توضیحات

زمان مطالعه توضیحات: 4 دقیقه

آنالیز ارتعاشات سطح (Vibration Analysis)

آنالیز ارتعاشات سطح یکی از روش‌های مهم و پرکاربرد در حوزه نگهداری و تعمیرات پیش‌بینانه (Predictive Maintenance) است که برای شناسایی و تحلیل مشکلات مکانیکی در ماشین‌آلات و تجهیزات استفاده می‌شود. این روش با اندازه‌گیری و تحلیل ارتعاشات ایجادشده در تجهیزات صنعتی، می‌تواند علل خرابی‌ها، ناهماهنگی‌ها و مشکلات بالقوه را قبل از وقوع خرابی‌های جدی شناسایی کند.

---

1. تعریف ارتعاشات سطح

ارتعاشات سطح به لرزش‌ها و نوسانات مکانیکی‌ای گفته می‌شود که در سطح یا بدنه تجهیزات و ماشین‌آلات رخ می‌دهند. این ارتعاشات می‌توانند اطلاعات مهمی درباره وضعیت سلامت تجهیزات فراهم کنند. ارتعاشات غیرعادی معمولاً نشان‌دهنده مشکلاتی نظیر عدم تراز بودن، سایش، خرابی یاتاقان‌ها، یا نقص در قطعات داخلی است.

---

2. اهمیت آنالیز ارتعاشات

1. شناسایی خرابی‌های زودهنگام:
   • شناسایی مشکلاتی که در مراحل اولیه هستند و هنوز به خرابی جدی منجر نشده‌اند.
2. افزایش عمر تجهیزات:
   • جلوگیری از خرابی‌های ناشی از ارتعاشات غیرعادی.
3. کاهش هزینه‌های تعمیرات:
   • کاهش هزینه‌های ناشی از تعمیرات اضطراری و توقف‌های تولید.
4. افزایش ایمنی:
   • جلوگیری از خطرات ناشی از خرابی‌های مکانیکی.
5. بهبود بهره‌وری:
   • اطمینان از عملکرد بهینه تجهیزات.

---

3. پارامترهای ارتعاشی مهم در آنالیز ارتعاشات

برای تحلیل ارتعاشات سطح، پارامترهای زیر اندازه‌گیری و تحلیل می‌شوند:

الف) دامنه (Amplitude):

• نشان‌دهنده شدت ارتعاشات.
• واحدها: میلی‌متر بر ثانیه (mm/s) یا g (شتاب گرانش زمین).
• ارتعاشات با دامنه بالا معمولاً نشان‌دهنده مشکلات جدی هستند.

ب) فرکانس (Frequency):

• تعداد ارتعاشات در واحد زمان.
• واحد: هرتز (Hz).
• فرکانس‌های خاص می‌توانند مشکلات مشخصی را نشان دهند (مثلاً خرابی یاتاقان یا نامتعادلی).

ج) شتاب (Acceleration):

• نرخ تغییر سرعت ارتعاشات.
• واحد: g یا m/s².
• برای شناسایی مشکلاتی که در فرکانس‌های بالا رخ می‌دهند، مفید است.

د) سرعت (Velocity):

• سرعت حرکت ارتعاشی.
• معمولاً برای شناسایی مشکلات کلی ماشین‌آلات استفاده می‌شود.

ه) جابجایی (Displacement):

• میزان جابجایی فیزیکی سطح در اثر ارتعاش.
• واحد: میکرومتر (µm).
• معمولاً برای تحلیل تجهیزات با فرکانس پایین به کار می‌رود.

---

4. دلایل ارتعاشات غیرعادی

ارتعاشات غیرعادی می‌توانند ناشی از عوامل زیر باشند:

الف) عدم تراز بودن (Misalignment):

• زمانی که محور شفت موتور و دستگاه متصل به آن هم‌محور نباشند.
• نشانه‌ها: ارتعاشات با فرکانس دو برابر سرعت چرخش.

ب) نامتعادلی (Unbalance):

• توزیع غیر یکنواخت جرم در قطعات دوار.
• نشانه‌ها: ارتعاشات با فرکانس برابر با سرعت چرخش.

ج) خرابی یاتاقان‌ها (Bearing Faults):

• خرابی یا سایش در یاتاقان‌ها.
• نشانه‌ها: ارتعاشات با فرکانس بالا و الگوهای خاص.

د) شکست قطعات داخلی:

• ترک‌خوردگی یا شکست چرخ‌دنده‌ها یا قطعات داخلی ماشین.
• نشانه‌ها: ارتعاشات متناوب یا نامنظم.

ه) لغزش یا شل بودن اتصالات (Looseness):

• اتصالات شل یا لغزش در قطعات متصل.
• نشانه‌ها: ارتعاشات با فرکانس‌های چندگانه.

و) سایش یا اصطکاک:

• تماس غیرعادی بین قطعات.
• نشانه‌ها: ارتعاشات با فرکانس بالا.

---

5. مراحل انجام آنالیز ارتعاشات

مرحله 1: اندازه‌گیری ارتعاشات

• با استفاده از حسگرها یا شتاب‌سنج‌ها، ارتعاشات سطح تجهیزات اندازه‌گیری می‌شود.
• تجهیزات مورد استفاده:
  • شتاب‌سنج (Accelerometer).
  • آنالایزر ارتعاش (Vibration Analyzer).
  • ابزارهای مانیتورینگ آنلاین.

مرحله 2: جمع‌آوری داده‌ها

• داده‌های ارتعاشی از نقاط مختلف ماشین‌آلات جمع‌آوری می‌شود.
• انتخاب نقاط اندازه‌گیری:
  • نقاط بحرانی مانند یاتاقان‌ها، محور شفت و اتصالات.

مرحله 3: تحلیل داده‌ها

• داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل ارتعاش بررسی می‌شوند.
• تحلیل در حوزه‌های زیر انجام می‌شود:
  • دامنه زمانی (Time Domain): بررسی سیگنال‌های ارتعاشی در حوزه زمان.
  • دامنه فرکانسی (Frequency Domain): استفاده از تبدیل فوریه (FFT) برای شناسایی فرکانس‌های خاص.
  • دامنه طیفی (Spectral Analysis): تحلیل الگوهای طیفی برای شناسایی مشکلات خاص.

مرحله 4: شناسایی مشکلات

• بر اساس داده‌های ارتعاشی و الگوهای شناسایی‌شده، علل مشکلات تشخیص داده می‌شوند.

مرحله 5: اقدامات اصلاحی

• اجرای اقدامات لازم برای رفع مشکلات شناسایی‌شده (مانند تراز کردن، تعویض یاتاقان، یا بالانس کردن قطعات).

---

6. ابزارها و فناوری‌های مورد استفاده در آنالیز ارتعاشات

الف) حسگرها:

1. شتاب‌سنج‌ها (Accelerometers):
   • برای اندازه‌گیری شتاب ارتعاشات.
2. حسگرهای سرعت (Velocity Sensors):
   • اندازه‌گیری سرعت ارتعاشات.
3. حسگرهای جابجایی (Displacement Sensors):
   • اندازه‌گیری جابجایی فیزیکی سطح.

ب) نرم‌افزارهای تحلیل ارتعاشات:

• نرم‌افزارهای پیشرفته برای تحلیل داده‌های ارتعاشی.
• مثال‌ها:
  • SKF Vibration Analysis.
  • Prüftechnik VibXpert.
  • Emerson CSI 2140.

ج) ابزارهای مانیتورینگ آنلاین:

• سیستم‌های مانیتورینگ که داده‌ها را به صورت مداوم جمع‌آوری و تحلیل می‌کنند.

---

7. معیارهای استاندارد ارتعاشات

برای تعیین وضعیت سلامت تجهیزات، استانداردهایی وجود دارد که محدوده مجاز ارتعاشات را تعریف می‌کنند. برخی از این استانداردها عبارت‌اند از:

الف) ISO 10816:

• استاندارد بین‌المللی برای ارزیابی ارتعاشات ماشین‌آلات.
• دسته‌بندی ماشین‌آلات بر اساس اندازه و نوع کاربرد.

ب) ANSI S2.41:

• استاندارد مربوط به ارتعاشات ماشین‌آلات صنعتی.

ج) مقادیر مرجع:

• سرعت ارتعاشی:
  • 0-2.8 mm/s: عالی.
  • 2.8-7.1 mm/s: قابل قبول.
  • بالای 7.1 mm/s: نیازمند توجه فوری.

---

8. مزایای آنالیز ارتعاشات

1. شناسایی مشکلات در مراحل اولیه:
   • کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری.
2. جلوگیری از خرابی‌های ناگهانی:
   • افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات.
3. کاهش زمان توقف:
   • برنامه‌ریزی تعمیرات به جای تعمیرات اضطراری.
4. افزایش عمر ماشین‌آلات:
   • جلوگیری از خرابی‌های زودهنگام.

---

9. چالش‌ها در آنالیز ارتعاشات

1. پیچیدگی تحلیل:
   • نیاز به تخصص بالا برای تفسیر داده‌ها.
2. هزینه اولیه:
   • خرید تجهیزات و نرم‌افزارهای پیشرفته.
3. نیاز به داده‌های دقیق:
   • جمع‌آوری داده‌های ناقص یا نادرست می‌تواند منجر به تحلیل‌های اشتباه شود.

---

10. کاربردهای آنالیز ارتعاشات

الف) صنایع نفت و گاز:

• تحلیل پمپ‌ها، کمپرسورها و توربین‌ها.

ب) صنایع تولیدی:

• پایش سلامت ماشین‌آلات دوار.

ج) صنایع دریایی:

• بررسی وضعیت موتورهای کشتی و پروانه‌ها.

د) صنایع نیروگاهی:

• پایش توربین‌ها و ژنراتورها.

---

نتیجه‌گیری

آنالیز ارتعاشات سطح یک ابزار قدرتمند در پایش وضعیت تجهیزات صنعتی است که به شناسایی مشکلات مکانیکی و ارتقاء بهره‌وری کمک می‌کند. با استفاده از حسگرها، نرم‌افزارهای پیشرفته و تحلیل دقیق داده‌ها، می‌توان از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری کرد و هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را به حداقل رساند. توجه به استانداردها و به‌کارگیری دانش تخصصی در تحلیل ارتعاشات، کلید موفقیت در اجرای این فرآیند است.

سرفصل ها:

• مقدمه
• پروتکل‌هاي تعمير و نگهداري
•  روش نگهداري اصلاح گرايانه يا تعمير در زمان خرابي ماشين (Maintenance Corrective or Break Down)
• روش نگهداري پيشگيرانه يا تعميرات پيشگيري كننده دوره‌اي
• نگهداري در حال كار يا روش پيش بينانه- ارزيابي هر ماشين بطور منفرد (Predictive Maintenance)
• فعاليتهاي  پيش بينانه (PdM)
• شناخت ريشه ها و دلايل خرابي ماشين آلات
• ارتباط بين عيوب مختلف يك ماشين و پارامترهاي مورد اندازه‌گيري
• خدمات مانيتورينگ وضعيت
• تحليل ارتعاشات براي ارزيابي ديناميكي سيستم- مانيتورينگ ارتعاشی
• توانمندي هاي تکنولوژي مانيتورينگ وضعيت مبتني بر آناليز ارتعاشي
• كاربرد مانيتورينگ ارتعاشي براي كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري
• كاربرد مانيتورينگ ارتعاشي براي افزايش قابليت اتكاء و آماده به كار بودن دستگاهها
• كاربرد مانيتورينگ ارتعاشي براي طولاني تر كردن عمر مفيد ماشين آلات و کاهش خرابي دستگاه ها
• کاربرد مانيتورينگ ارتعاشات براي بي صدا كاركردن ماشين آلات
• آناليز فازي
• مثالهايي از بهره گيري آناليز ارتعاشات براي ارزيابي وضعيت ماشين آلات
• توربو ژنراتور گازي
• موتور الكتريكی
• پمپ آب
• تحليل به روشي ساده، اندازه گيري در باند وسيع فركانسي
• تشخيص خرابي
• عيب يابي
• دستگاههاي لازم براي تجهيزات مانيتورينگ ارتعاشي