Demistificazione del monitoraggio delle vibrazioni - Parte 3: Identificazione e interpretazione dei modelli complessivi di vibrazioni e guasti

Accesso rapido 
Parte 1: Perché il monitoraggio delle vibrazioni è importante e come funziona
Parte 2: Principi di analisi delle vibrazioni sulle macchine rotanti
Parte 3: Identificazione e interpretazione dei modelli complessivi di vibrazioni e guasti
Parte 4: Diagnosi di squilibrio, disallineamento, allentamento e usura dei cuscinetti

Analisi delle vibrazioni complessive (OV)

L'analisi delle vibrazioni complessive, a differenza dell'analisi spettrale, è molto più semplice. I dati nel dominio del tempo vengono utilizzati per calcolare un singolo valore complessivo di vibrazione, che rappresenta l'energia media del campione di vibrazione. Questo singolo valore può essere utilizzato come indicatore dello stato di salute generale della macchina. (Nota: sono disponibili diversi metodi per calcolare il valore complessivo di vibrazione.) Il vantaggio dell'analisi delle vibrazioni complessive è la sua semplicità: c'è un solo valore da esaminare.

Alcuni principi da seguire quando si lavora con il livello OV includono:

• Una macchina con "No Fault" dovrebbe avere un basso livello di vibrazioni complessivo.
• Una vibrazione complessiva elevata potrebbe indicare la presenza di un altro problema nella macchina, come risonanza, eccitazione esterna da una macchina vicina, fondamenta, problemi di processo, ecc. Potrebbero essere necessari ulteriori test.

Analisi dei dati spettrali da macchine rotanti: 3 semplici passaggi

Ci vogliono anni prima che qualcuno venga formato per diventare un buon analista delle vibrazioni, ma per analizzare i dati, come quelli mostrati nella Figura 1 qui sotto, dobbiamo solo osservare i punti salienti:

L'analisi di tali dati è un processo in tre fasi:

1. Identificare i picchi di vibrazione in relazione a un componente sorgente della macchina. Il picco più elevato proviene in genere dall'albero. Ogni rotazione dell'albero produce 4 vibrazioni provenienti da 4 pale della girante.
   • Si noti l'eco del picco 1X a 2X, 3X, 4X e 6X.
   • Queste “armoniche” sono normali in tutte le macchine rotanti.
2. Cercare modelli nei dati basati sulle regole di vibrazione
3. Misurare l'ampiezza del picco di vibrazione e il modello per determinare la gravità del guasto.

Come vengono visualizzati i dati sulle vibrazioni per la revisione dei dati

Un albero rotante si muove verso l'alto e verso il basso, avanti e indietro e assialmente. Il misuratore di vibrazioni effettua misurazioni in 3 direzioni di movimento dell'albero e in 2 intervalli di frequenza. Questo ci permette di confrontare i dati tra gli assi per determinare modelli e diagnosticare guasti ai macchinari, fornendo un quadro completo per la diagnosi, come mostrato in Figura 2:

Analisi dei dati spettrali di macchine rotanti tipiche

Ora analizziamo più approfonditamente i dati spettrali provenienti da tre diverse configurazioni di macchine rotanti, che danno origine a modelli di analisi diversi.

Macchine accoppiate

Per le macchine accoppiate, effettuare le misurazioni su due cuscinetti del motore e due cuscinetti della pompa. Per le macchine di piccole dimensioni, misurare solo un cuscinetto del motore e un cuscinetto della pompa, come mostrato in Figura 1.

Macchine ad albero singolo — accoppiamento stretto 

Per le macchine con un solo albero, effettuare le misurazioni solo su due cuscinetti del motore. Per i motori di piccole dimensioni, misurare un solo cuscinetto, come mostrato nella Figura 4 (sotto). Alcune cose da tenere a mente:

• Misurare solo dai cuscinetti (SOLO motore)
• La girante della pompa è montata su un albero motore esteso. Nessun cuscinetto sulla pompa.
• Nessun dato rilevato dalla pompa (solo motore). Si notano ancora picchi 4X e 8X dalle pale della girante della pompa. 

Macchine a cinghia (le macchine con riduttore sono simili)

Per le macchine a cinghia, effettuare le misurazioni su due cuscinetti del motore e due cuscinetti della pompa. Per le macchine di piccole dimensioni, misurare solo un cuscinetto del motore e un cuscinetto della pompa, come mostrato in Figura 5.

Cose da notare:

• Armoniche del motore 1X e della pompa 1X osservate sia nei dati del motore che della pompa (la vibrazione si trasmette attraverso le fondamenta).
• Stesso intervallo di frequenza per entrambe le posizioni. Sovrapporre e confrontare i dati di entrambe le posizioni.
• Armoniche del motore più forti nei dati del motore e armoniche della pompa più forti nei dati della pompa. 
• Le vibrazioni della pompa (quattro palette della girante) si verificano sull'albero della pompa: 4 X 1.1 = 4.4X; 8 X 1.1 = 8.8X.

Conclusione

La comprensione delle tendenze generali delle vibrazioni e del modo in cui i modelli spettrali si relazionano alla configurazione della macchina fornisce ai team di manutenzione le basi per diagnosticare i problemi in modo efficiente, in particolare i quattro guasti più comuni nelle apparecchiature rotanti.

???? Leggi la Parte 4 → Diagnosi di squilibrio, disallineamento, allentamento e usura dei cuscinetti

Autore Bio: John Bernet è uno specialista di applicazioni e prodotti meccanici presso Fluke Corporation. Grazie ai suoi oltre 30 anni di esperienza nella manutenzione e gestione di centrali nucleari e macchinari in impianti commerciali, John ha collaborato con clienti di tutti i settori implementando programmi di affidabilità. È un analista di vibrazioni certificato di Categoria II e un professionista certificato per l'affidabilità della manutenzione (CMRP), con oltre 20 anni di esperienza nella diagnosi di guasti alle macchine.