Анализа вибрација помоћу Balanset-1A: Водич за почетнике за спектралну дијагностику

Увод: Од балансирања до дијагностике — Откључавање пуног потенцијала вашег анализатора вибрација

Уређај Balanset-1A је првенствено познат као ефикасан алат за динамичко балансирање. Међутим, његове могућности се протежу далеко даље од тога, што га чини моћним и приступачним анализатором вибрација. Опремљен осетљивим сензорима и софтвером за спектралну анализу брзом Фуријеовом трансформацијом (FFT), Balanset-1A је одличан инструмент за свеобухватну анализу вибрација. Овај водич премошћује празнину коју је оставио званични приручник, објашњавајући шта подаци о вибрацијама откривају о здрављу машине.

Овај водич је структуриран секвенцијално како би вас водио од основа до практичне примене:

• Одељак 1 ће поставити теоријске основе, једноставно и јасно објашњавајући шта је вибрација, како функционише спектрална анализа (FFT) и који су спектрални параметри кључни за дијагностичара.
• У одељку 2 биће дата упутства корак по корак за добијање висококвалитетних и поузданих вибрационих спектара коришћењем уређаја Balanset-1A у различитим режимима, фокусирајући се на практичне нијансе које нису описане у стандардном упутству.
• Одељак 3 је срж чланка. Овде ће бити детаљно анализирани „отиси прстију“ — карактеристични спектрални знаци најчешћих кварова: неуравнотеженост, неусклађеност, механичка лабавост и дефекти лежајева.
• Одељак 4 ће интегрисати стечено знање у јединствени систем, нудећи практичне препоруке за спровођење мониторинга и једноставан алгоритам за доношење одлука.

Савладавањем материјала у овом чланку, моћи ћете да користите Balanset-1A не само као уређај за балансирање, већ и као пуноправни дијагностички комплекс почетног нивоа, што вам омогућава да рано идентификујете проблеме, спречите скупе незгоде и значајно повећате поузданост ваше опреме у раду.

Одељак 1: Основе вибрација и спектралне анализе (FFT)

1.1. Шта је вибрација и зашто је важна?

Било која ротирајућа опрема, било да је то пумпа, вентилатор или електромотор, ствара вибрације током рада. Вибрација је механичко осциловање машине или њених појединачних делова у односу на њихов равнотежни положај. У идеалном, потпуно функционалном стању, машина генерише низак и стабилан ниво вибрација — то је њена нормална „бука при раду“. Међутим, како се појављују и развијају кварови, ова вибрациона позадина почиње да се мења.

Вибрација је одговор структуре механизма на цикличне побудне силе. Извори ових сила могу бити веома разноврсни:

• Центрифугална сила услед неравнотеже ротора: Настаје због неравномерне расподеле масе у односу на осу ротације. То је такозвана „тешка тачка“, која током ротације ствара силу која се преноси на лежајеве и кућиште машине.
• Силе повезане са геометријским нетачностима: Неусклађеност спојених вратила, савијање вратила, грешке у профилима зубаца мењача — све то ствара цикличне силе које узрокују вибрације.
• Аеродинамичке и хидродинамичке силе: Јављају се током ротације импелера у вентилаторима, уређајима за одвод дима, пумпама и турбинама.
• Електромагнетне силе: Карактеристично за електромоторе и генераторе и може бити узроковано, на пример, асиметријом намотаја или присуством кратких спојених намотаја.

Сваки од ових извора ствара вибрације са јединственим карактеристикама. Зато је анализа вибрација тако моћан дијагностички алат. Мерењем и анализом вибрација не можемо само рећи да „машина јако вибрира“, већ и, са високим степеном вероватноће, утврдити основни узрок. Ова напредна дијагностичка могућност је неопходна за сваки модерни програм одржавања.

1.2. Од временског сигнала до спектра: Једноставно објашњење БФТ-а

Сензор вибрација (акцелерометар), инсталиран на кућишту лежаја, претвара механичке осцилације у електрични сигнал. Ако се овај сигнал прикаже на екрану као функција времена, добијамо временски сигнал или таласни облик. Овај графикон приказује како се амплитуда вибрација мења у сваком тренутку.

За једноставан случај, као што је чиста неравнотежа, временски сигнал ће изгледати као глатки синусоид. Међутим, у стварности, на машину скоро увек делује неколико побудних сила истовремено. Као резултат тога, временски сигнал је сложена, наизглед хаотична крива, из које је практично немогуће извући корисне дијагностичке информације.

Ту у помоћ долази математички алат — брза Фуријеова трансформација (БФТ). Може се замислити као магична призма за вибрационе сигнале.

Замислите да је сложени временски сигнал сноп беле светлости. Нама делује јединствено и неразлучиво. Али када овај сноп прође кроз стаклену призму, он се разлаже на своје саставне боје - црвену, наранџасту, жуту и тако даље, формирајући дугу. FFT ради исто са вибрационим сигналом: узима сложену криву из временског домена и разлаже је на једноставне синусоидне компоненте, од којих свака има своју фреквенцију и амплитуду.

Резултат ове трансформације је приказан на графикону који се назива вибрациони спектар. Спектар је главни радни алат за свакога ко врши анализу вибрација. Он вам омогућава да видите шта је скривено у временском сигналу: које „чисте“ вибрације чине укупну буку машине.

1.3. Кључни параметри спектра које треба разумети

Спектар вибрација који ћете видети на екрану Balanset-1A у режимима „Виброметар“ или „Дијаграми“ има две осе, чије је разумевање апсолутно неопходно за дијагностику.

Хоризонтална оса (X): Фреквенција

Ова оса показује колико често се осцилације јављају и мери се у херцима (Hz). 1 Hz је једна комплетна осцилација у секунди. Фреквенција је директно повезана са извором вибрација. Различите механичке и електричне компоненте машине генеришу вибрације на својим карактеристичним, предвидљивим фреквенцијама. Знајући фреквенцију на којој се примећује висок врх вибрација, можемо идентификовати кривца — одређену јединицу или квар.

Ротациона фреквенција (1x): Ово је најважнија фреквенција у свим вибрационим дијагностикама. Она одговара брзини ротације вратила машине. На пример, ако се вратило мотора окреће брзином од 3000 обртаја у минути (rpm), његова фреквенција ротације биће: f = 3000 rpm / 60 s/min = 50 Hz. Ова фреквенција је означена као 1x. Она служи као референтна тачка за идентификацију многих других дефеката.

Вертикална оса (Y): Амплитуда

Ова оса приказује интензитет или јачину вибрација на свакој специфичној фреквенцији. У уређају Balanset-1A, амплитуда се мери у милиметрима у секунди (mm/s), што одговара средњој квадратној (RMS) вредности брзине вибрација. Што је виши врх у спектру, то је више енергије вибрација концентрисано на тој фреквенцији и, по правилу, то је озбиљнији повезани дефект.

Хармоници

Хармоници су фреквенције које су целобројни вишекратници основне фреквенције. Најчешће, основна фреквенција је ротациона фреквенција 1x. Дакле, њени хармоници ће бити: 2x (други хармоник) = 2×1x, 3x (трећи хармоник) = 3×1x, 4x (четврти хармоник) = 4×1x, и тако даље. Присуство и релативна висина хармоника носе кључне дијагностичке информације. На пример, чиста неуравнотеженост се манифестује углавном на 1x са веома ниским хармоницима. Међутим, механичка лабавост или неусклађеност вратила генеришу читаву „шуму“ високих хармоника (2x, 3x, 4x,...). Анализом односа амплитуда између 1x и његових хармоника, могу се разликовати различите врсте кварова.

Одељак 2: Добијање вибрационог спектра коришћењем Balanset-1A

Квалитет дијагностике директно зависи од квалитета почетних података. Нетачна мерења могу довести до погрешних закључака, непотребних поправки или, обрнуто, до превиђања развојног дефекта. Овај одељак пружа практичан водич за прикупљање тачних и поновљивих података помоћу вашег уређаја.

2.1. Припрема за мерења: Кључ тачних података

Пре повезивања каблова и покретања програма, мора се обратити пажња на исправну инсталацију сензора. Ово је најважнија фаза, која одређује поузданост свих накнадних анализа.

Начин монтаже: Balanset-1A долази са магнетним постољима сензора. Ово је згодан и брз метод монтаже, али за његову ефикасност потребно је поштовати неколико правила. Површина на тачки мерења мора бити:

• Чисто: Уклоните прљавштину, рђу и љуштећу се боју.
• Равна: Сензор мора бити у равни са целом површином магнета. Не постављајте га на заобљене површине или главе вијака.
• Масивно: Тачка мерења треба да буде део носеће структуре машине (нпр. кућиште лежаја), а не танки заштитни поклопац или расхладно ребро.

За стационарно праћење или за постизање максималне тачности на високим фреквенцијама, препоручује се употреба навојног споја (клинка) ако то дизајн машине дозвољава.

Локација: Силе које настају током рада ротора преносе се на кућиште машине преко лежајева. Стога је најбоље место за постављање сензора кућишта лежајева. Покушајте да поставите сензор што ближе лежају како бисте мерили вибрације са минималним изобличењем.

Смер мерења: Вибрација је тродимензионални процес. За потпуну слику стања машине, мерења треба извршити у три правца:

• Радијално хоризонтално (H): Нормално на осу вратила, у хоризонталној равни.
• Радијални вертикал (V): Нормално на осу вратила, у вертикалној равни.
• Аксијално (А): Паралелно са осом вратила.

По правилу, крутост структуре у хоризонталном смеру је мања него у вертикалном, тако да је амплитуда вибрација у хоризонталном смеру често највећа. Због тога се хоризонтални смер често бира за почетну процену. Међутим, аксијалне вибрације носе јединствене информације, критично важне за дијагностиковање дефеката као што је неусклађеност вратила.

Балансет-1А је двоканални уређај, који се у упутству првенствено разматра из перспективе балансирања у две равни. Међутим, за дијагностику, ово отвара много шире могућности. Уместо мерења вибрација на два различита лежаја, оба сензора могу бити повезана на исту јединицу лежаја, али у различитим смеровима. На пример, канал сензора 1 може бити инсталиран радијално (хоризонтално), а канал сензора 2 аксијално. Истовремено снимање спектара у два смера омогућава тренутно поређење аксијалних и радијалних вибрација, што је стандардна техника у професионалној дијагностици за поуздано откривање неусклађености. Ова метода значајно проширује дијагностичке могућности уређаја, превазилазећи оно што је описано у упутству.

2.2. Корак по корак: Коришћење режима „Виброметар“ (F5) за брзу процену

Овај режим је дизајниран за оперативну контролу главних параметара вибрација и идеалан је за брзу процену стања машине „на лицу места“. Поступак за добијање спектра у овом режиму је следећи:

1. Повежите сензоре: Инсталирајте сензоре вибрација на одабраним тачкама и повежите их са улазима X1 и X2 мерне јединице. Повежите ласерски тахометар са улазом X3 и причврстите рефлектујући маркер на вратило.
2. Покрените програм: У главном прозору програма Balanset-1A кликните на дугме „F5 - Vibration Meter“.
3. Отвориће се радни прозор (сл. 7.4 у упутству). У његовом горњем делу биће приказане дигиталне вредности: укупне вибрације (V1s), вибрације на ротационој фреквенцији (V1o), фаза (F1) и брзина ротације (N rev).
4. Покрените мерење: Кликните на дугме „F9 - Покрени“. Програм ће почети да прикупља и приказује податке у реалном времену.
5. Анализирајте спектар: На дну прозора налази се графикон „Спектар вибрација - канал 1 и 2 (mm/s)“. То је спектар вибрација. Хоризонтална оса приказује фреквенцију у Hz, а вертикална оса приказује амплитуду у mm/s.

Овај режим омогућава прву, најважнију дијагностичку проверу, препоручену чак и у приручнику за балансирање. Упоредите вредности V1s (укупне вибрације) и V1o (вибрације на фреквенцији обртања 1x).

• Ако је V1s≈V1o, то значи да је већина вибрационе енергије концентрисана на ротационој фреквенцији. Главни узрок вибрација је највероватније неуравнотеженост.
• Ако је V1s≫V1o, то указује да је значајан део вибрација узрокован другим изворима (неусклађеност, лабавост, дефекти лежајева итд.). У овом случају, једноставно балансирање неће решити проблем и неопходна је дубља анализа спектра.

2.3. Корак по корак: Коришћење режима „Графикони“ (F8) за детаљну анализу

За озбиљну дијагностику која захтева детаљнији преглед спектра, режим „Графикони“ је знатно бољи. Он пружа већи и информативнији графикон, што олакшава идентификацију врхова и анализу њихове структуре. Поступак за добијање спектра у овом режиму:

1. Повежите сензоре на исти начин као за режим „Виброметар“.
2. Режим покретања: У главном прозору програма кликните на дугме „F8 - Графикони“.
3. Изаберите тип графикона: У отвореном прозору (слика 7.19 у упутству), на врху ће се налазити ред дугмади. Кликните на „F5-Спектар (Hz)“.
4. Отвориће се прозор за анализу спектра (слика 7.23 у упутству). Горњи део ће приказивати временски сигнал, а доњи, главни део, спектар вибрација.
5. Покрените мерење: Кликните на дугме „F9-Покрени“. Уређај ће извршити мерење и направити детаљне графиконе.

Спектар добијен у овом режиму је много погоднији за анализу. Можете јасније видети врхове на различитим фреквенцијама, проценити њихову висину и идентификовати хармонијске серије. Овај режим се препоручује за дијагностиковање кварова описаних у следећем одељку.

Одељак 3: Дијагностика типичних кварова помоћу вибрационих спектара (до 1000 Hz)

Овај одељак је практична срж водича. Овде ћемо научити да читамо спектре и да их повежемо са специфичним механичким проблемима. Ради лакшег сналажења и брзе оријентације у овој области, главни дијагностички индикатори су сумирани у консолидованој табели. Она ће послужити као брза референца при анализи стварних података.

Табела 3.1: Резиме дијагностичких индикатора

Расед	Примарни спектрални потпис	Типични хармоници	Notes
Неравнотежа	Висока амплитуда на 1× ротационој фреквенцији	Ниско	Радијална вибрација доминира. Амплитуда се повећава квадратично са брзином.
Неусклађеност	Висока амплитуда на 2× ротационој фреквенцији	1×, 3×, 4×	Често праћено аксијалним вибрацијама.
Механичка лабавост	Вишеструки хармоници 1× („шума“ хармоника)	1×, 2×, 3×, 4×, 5×...	Субхармоници (0,5×, 1,5×) могу се појавити на 1/2x, 3/2x итд. због пукотина.
Дефект лежаја	Врхови на несинхроним фреквенцијама (BPFO, BPFI, итд.)	Вишеструки хармоници фреквенција дефекта	Често видљиво као бочне траке око врхова. Звучи као „шум“ у високофреквентном опсегу.
Дефект мреже зупчаника	Висока фреквенција зупчастог споја (GMF) и његови хармоници	Бочне траке око GMF-а на 1x	Указује на хабање, оштећење зуба или ексцентричност.

Затим ћемо детаљно размотрити сваки од ових недостатака.

3.1. Неуравнотеженост: Најчешћи проблем

Физички узрок: Неуравнотеженост настаје када се центар масе ротирајућег дела (ротора) не поклапа са његовом геометријском осом ротације. Ово ствара „тешку тачку“ која током ротације генерише центрифугалну силу која делује у радијалном правцу и преноси се на лежајеве и темељ.

Спектрални потписи: Главни знак је врх високе амплитуде строго на ротационој фреквенцији (1x). Вибрација је претежно радијална. Постоје две главне врсте неравнотеже:

Статичка неравнотежа (једна раван)

Опис спектра: Спектром у потпуности доминира један врх на основној ротационој фреквенцији (1x). Вибрација је синусоидна, са минималном енергијом на осталим фреквенцијама.

Кратак опис спектралних компоненти: Првенствено јака 1x компонента ротационе фреквенције. Мало или нимало виших хармоника (чист 1x тон).

Кључна карактеристика: Велика амплитуда од 1x у свим радијалним правцима. Вибрација на оба лежаја је у фази (нема фазне разлике између два краја). Често се примећује фазни помак од приближно 90° између хоризонталних и вертикалних мерења на истом лежају.

Динамички дисбаланс (две равни / пар)

Опис спектра: Спектар такође показује доминантан врх фреквенције који се јавља једном по обртају (1x), сличан статичком дисбалансу. Вибрација је на брзини ротације, без значајног садржаја виших фреквенција ако је дисбаланс једини проблем.

Кратак опис спектралних компоненти: Доминантна компонента 1x RPM (често са „љуљањем“ или колебањем ротора). Виши хармоници су генерално одсутни осим ако нису присутни други кварови.

Кључна карактеристика: 1x вибрација на сваком лежају је ван фазе — постоји фазна разлика од око 180° између вибрација на два краја ротора (што указује на неуравнотеженост пара). Јак 1x врх са овим фазним односом је знак динамичке неуравнотежености.

Шта треба урадити: Ако спектар указује на неуравнотеженост, мора се извршити поступак балансирања. За статичку неуравнотеженост довољно је балансирање у једној равни (одељак 7.4 приручника), за динамичку неуравнотеженост — балансирање у две равни (одељак 7.5 приручника).

3.2. Неусклађеност вратила: Скривена претња

Физички узрок: Неусклађеност се јавља када се осе ротације два спојена вратила (нпр. вратило мотора и вратило пумпе) не поклапају. Када се неусклађена вратила окрећу, у спојници и лежајевима настају цикличне силе, што узрокује вибрације.

Паралелно неусклађење (офсет вратила)

Опис спектра: Спектар вибрација показује повишену енергију на основном тону (1x) и његовим хармоницима 2x и 3x, посебно у радијалном правцу. Типично, 1x компонента је доминантна са присутним неусклађењем, праћена значајном 2x компонентом.

Кратак опис спектралних компоненти: Садржи значајне врхове на фреквенцијама ротације вратила од 1x, 2x и 3x. Они се претежно јављају код мерења радијалних вибрација (окидано на вратило).

Кључна карактеристика: Високе вибрације од 1x и 2x у радијалном смеру су индикативне. Често се примећује фазна разлика од 180° између мерења радијалних вибрација на супротним странама спојнице, што је разликује од чистог дисбаланса.

Угаоно неусклађење (коса вратила)

Опис спектра: Фреквентни спектар показује јаке хармонике брзине вратила, посебно истакнуту компоненту брзине рада од 2x поред 1x. Појављују се вибрације на 1x, 2x (а често и 3x), при чему су аксијалне (дуж вратила) вибрације значајне.

Кратак опис спектралних компоненти: Значајни врхови на брзини рада већој од 1x и 2x (а понекад и 3x). Компонента 2x је често једнако велика или већа од 1x. Ове фреквенције су изражене у спектру аксијалних вибрација (дуж осе машине).

Кључна карактеристика: Релативно висока амплитуда другог хармоника (2x) у поређењу са 1x, комбинована са јаким аксијалним вибрацијама. Аксијална мерења са обе стране спојнице су 180° ван фазе, што је карактеристичан знак угаоног неусклађености.

Шта треба урадити: Балансирање овде неће помоћи. Зауставите јединицу и извршите поступак поравнања вратила користећи специјализоване алате.

3.3. Механичка лабавост: „Звецкање“ у машини

Физички узрок: Овај дефект је повезан са губитком крутости у структурним спојевима: лабави вијци, пукотине у темељу, повећани зазори у седиштима лежајева. Због зазора долази до удара, формирајући карактеристичан образац вибрација.

Механичка лабавост (лабавост компоненте)

Description: Спектар је богат фреквентним компонентама брзине ротације. Појављује се широк опсег целобројних вишекратника броја 1x (од 1x до виших редова, као што је ~10x) са значајним амплитудама. У неким случајевима могу се појавити и субхармоничке фреквенције (нпр. 0,5x).

Спектралне компоненте: Доминантне су вишеструке фреквентне компоненте брзине ротације (1x, 2x, 3x ... до ~10x). Понекад могу бити присутне и делимичне (полуцелобројне) фреквентне компоненте на 1/2x, 3/2x итд. због поновљених удара.

Кључна карактеристика: Карактеристична „низа врхова“ у спектру — бројни равномерно распоређени врхови на фреквенцијама које су целобројни вишекратници брзине ротације. Ово указује на губитак крутости или неправилно склапање делова што узрокује поновљене ударе. Присуство многих хармоника (и могуће полуцелобројних субхармоника) је кључни индикатор.

Структурна лабавост (лабавост основе/монтажних елемената)

Description: У спектру вибрација, вибрације на основној или двострукој ротационој фреквенцији често доминирају. Обично се врх појављује на 1x и/или 2x. Виши хармоници (изнад 2x) обично имају много мање амплитуде у поређењу са овим главним.

Спектралне компоненте: Претежно приказује фреквентне компоненте при брзинама вратила 1x и 2x. Остали хармоници (3x, 4x, итд.) су обично одсутни или су безначајни. Компонента 1x или 2x може доминирати у зависности од врсте лабавости (нпр. један удар по обртају или два удара по обртају).

Кључна карактеристика: Приметно високи врхови на 1x или 2x (или оба) у односу на остатак спектра, што указује на лабавост лежајева или структуре. Вибрација је јача у вертикалном смеру ако је машина лабаво монтирана. Један или два доминантна врха нижег реда са малим бројем хармоника вишег реда карактеристични су за лабавост конструкције или темеља.

Шта треба урадити: Неопходан је темељан преглед јединице. Проверите све доступне вијке за причвршћивање (лежајеве, кућиште). Прегледајте оквир и темељ да ли има пукотина. Ако постоји унутрашња лабавост (нпр. седиште лежаја), може бити потребно растављање јединице.

3.4. Дефекти котрљајућих лежајева: Рано упозоравање

Физички узрок: Појава дефеката (јамица, одломака, хабања) на површинама за котрљање (унутрашњи прстен, спољашњи прстен, котрљајући елементи) или на кавезу. Сваки пут када котрљајући елемент пређе преко дефекта, јавља се кратак ударни импулс. Ови импулси се понављају на специфичној фреквенцији карактеристичној за сваки елемент лежаја.

Спектрални потписи: Дефекти лежајева се јављају као врхови на несинхроним фреквенцијама, тј. на фреквенцијама које нису целобројни умножци фреквенције ротације (1x). Ове фреквенције (BPFO - фреквенција дефекта спољашњег трка, BPFI - унутрашњи трк, BSF - котрљајући елемент, FTF - кавез) зависе од геометрије лежаја и брзине ротације. За почетника у дијагностици није потребно израчунавати њихове тачне вредности. Главно је научити да препозна њихово присуство у спектру.

Дефект спољашњег трка

Опис спектра: Спектар вибрација показује низ врхова који одговарају фреквенцији дефекта спољашњег трна и његовим хармоницима. Ови врхови су обично на вишим фреквенцијама (не целобројним умношцима обртаја вратила) и указују на сваки пут када котрљајући елемент пређе преко дефекта спољашњег трна.

Кратак опис спектралних компоненти: Присутни су вишеструки хармоници фреквенције проласка куглице спољашњег трна (BPFO). Типично, 8–10 хармоника BPFO може се посматрати у спектру за изражен квар спољашњег трна. Размак између ових врхова једнак је BPFO (карактеристична фреквенција одређена геометријом лежаја и брзином).

Кључна карактеристика: Изражен низ врхова на BPFO и његовим узастопним хармоницима је карактеристичан. Присуство бројних равномерно распоређених високофреквентних врхова (BPFO, 2xBPFO, 3xBPFO, ...) јасно указује на дефект спољашњег лежаја.

Дефект унутрашњег трка

Опис спектра: Спектар за квар унутрашњег трка показује неколико истакнутих врхова на фреквенцији дефекта унутрашњег трка и његовим хармоницима. Поред тога, сваки од ових врхова фреквенције квара је обично праћен врховима бочних појаса размакнутим на фреквенцији брзине вожње (1x).

Кратак опис спектралних компоненти: Садржи више хармоника фреквенције проласка куглице унутрашњег трна (BPFI), често реда величине 8–10 хармоника. Карактеристично је да су ови BPFI врхови модулисани бочним опсезима на ±1x обртаја у минути — што значи да се поред сваког BPFI хармоника појављују мањи бочни врхови, одвојени од главног врха за количину једнаку фреквенцији ротације вратила.

Кључна карактеристика: Карактеристични знак је присуство хармоника фреквенције дефекта унутрашњег трна (BPFI) са бочним појасом. Бочни појаси распоређени на нивоу брзине вратила око BPFI хармоника указују на то да се дефект унутрашњег трна оптерећује једном по обртају, што потврђује проблем са унутрашњим трном, а не са спољашњим трном.

Дефект котрљајућег елемента (куглица/ваљак)

Опис спектра: Дефект котрљајућег елемента (куглице или ваљка) производи вибрације на фреквенцији обртања котрљајућег елемента и његовим хармоницима. Спектар ће показати низ врхова који нису целобројни умножци брзине вратила, већ умножци фреквенције обртања куглице/ваљка (BSF). Један од ових хармонијских врхова је често знатно већи од осталих, што одражава колико је котрљајућих елемената оштећено.

Кратак опис спектралних компоненти: Врхови на основној фреквенцији дефекта котрљајућег елемента (BSF) и његовим хармоницима. На пример, појавиће се BSF, 2xBSF, 3xBSF итд. Приметно је да амплитудски образац ових врхова може указивати на број оштећених елемената - нпр. ако је други хармоник највећи, то може сугерисати да две куглице/ваљци имају одломке. Често, ово прати и извесна вибрација на фреквенцијама квара трљајућег елемента, јер оштећење котрљајућег елемента обично доводи до оштећења трљајућег елемента.

Кључна карактеристика: Присуство низа врхова размакнутих фреквенцијом ротације елемента лежаја (BSF), а не фреквенцијом ротације вратила, указује на дефект котрљајућег елемента. Посебно висока амплитуда N-тог хармоника BSF-а често указује на оштећење N елемената (нпр. веома висок врх 2xBSF може указивати на две куглице са дефектима).

Дефект кавеза (кавез лежаја / FTF)

Опис спектра: Дефект кавеза (сепаратора) у котрљајућем лежају доводи до вибрација на фреквенцији обртања кавеза – основној фреквенцији низа (FTF) – и њеним хармоницима. Ове фреквенције су обично субсинхроне (испод брзине вратила). Спектар ће показати врхове на FTF, 2xFTF, 3xFTF итд., а често и извесну интеракцију са другим фреквенцијама лежајева због модулације.

Кратак опис спектралних компоненти: Нискофреквентни врхови који одговарају фреквенцији ротације кавеза (FTF) и њеним целобројним умножцима. На пример, ако је FTF ≈ 0,4x брзине вратила, можете видети врхове на ~0,4x, ~0,8x, ~1,2x итд. У многим случајевима, дефект кавеза коегзистира са дефектима трке, тако да FTF може модулирати сигнале дефекта трке, производећи фреквенције збира/разлике (бочне опсеге око фреквенција трке).

Кључна карактеристика: Један или више субхармонијских врхова (испод 1x) који су поравнати са брзином ротације кавеза лежаја (FTF) указују на проблем са кавезом. Ово се често појављује заједно са другим индикацијама квара лежаја. Кључни знак је присуство FTF-а и његових хармоника у спектру, што је иначе неуобичајено осим ако кавез не откаже.

Шта треба урадити: Појава фреквенција лежајева је позив на акцију. Потребно је интензивирати праћење ове јединице, проверити стање подмазивања и што пре почети са планирањем замене лежајева.

3.5. Кварови зупчаника

Ексцентричност зупчаника / Савијено вратило

Опис спектра: Ова грешка узрокује модулацију вибрација зупчаника. У спектру, врх фреквенције зупчаника (GMF) је окружен врховима бочних појаса распоређеним на фреквенцији ротације вратила зупчаника (1x обртаји зупчаника у минути). Често је и сопствена вибрација зупчаника од 1x брзине рада такође повишена због ефекта ексцентричности сличног неуравнотежености.

Кратак опис спектралних компоненти: Приметно повећање амплитуде на фреквенцији мреже зупчаника и његовим нижим хармоницима (нпр. 1x, 2x, 3x GMF). Јасне бочне траке се појављују око GMF-а (а понекад и око његових хармоника) у интервалима једнаким 1x брзини ротације погођеног зупчаника. Присуство ових бочних трака указује на амплитудску модулацију фреквенције мреже ротацијом зупчаника.

Кључна карактеристика: Фреквенција захвата зупчаника са израженим бочним тракама на фреквенцији зупчаника већој од 1x је карактеристична особина. Овај образац бочних трака (врхови подједнако распоређени око GMF-а брзином рада) снажно указује на ексцентричност зупчаника или савијено вратило зупчаника. Поред тога, основна вибрација зупчаника (1x) може бити већа од нормалне.

Трошење или оштећење зубаца зупчаника

Опис спектра: Кварови зубаца зупчаника (као што су истрошени или поломљени зуби) доводе до повећања вибрација на фреквенцији захвата зупчаника и његових хармоника. Спектар често показује вишеструке врхове GMF-а (1xGMF, 2xGMF, итд.) високе амплитуде. Поред тога, бројне бочне фреквенције се појављују око ових врхова GMF-а, размакнуте фреквенцијом ротације вратила. У неким случајевима, може се приметити и побуђивање природних фреквенција зупчаника (резонанција) бочним опсезима.

Кратак опис спектралних компоненти: Повишени врхови на фреквенцији захватања зупчаника (фреквенција захватања зубаца) и његовим хармоницима (на пример, 2xGMF). Око сваког главног GMF хармоника постоје врхови бочних појаса раздвојени брзином рада од 1x. Број и величина бочних појаса око 1x, 2x, 3x GMF компоненти имају тенденцију повећања са тежином оштећења зубаца. У тешким случајевима, могу се појавити додатни врхови који одговарају резонантним фреквенцијама зупчаника (са сопственим бочним појасевима).

Кључна карактеристика: Вишеструки хармоници фреквенције мреже зупчаника високе амплитуде праћени густим бочним појасевима су обележје. Ово указује на неправилан пролаз зубаца услед хабања или поломљеног зубаца. Јако истрошен или оштећен зупчаник ће показати опсежне бочне појасеве (у интервалима брзине од 1x зупчаника) око врхова фреквенције мреже, што га разликује од здравог зупчаника (који би имао чистији спектар концентрисан на GMF-у).

Шта треба урадити: Појава фреквенција повезаних са зупчастим механизмима захтева пажљивију пажњу. Препоручује се провера стања уља у мењачу на металне честице и заказивање прегледа мењача ради процене хабања или оштећења зубаца.

Важно је разумети да у реалним условима машине ретко пате од само једног квара. Врло често, спектар је комбинација знакова неколико дефеката, као што су неуравнотеженост и неусклађеност. Ово може бити збуњујуће за почетника у дијагностици. У таквим случајевима важи једноставно правило: прво се обратите проблему који одговара врху са највећом амплитудом. Често, један озбиљан квар (нпр. озбиљно неусклађеност) узрокује секундарне проблеме, као што су повећано хабање лежајева или отпуштање причвршћивача. Елиминисањем основног узрока можете значајно смањити манифестацију секундарних дефеката.

Одељак 4: Практичне препоруке и следећи кораци

Након што сте савладали основе интерпретације спектра, направили сте први и најважнији корак. Сада је неопходно да ово знање интегришете у своју свакодневну праксу одржавања. Овај одељак је посвећен томе како прећи са једнократних мерења на систематски приступ и како користити добијене податке за доношење информисаних одлука.

4.1. Од појединачног мерења до праћења: Моћ трендова

Један спектар је само „снимак“ стања машине у датом тренутку. Може бити веома информативан, али његова права вредност се открива када се упореди са претходним мерењима. Овај процес се назива праћење стања или анализа тренда.

Идеја је веома једноставна: уместо да процењујете стање машине на основу апсолутних вредности вибрација („добро“ или „лоше“), пратите како се те вредности мењају током времена. Споро, постепено повећање амплитуде на одређеној фреквенцији указује на систематско хабање, док је нагли скок сигнал за узбуну који указује на брзи развој дефекта.

Практични савет:

• Направите основни спектар: Спроведите темељно мерење на новој, недавно поправљеној или опреми за коју се зна да је исправна. Сачувајте ове податке (спектре и нумеричке вредности) у архиви програма Balanset-1A. Ово је ваш „референтни показатељ здравља“ за ову машину.
• Успоставити периодичност: Одредите колико често ћете вршити контролна мерења. За критично важну опрему, то може бити једном у две недеље; за помоћну опрему, једном месечно или квартално.
• Обезбедите поновљивост: Мерења сваки пут вршите на истим тачкама, у истим правцима и, ако је могуће, под истим условима рада машине (оптерећење, температура).
• Упореди и анализирај: Након сваког новог мерења, упоредите добијени спектар са основним и претходним. Обратите пажњу не само на појаву нових врхова већ и на повећање амплитуде постојећих. Нагло повећање амплитуде било ког врха (нпр. два пута у односу на претходно мерење) је поуздан сигнал развоја дефекта, чак и ако је апсолутна вредност вибрација и даље у прихватљивим границама према ISO стандардима.

4.2. Када треба уравнотежити, а када тражити други узрок?

Крајњи циљ дијагностике није само проналажење дефекта, већ доношење исправне одлуке о потребним акцијама. На основу анализе спектра може се изградити једноставан и ефикасан алгоритам за доношење одлука.

Алгоритам акције заснован на анализи спектра:

1. Добијте висококвалитетни спектар користећи Balanset-1A, пожељно у режиму „Charts“ (F8), мерењем у радијалном и аксијалном правцу.
2. Идентификујте врх са највећом амплитудом. Он указује на доминантан проблем који треба прво решити.
3. Одредите врсту квара на основу фреквенције овог врха:
   • Ако 1x врх доминира: Највероватнији узрок је неравнотежа.
     Акција: Извршите поступак динамичког балансирања користећи функционалност уређаја Balanset-1A.
   • Ако 2x врх доминира (посебно ако је висок у аксијалном правцу): Највероватнији узрок је неусклађеност вратила.
     Акција: Балансирање је неефикасно. Потребно је зауставити јединицу и извршити поравнање вратила.
   • Ако се посматра „шума“ од многих хармоника (1x, 2x, 3x,...): Највероватнији узрок је механичка лабавост.
     Акција: Извршите визуелни преглед. Проверите и затегните све монтажне вијке. Прегледајте оквир и темељ да ли постоје пукотине.
   • Ако несинхрони врхови доминирају у средњем или високофреквентном опсегу: Највероватнији узрок је квар ваљкастог лежаја.
     Акција: Проверите подмазивање у јединици лежаја. Почните са планирањем замене лежаја. Повећајте учесталост праћења ове јединице како бисте пратили брзину развоја кварова.
   • Ако доминира фреквенција мреже зупчаника (GMF) са бочним опсезима: Највероватнији узрок је квар мењача.
     Акција: Проверите стање уља у мењачу. Закажите преглед мењача како бисте проценили хабање или оштећење зубаца.

Овај једноставан алгоритам омогућава прелазак са апстрактне анализе на конкретне, циљане акције одржавања, што је крајњи циљ свих дијагностичких радова.

Conclusion

Уређај Balanset-1A, првобитно дизајниран као специјализовани алат за балансирање, има знатно већи потенцијал. Могућност добијања и приказивања вибрационих спектара трансформише га у моћан анализатор вибрација почетног нивоа. Овај чланак је требало да буде мост између оперативних могућности уређаја описаног у упутству и фундаменталних знања неопходних за тумачење добијених података из ваших сесија анализе вибрација.

Савладавање основних вештина анализе спектра није само учење теорије, већ стицање практичног алата за повећање ефикасности вашег рада. Разумевање како се различити кварови — неуравнотеженост, неусклађеност, лабавост и дефекти лежајева — манифестују као јединствени „отисци прстију“ на спектру вибрација омогућава вам да погледате унутар машине у раду без њеног растављања.

Кључне закључке из овог водича:

• Вибрација је информација. Сваки врх у спектру носи информације о специфичном процесу који се одвија у механизму.
• ФФТ је ваш преводилац. Брза Фуријеова трансформација преводи сложени и хаотични језик вибрација у једноставан и разумљив језик фреквенција и амплитуда.
• Дијагностика је препознавање образаца. Учењем идентификовања карактеристичних спектралних образаца за главне дефекте, можете брзо и прецизно утврдити узрок повећаних вибрација.
• Трендови су важнији од апсолутних вредности. Редовно праћење и поређење тренутних података са основним подацима су основа предиктивног приступа, омогућавајући идентификацију проблема у најранијој фази.

Пут до тога да постанете самоуверен и компетентан аналитичар вибрација захтева време и праксу. Не бојте се експериментисања, прикупљања података са различите опреме и креирања сопствене библиотеке „спектара здравља“ и „спектара болести“. Овај водич вам је пружио мапу и компас. Користите Balanset-1A не само за „лечење“ симптома балансирањем, већ и за постављање тачне „дијагнозе“. Овај приступ ће вам омогућити да значајно повећате поузданост ваше опреме, смањите број хитних искључења и пређете на квалитативно нови ниво одржавања.