Bảng Kiểm Tra Chuyên Gia Phân Tích Rung Động – Bạn Đạt Yêu Cầu?

Tóm tắt 30 giây

• Hiểu rõ về máy móc, nhận cảnh báo sớm về lỗi, phát hiện tất cả các tình trạng lỗi và đo lường lặp lại là rất quan trọng đối với phân tích rung động hiệu quả.
• Các khóa học về phân tích rung động tuân thủ theo tiêu chuẩn ISO 18436 là điều cần thiết trong bối cảnh hiện nay.
• Một nhà phân tích rung động hiệu quả phải thực hiện các phép đo nhanh chóng và tiết kiệm chi phí, đồng thời nhắm đến việc phát hiện các lỗi phổ biến nhất trước khi máy móc bị hỏng.

TÓM TẮT – Danh sách kiểm tra nhà phân tích rung động

Các lời khuyên thực tế được đưa ra về cách thu được thông tin ý nghĩa và chính xác nhất từ phân tích rung động máy móc, bao gồm: xác định các vị trí và trục đo phù hợp, cài đặt thu thập dữ liệu tối ưu và các kỹ thuật phân tích tốt nhất. Tầm quan trọng của các phương pháp báo cáo tốt và sự cần thiết của phân tích nguyên nhân gốc rễ và kiểm tra chấp nhận cũng được nhấn mạnh.

GIỚI THIỆU

Phân tích rung động là một lĩnh vực tuyệt vời. Đối với nhà phân tích, nó đầy thử thách và kích thích, và nó nên mang lại phần thưởng. Đối với người sử dụng lao động, nó mang lại lợi ích tài chính lớn. Nhưng câu hỏi đặt ra là: bạn có tận dụng hết tiềm năng của phân tích rung động không? Thoạt nhìn, nó có vẻ khá đơn giản. Nếu bạn tuân theo các khuyến nghị thiết lập của nhà cung cấp thiết bị thu thập dữ liệu và đảm bảo bạn gắn cảm biến vào ổ bi, bạn sẽ thu được một phổ trông có vẻ đúng. Nó sẽ có các đỉnh và mẫu giống như các phổ bạn thấy trong các nghiên cứu điển hình. Vậy là bạn chắc chắn đang làm đúng, phải không? Không hẳn.

Thật không may, rất dễ dàng nghĩ rằng bạn đang làm mọi thứ đúng. Các phép đo trông có vẻ tốt, và bạn sẽ thấy những thay đổi về mức độ rung động và các mẫu nếu ổ bi bị hỏng. Nhưng bạn phải tự hỏi mình:

• Bạn có hiểu máy bạn đang kiểm tra không?
• Bạn có nhận được cảnh báo sớm về tình trạng lỗi không?
• Bạn có thể phát hiện tất cả các tình trạng lỗi có thể xảy ra không?
• Các phép đo của bạn có lặp lại được không?

MỘT CHÚT BỐI CẢNH

Các tác giả đã tham gia vào lĩnh vực phân tích rung động khoảng hai mươi năm. Trong những năm gần đây, đào tạo đã trở thành một trọng tâm lớn, và chúng tôi đã phát triển tài liệu và các khóa học tuân thủ tiêu chuẩn ISO 18436. Chúng tôi đã có vinh dự giảng dạy cho một số nhà phân tích rất kinh nghiệm: những người đã thực hiện phân tích rung động thành công trong nhiều năm. Chúng tôi yêu thích khoảnh khắc khi nhà phân tích nói ‘Cảm ơn, cho đến nay chúng tôi chưa thực sự hiểu điều đó’.

Nhưng điểm chính là có một chủ đề chung giữa những người được đào tạo – mọi người chưa hiểu tầm quan trọng của vị trí/trục đo, cài đặt thu thập dữ liệu (windowing, averaging, resolution, Fmax), kỹ thuật phân tích (dạng sóng thời gian và phân tích pha) và thực hành báo cáo. Nhiều người đã rời khóa học và thề sẽ thay đổi gần như mọi khía cạnh trong chương trình của họ.

Chúng tôi không muốn nghe quá phê phán. Thứ nhất, nếu bạn chưa nhận được đào tạo, hoặc bạn chỉ nhận được đào tạo cơ bản điển hình, thì làm sao bạn có thể hiểu những vấn đề này? Thứ hai, hầu hết các nhà phân tích đã cố gắng hết sức để cải thiện kỹ năng chẩn đoán của mình và đã thiết lập chương trình của họ với ý định tốt nhất, vì vậy bất kỳ thiếu sót nào không phải là kết quả của sự lười biếng hoặc thiếu nỗ lực. Thực tế là hầu hết mọi người không nhận được đủ đào tạo và có quá nhiều trách nhiệm nên có thể khó thực hiện tất cả các phân tích và tinh chỉnh cần thiết.

DANH SÁCH KIỂM TRA CỦA NHÀ PHÂN TÍCH

Không có đủ thời gian để đi sâu vào tất cả các chủ đề này, nhưng những điều sau đây sẽ cho bạn điều gì đó để suy nghĩ. Bạn có –

• Thu thập dữ liệu từ các trục đo lường chính xác không?
• Đặt Fmax và các dòng phân giải (LOR) chính xác?
• Đặt số lượng trung bình và tỷ lệ chồng lấn chính xác?
• Sử dụng kỹ thuật gắn kết chính xác?
• Sử dụng các công nghệ bổ sung và các bài kiểm tra đặc biệt để xác nhận chẩn đoán?
• Tạo báo cáo để ghi lại các thành công và lợi ích tài chính?
• Thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ và kiểm tra chấp nhận để cải thiện độ tin cậy?

Bây giờ chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn từng lĩnh vực này.

Thu thập dữ liệu từ các trục đo lường chính xác

Như bạn đã biết, máy móc rung động theo chiều dọc, chiều ngang và chiều trục. Tùy thuộc vào hướng của máy, loại ổ bi, hướng của các bộ phận và bản chất của tình trạng lỗi, mẫu rung động tiết lộ tốt nhất sự tồn tại của tình trạng lỗi có thể có ở tất cả các trục nhưng nó có thể chỉ xuất hiện ở một trục. Nếu bạn không đo ở trục đó, bạn có thể bỏ lỡ lỗi.

Ngoài ra, việc so sánh dữ liệu từ trục này với trục khác (để so sánh mức độ hoặc kiểm tra sự tồn tại của hài hoặc dải biên) thường rất hữu ích. Nếu bạn cố gắng tiết kiệm thời gian bằng cách chỉ đo ở một trục, bạn sẽ không có tùy chọn này. Tất nhiên, bạn có thể ra ngoài và kiểm tra lại máy để lấy dữ liệu từ các trục bổ sung, nhưng sau đó bạn sẽ không có dữ liệu lịch sử để làm cơ sở so sánh.

Đặt Fmax và LOR chính xác

Điều cần thiết là bạn phải sử dụng Fmax và LOR (số dòng phân giải) chính xác. Nếu Fmax không đủ cao, bạn có thể dễ dàng bỏ lỡ thông tin quan trọng. Và nếu LOR không đủ, bạn sẽ bỏ lỡ các chi tiết quan trọng.

Bạn có thể quen thuộc với phương trình sau: Thời gian đo = LOR / Fmax. Bạn có thể thấy rằng nếu bạn tăng Fmax, phép đo sẽ hoàn thành nhanh hơn – và điều đó tốt. Nhưng khi bạn tăng Fmax, độ phân giải hiệu quả sẽ giảm – và điều đó không tốt. Nếu bạn tăng LOR từ 800 lên 1600 hoặc 3200 dòng, thời gian thu thập dữ liệu sẽ tăng gấp đôi hoặc gấp bốn lần. Trong quá khứ, chúng tôi có xu hướng sử dụng 400 hoặc 800 dòng do giới hạn lưu trữ bộ nhớ và tốc độ truyền dữ liệu. Nhưng những giới hạn đó không còn tồn tại với các thiết bị thu thập dữ liệu và máy tính hiện đại. Do đó, bạn nên cân nhắc nghiêm túc việc chuyển sang phổ 1600 hoặc thậm chí 3200 dòng.

Đây là một ví dụ thú vị. Trong Hình 1, chúng ta có một phổ 800 dòng với Fmax là 1600 Hz. Có vẻ như chúng ta có một đỉnh 2X cao – đó có thể là sự sai lệch? Nó cũng có vẻ như sàn nhiễu đã được nâng lên.

Trong Hình 2, Fmax chỉ là 200 Hz và chúng ta đã sử dụng 1600 dòng phân giải. Đoán xem, chúng ta không bị sai lệch. Chúng ta có lỗi điện với động cơ. Chúng ta có một đỉnh cao ở 100 Hz (tần số lưới là 50 Hz) và có các dải biên tần số quá tốc độ.

Điều cần thiết là Fmax phải được đặt đủ cao để nhìn thấy tất cả các tần số quan tâm (và các hài của các tần số đó), nhưng cũng cần có đủ độ phân giải để phân biệt chính xác giữa các tần số đó. Bản ghi thời gian phải đủ dài để xem năm lần lặp lại của tần số lỗi dự kiến thấp nhất. Trong hầu hết các trường hợp, tần số lỗi thấp nhất có thể là tần số trượt nhân với số cực (lỗi điện), hoặc lỗi rãnh bi lăn. Vậy, làm thế nào chính xác để tăng bản ghi thời gian mà không ảnh hưởng đến phạm vi tần số? Câu trả lời: tăng số dòng phân giải. Thời gian đo = LOR / Fmax.

Đặt số lượng trung bình và tỷ lệ chồng lấn chính xác

Trung bình hóa giúp chúng ta đạt được tính lặp lại và đảm bảo rằng chúng ta thu thập dữ liệu khi máy đi qua một số chu kỳ (vòng quay). Chúng ta không có đủ không gian để mô tả chi tiết cách thức hoạt động của trung bình hóa chồng lấn. Tuy nhiên, đây là hai điểm quan trọng cần xem xét, đó là mất dữ liệu và tính lặp lại.

Mất dữ liệu: Quá trình cửa sổ Hanning ‘làm giảm’ dữ liệu ở đầu và cuối bản ghi thời gian – do đó chúng ta có thể mất dữ liệu quan trọng. Trung bình hóa chồng lấn đảm bảo rằng dữ liệu này sẽ không bị mất.

Tính lặp lại (giảm nhiễu): Tỷ lệ chồng lấn cao hơn và số lượng trung bình thấp hơn sẽ giảm thời gian cần thiết để hoàn thành phép đo – điều này có thể xuất hiện (thoạt nhìn) như một lựa chọn hấp dẫn.

Ví dụ, phép đo 2000 Hz với 800 dòng phân giải sẽ yêu cầu bản ghi thời gian 0,4 giây. Nếu chúng ta có mười lần trung bình với 50% chồng lấn, bài kiểm tra sẽ mất 2,2 giây để hoàn thành và trục sẽ quay 66 lần (tốc độ đồng bộ 1800 vòng/phút), như minh họa trong Hình 3. Tuy nhiên, nếu chúng ta sử dụng hai lần trung bình và 67% chồng lấn, bài kiểm tra bây giờ sẽ chỉ mất khoảng 0,5 giây và trục sẽ quay 16 lần, như minh họa trong Hình 4.

Các câu hỏi bạn phải đặt ra là –

a) Bạn đã thu thập đủ dữ liệu rung động để nhiễu và rung động ngẫu nhiên có thể được trung bình hóa với nhau sao cho chúng ta có một bài kiểm tra lặp lại chưa?

b) Máy đã trải qua đủ vòng quay trong thời gian bạn thu thập dữ liệu rung động chưa (hình dung các con lăn trong rãnh bi, các răng bánh răng ăn khớp với nhau, v.v.)?

Các chỉ số rung động của bạn phải lặp lại được và chúng phải ghi lại nhiều lần của tất cả các sự kiện cơ khí theo chu kỳ. (Lưu ý rằng nếu bạn tăng số dòng phân giải, bạn có thể giảm số lần trung bình.)

Hãy thử một thí nghiệm. Sử dụng thiết bị thu thập dữ liệu của bạn và lấy một chỉ số với số lần trung bình và tỷ lệ chồng lấn hiện tại của bạn. Bây giờ lặp lại bài kiểm tra với số lần trung bình lớn hơn và có thể là tỷ lệ chồng lấn thấp hơn. Bây giờ hãy so sánh hai phổ. Chúng phải gần như giống hệt nhau nếu cài đặt ban đầu của bạn là chính xác. Bây giờ hãy lặp lại thí nghiệm này trên một vài máy: động cơ điện, máy nén và hộp số. Chúng sẽ không hoàn toàn giống nhau, nhưng không nên có sự khác biệt đáng kể về biên độ tại các đỉnh chính hoặc trên sàn nhiễu. Hình 5 minh họa kết quả của một bài kiểm tra như vậy. Phổ màu đỏ (cũng được chỉ ra bởi các mũi tên trên của biểu đồ) là kết quả của chỉ ba lần trung bình, trong khi phổ màu xanh lam (cũng được chỉ ra bởi các mũi tên dưới của biểu đồ) là kết quả của tám lần trung bình. Nếu bạn xem dữ liệu trong thời gian thực, bạn có thể thấy các đỉnh tăng và giảm.

Điều này có nghĩa là bạn có thể thực hiện một phép đo hôm nay trông giống như phổ màu xanh lam, và trong một tháng lặp lại bài kiểm tra để có một phép đo trông giống như phổ màu đỏ. Hãy tưởng tượng nếu bạn cố gắng so sánh hai phép đo này. Bạn sẽ diễn giải sai sự thay đổi biên độ là một tình trạng lỗi. Ví dụ này là có thật, nhưng hơi nghiêm trọng hơn bình thường. Nhờ điều chế, đánh đập và các nguồn rung động và nhiễu bên ngoài khác nhau, bốn lần trung bình trở xuống có thể không đủ.

Vì vậy, thay vì chọn cài đặt mặc định cho tất cả các máy, hoặc giảm số lần trung bình để tiết kiệm thời gian thu thập dữ liệu, vui lòng suy nghĩ cẩn thận về từng máy bạn đang kiểm tra và thử thí nghiệm trên. Một chút thời gian bổ sung dành cho việc thu thập dữ liệu sẽ mang lại lợi ích. Sử dụng kỹ thuật gắn kết chính xác để cải thiện tính lặp lại và đáp ứng tần số
Chúng ta vừa thảo luận về tính lặp lại liên quan đến việc đặt số lượng trung bình chính xác. Nhưng cũng cần thiết phải gắn cảm biến một cách chính xác và bạn phải tuân theo các phương pháp thích hợp để đảm bảo tính lặp lại. Thực sự có hai vấn đề chính cần xem xét: tính lặp lại và bề mặt gắn kết –

Tính lặp lại khi gắn cảm biến

Bạn phải gắn cảm biến vào cùng một vị trí mỗi lần. Thay đổi vị trí có thể làm thay đổi mức độ biên độ. Nếu cùng một người luôn thu thập dữ liệu, thì vấn đề này ít có khả năng xảy ra hơn. Nếu không, điều quan trọng là phải đánh dấu vị trí kiểm tra chính xác, hoặc tốt hơn nữa, thêm một miếng đệm gắn kết.

Gắn cảm biến

Vấn đề phổ biến nhất là gắn cảm biến. Nó phải tiếp xúc chắc chắn với vỏ ổ bi. Các nguồn rung động tần số cao bị suy giảm khi chúng phải đi qua các khoang khí (ví dụ: gioăng, bụi bẩn, v.v.). Nếu bạn đang thực hiện các phép đo bao (hoặc ‘demod’, PeakVue, năng lượng xung, năng lượng gai, HFD, hoặc bất kỳ phép đo nào khác sử dụng dữ liệu tần số cao), các phép đo của bạn có thể bị ảnh hưởng đáng kể nếu bạn không chuẩn bị bề mặt gắn kết đúng cách. Bạn nên chuẩn bị một bề mặt sạch, phẳng và lau sạch bằng khăn sạch nếu bạn làm việc trong môi trường bẩn.

Nam châm mạnh là yêu cầu tối thiểu, và cảm biến gắn bằng bu lông cho kết quả tốt nhất. Và, tất nhiên, tránh các bề mặt có thể cộng hưởng ở tốc độ hoạt động như vỏ bọc hoặc lưới bảo vệ của động cơ.

Sử dụng các công nghệ bổ sung và các bài kiểm tra đặc biệt để xác nhận chẩn đoán của bạn

Phân tích rung động rất tuyệt vời, và phổ có thể cho bạn biết rất nhiều điều. Tuy nhiên, chỉ dựa vào phổ bạn thu thập định kỳ sẽ không cho bạn bức tranh toàn cảnh. Có các loại dữ liệu khác, các bài kiểm tra đặc biệt và dữ liệu giám sát tình trạng và hiệu suất sẽ giúp bạn cải thiện độ chính xác và kịp thời của chẩn đoán.

Phân tích dạng sóng thời gian

Việc thu thập các phép đo dạng sóng thời gian rất dễ dàng và bạn nên sử dụng các phép đo này để giúp xác nhận chẩn đoán. Dạng sóng thời gian có thể giúp bạn loại trừ hoặc xác định các tình trạng lỗi nhất định. Tác động, cọ xát và lỏng lẻo có thể được nhìn thấy rõ ràng trong dạng sóng. Chẩn đoán sai lệch, mất cân bằng và lỗi ổ bi có thể được hỗ trợ bởi dữ liệu dạng sóng thời gian. Các phép đo dạng sóng thời gian là cần thiết khi nghiên cứu máy tốc độ thấp và hộp số.

Phân tích pha

Mặc dù bạn sẽ không thu thập pha định kỳ, nhưng các chỉ số pha không khó thu thập và diễn giải, đặc biệt nếu bạn có thiết bị thu thập dữ liệu hai kênh. Nhiều tình trạng lỗi có thể được xác nhận bằng dữ liệu pha, bao gồm sai lệch, mất cân bằng, lỏng lẻo, ổ bi bị nghiêng, trục bị cong và cộng hưởng cấu trúc.

Do đó, bạn nên học cách thu thập các chỉ số pha, học cách diễn giải chúng và sau đó sử dụng công cụ mạnh mẽ này để giúp chẩn đoán lỗi.

Các công nghệ giám sát tình trạng khác

Bạn nên tận dụng siêu âm, phân tích dầu, phân tích hạt mài mòn, nhiệt ảnh, kiểm tra động cơ (trực tuyến và ngoại tuyến) và các dữ liệu giám sát tình trạng và hiệu suất khác. Mỗi công nghệ này có thể giúp bạn hiểu rõ hơn về tình trạng của máy. Trong một số trường hợp, một hoặc nhiều loại kiểm tra này sẽ phát hiện lỗi sớm hơn phân tích rung động, hoặc trong một số trường hợp, các lỗi sẽ được phát hiện mà phân tích rung động không thể phát hiện được.

Bạn có thể tự áp dụng công nghệ, thuê một nhà tư vấn có kinh nghiệm về các công nghệ này, hoặc kết bạn với những người/người trong nhà máy thu thập loại dữ liệu này. Đừng làm việc đơn độc!

Tạo báo cáo để ghi lại các thành công và lợi ích tài chính của bạn

Bạn có làm tốt không? Bạn có làm một công việc quan trọng không? Tất nhiên là có. Nhưng bạn đã nói với ai gần đây? Bạn đã giao tiếp tốt như thế nào? Một nhà phân tích chỉ tốt bằng khả năng truyền đạt những điểm nổi bật của phân tích và các khuyến nghị cần tuân theo, và sự thành công của chương trình của bạn có thể được xác định bằng cách bạn quảng bá lợi ích của chương trình tốt như thế nào.

Điều cần thiết là bạn phải lan tỏa thông điệp này. Mọi người phải biết về lợi ích tài chính của chương trình của bạn. Bạn phải xác định cách báo cáo thông tin này trong tổ chức của mình. Nếu bạn phát hiện ra rằng một ổ bi có thể bị hỏng và bạn đề xuất đúng cách rằng nó nên được thay thế, bạn đã tiết kiệm được bao nhiêu cho công ty của mình? Bạn có thể lập luận rằng một sự cố thảm khốc vào ban đêm trong quá trình sản xuất có thể gây ra chi phí khổng lồ: ngừng hoạt động, hư hỏng thứ cấp, làm thêm giờ, v.v. Nhưng nếu bạn yêu cầu 300.000 bảng Anh cho mỗi lỗi ổ bi mà bạn phát hiện, ban quản lý sẽ không coi trọng bạn.

Bạn phải đạt được thỏa thuận với ban quản lý của mình để bạn có thể báo cáo về lợi ích của chương trình của mình một cách có ý nghĩa, đáng tin cậy. Và sau đó bạn phải tạo báo cáo đó thường xuyên.

Thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ và kiểm tra chấp nhận để cải thiện độ tin cậy

Một số nhà phân tích rung động tin rằng nhiệm vụ duy nhất của họ là phát hiện và báo cáo các tình trạng lỗi. Nhưng điều đó không đúng. Nằm sâu trong dữ liệu rung động của bạn (và các dữ liệu giám sát tình trạng khác) có thể là lý do tại sao lỗi xảy ra ngay từ đầu. Thật tuyệt vời nếu bạn có thể báo cáo rằng một ổ bi có thể bị hỏng, nhưng còn tuyệt vời hơn nếu bạn có thể nói nguyên nhân khiến ổ bi phát triển lỗi (hoặc tại sao máy bị sai lệch, mất cân bằng, v.v.).

Bạn có thể báo cáo lỗi và chờ lỗi phát triển lại, hoặc bạn có thể cố gắng hết sức để đảm bảo nó không xảy ra lần nữa. Cân bằng và căn chỉnh chính xác, bôi trơn đúng cách, kiểm tra chấp nhận (để đảm bảo máy móc ở tình trạng tốt khi đưa vào sử dụng) và các phương pháp khác kết hợp để cải thiện độ tin cậy của thiết bị. Phân tích rung động và các công nghệ giám sát tình trạng khác vẫn rất cần thiết, nhưng việc cải thiện các phương pháp bảo trì, mua sắm và sửa chữa sẽ đảm bảo tuổi thọ máy móc sẽ đạt đến tuổi thọ thiết kế.

KẾT LUẬN

Cuối cùng, bạn phải tự đặt mục tiêu cho mình. Bạn có thể thực hiện các phép đo nhanh chóng và tiết kiệm chi phí nhất có thể và nhắm đến việc phát hiện các lỗi phổ biến nhất (hy vọng) trước khi máy bị hỏng, hoặc bạn có thể cẩn thận hơn và chạy một chương trình cung cấp cảnh báo sớm hơn về một loạt các tình trạng lỗi rộng hơn.

ĐỌC THÊM

1. Các khóa học Phân tích Rung động

2. iLearnReliability Chuyên nghiệp

3. iLearnReliability Giám sát Tình trạng

4. Sổ tay Phân tích Rung động

5. Bảng tường Phân tích Rung động

Để biết thêm thông tin liên hệ:

Dean Whittle,
Reliability Maintenance Solutions Ltd,
Số 42 Goldcrest Close, Longridge Park, Colchester, Essex CO4 3FN, Vương quốc Anh;
Điện thoại/Fax: +44 (0)1206 791917
Email: info@rms-training.com

Jason Tranter,
Mobius Institute,
280 Myers Road, Merricks North, Victoria, 3926, Úc;
Điện thoại: +61 3 5989 7285;
Fax: +61 3 5989 7393;
Email jason@iLearnInteractive.com

—

Bài viết này đã được cập nhật từ bản gốc được xuất bản trên https://www.maintenanceandengineering.com/ vào ngày 1 tháng 9 năm 2014.

Câu hỏi thường gặp