשלב המוקדם ביותר.

הדרך להפוך לאנליסט ויברציות בטוח ומיומן דורשת זמן ותרגול. אל תפחדו להתנסות, לאסוף נתונים מציוד מגוון וליצור ספרייה משלכם של "ספקטרום בריאות" ו"ספקטרום מחלות". מדריך זה סיפק לכם מפה ומצפן. השתמשו ב-Balanset-1A לא רק כדי "לטפל" בתסמינים על ידי איזון, אלא גם כדי לבצע "אבחון" מדויק. גישה זו תאפשר לכם להגדיל משמעותית את אמינות הציוד שלכם, להפחית את מספר כיבויי החירום ולעבור לרמת תחזוקה חדשה באיכותה.