KATEDRA PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

WYDZIAŁ MECHANICZNY TECHNOLOGICZNY
POLITECHNIKA ŚLĄSKA

Sprawozdanie

A6 - 05/23/2000

Diagnostyka Techniczna Maszyn

Temat:

Badanie wentylatorów

Automatyka i Robotyka

Specjalizacja A6

Artur Mucha

Marcin Prusaczyk

Paweł Zawadzki

Rafał Dłubała

Michał Rymkiewicz

Grzegorz Jaskulski

Krzysztof Sakaluk

Adam Kwiatkowski

1. Zapoznanie z badanym obiektem:

Analizie diagnostycznej został poddany wentylator Typ - WOK 3,2. Wentylator jest jednostopniowym, osiowym urządzeniem do wymuszania przepływu powietrza. Warunki eksploatacyjne mogą powodować osadzanie się ciał obcych na łopatkach wentylatora. Maszyną napędową jest silnik elektryczny połączony poprzez sprzęgło oraz długi wał.

Dane dotyczące wentylatora:

silnik napędowy:

n=600 min^-1

ilość łopatek wirnika wentylatora:

z=28

2. Wyznaczenie wielkości charakterystycznych:

częstotliwość wirowania wirnika:

f = 10 Hz

częstotliwość łopatkowa:

f_Ł= z f = 280 Hz

3. Wyznaczenie częstotliwości charakterystycznych jakie mogą wystąpić w badanym obiekcie w celu opracowania bezdemontażowych metod oceny stanu technicznego:

Na skutek charakteru działania wentylatora mogą się pojawić amplitudy drgań o częstotliwości obrotowej:

Niewyrównoważenie:

f_o= f = 10 Hz

Luzy:

Powodują obcięcie amplitud przez co pojawi się wiele nowych znaczących częstotliwości;

f_L=2 f_o =20 Hz

Nieosiowość:

W maszynie mogą powstać zjawiska związane z zewnętrzną niewspółosiowością ponieważ przekazanie mocy następuje poprzez element o ograniczonej sztywności jakim jest sprzęgło. Zjawiska niewspółosiowości wewnętrznej są podyktowane ograniczeniami technologicznymi wykonania idealnego osiowania otworów i łożysk. Wraz z czasem pracy maszyny następować będzie postępujące niszczenie sprzęgła.

f_no1=2 f_o =20 Hz

f_no2=3 f_o =30 Hz

4. Przygotowanie stanowiska do pobrania sygnałów oraz metoda analizy sygnałów:

Przed przystąpieniem do zbierania wyników należy zapoznać się z otoczeniem maszyny oraz wyeliminować w miarę możliwości wpływ innych maszyn będących przyczyną zakłóceń.

W wentylatorach można obserwować zjawiska związane z nieosiowością oraz niewyrównoważeniem. Niewyrównoważenie oprócz cech dziedzicznych pochodzących od konstrukcji i wykonania wentylatora jest również powodowane osadzaniem oraz ubytkiem istniejących zanieczyszczeń na wirującym elemencie tłocznym. Nieosiowość jest powodowana błędami połączenia maszyny wykonawczej z napędzającą. W prawidłowych konstrukcjach wpływ ten eliminuje się odpowiednim sprzęgłem. Z tego powodu po zebraniu danych na temat drgań układu i analizie można uzyskać wiadomości o stanie technicznym sprzęgła oraz łopatek wirnika.

Zebranie danych można prowadzić poprzez pomiar względnych przemieszczeń wału bądź przyspieszeń .

Pomiary tych wielkości przeprowadzać należy w paśmie częstotliwości Δf = 0.5 f do 4 f.

Pomiary są pobierane przy eksperymencie biernym, można jednak w miarę pozwolenia zmieniać prędkości wirowania oraz wielkości przyspieszeń. Obciążenie można zmieniać poprzez zmniejszenie średnicy otworu tłocznego. Symulowanie takich warunków jest usprawiedliwione możliwością wystąpienia takich zaburzeń oraz otrzymaniem dodatkowych informacji w stanach nieustalonych.

Do pomiaru bicia promieniowego należy stosować czujniki bezstykowe. Do odczytu drgań należy stosować czujniki piezoelektryczne.

Badanie sprzęgła przeprowadzić poprzez wykonanie czujnikami umieszczonymi za i przed sprzęgłem po jednej sztuce.

Łożysko hydrodynamiczne należy badać dwoma czujnikami w jednej płaszczyźnie poprzez wkręcenie w obudowę.

Badanie łożysk ze względu na występowanie bicza i wiru wodnego przeprowadzamy w warunkach nieustalonych. Analiza danych w warunkach nieustalonych polega na podział przebiegu na małe przedziały, w których badany sygnał uznajemy za stacjonarny.

Przed przystąpieniem do pomiarów należy wykalibrować czujniki celem uzyskania ich prawidłowych wskazań.

Aby uwolnić sygnał od wielkości powstałych na skutek krótkotrwałych zaburzeń należy poddać przebieg uśrednianiu synchronicznemu.

Poprawne wyniki będą dawały pomiary, których wartość liczymy nie w funkcji czasu ale w funkcji kąta obrotu wału. Tworząc zależność od fazy położenia wirnika nie uzależniamy pomiar od prawidłowości utrzymywania stałej prędkości obrotowej.

Pobrane sygnały z wejścia i za sprzęgłem można poddać uśrednianiu asynchronicznemu oraz sprawdzić ich korelację. Jeżeli korelacja ma wartość wskazująca na silną współzależność oznacza to złe ustawienie maszyny roboczej do napędowej lub zły stan sprzęgła. Dużo wiadomości na temat energii tworzonej na skutek oddziaływań można odczytać z wartości skutecznej. Obciążenia maksymalne występujące w postaci wytężeń materiału można przybliżyć wartością szczytową.

5. Wnioski i spostrzeżenia:

Aby uzyskać dokładne wiadomości o stanie maszyny w kryteriach oceny jej sprawności należy zapoznać się z wartościami dopuszczalnymi dla badanego obiektu. Zabiegi takie można poczynić poprzez zebranie informacji o stanie maszyny po wyjściu od producenta oraz o stanie po zabudowie. Gdy zalecenia eksploatacyjne nie podają dopuszczalnych wartości drgań należy postarać się o wyniki badań dla identycznych konstrukcji pracujących lub gdy to jest nie możliwe należy posłużyć się normami dla danego typu urządzeń.

Dzięki prowadzeniu badań diagnostycznych maszyn wirnikowych można zwiększyć ich żywotność poprzez wymianę sprzęgła w przypadku zauważenia jego zużycia a tym samym ograniczenie wpływu drgań od maszyny napędowej.

Jeżeli nastąpi duży wzrost wartości niewyrównoważenia samego wirnika można przeprowadzać czyszczenie łopatek aby zmniejszyć oddziaływania dynamiczne na łożyska.

Bardzo dużo informacji o stanie maszyny niosą warunki nieustalone lecz ich pomiar nie jest zawsze możliwy, szczególnie dla maszyn o ciągłej pracy.

Wykonanie pomiarów pozwala na dokładniejsze określenie stanu obiektu a tym samym potrzeby przeprowadzenia jego remontu.

1

4

Wentylator

Sprzęgło

Silnik napędowy

Silnik napędowy

Sprzęgło

Wentylator

Czujniki pomiaru drgania sprzęgła

---