Romana
English

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

VIBRODIAGNOZA LA MASINILE DE HARTIE

Autori: Cristian BANARIE si Dorian DIMA

Obiective: Monitorizarea vibratiilor si analiza acestora – vibrodiagnoza – este elementul fundamental al unui program de mentenanta predictiva. Scopul final este acela de a conferi siguranta in functionare a sistemului supus programului si de a anticipa producerea unor defectiuni inca din faze incipiente, oferind astfel posibilitatea planificarii interventiilor in conditii si la timpul optim.

Aplicarea programelor de mentenata predictiva la masinile de hartie au in vedere particularitatile constructive si functionale ale acestora. Astfel trenurile de valturi din diferite sectiuni ale masinilor, postavurile precum si modul de actionare al valturilor au manifestari particulare ale defectiunilor in spectrele de vibratii. Identificarea modului de manifestare a defectiunilor de la valturi, postavuri sau alte componente ale masinilor de hartie in spectrele de vibratii pot conduce la diagnosticarea facila a acestora cu adoptarea unor actiuni menite sa preintampine scoaterea din functiune a masinii sau functionarea acestora in conditii improprii.
De asemenea latura de anticipare a producerii unor defectiuni are un impact major asupra costurilor de intretinere si reparatii ale masinilor de hartie in rensul reducerii semnificative a acestora prin planificarea interventiilor in conditiile asigurarii unor resurse umane si materiale stricte atat pentru interventie la momentul optim cat si locul strict localizat al defectiunii.

Cuvinte cheie: vibrodiagnoza, masina de hartie.

1. Tehnica

Principiile de diagnosticare a defectiunilor prin analiza vibratiilor sunt cunoscute inca din anii ’60 ai secolului trecut. Nivelul tehnologic nu a permis aplicarea pe o scara larga a metodei deoarece necesita echipamente complexe, costisitoare si de mari dimensiuni. In prezent vibrodiagnoza este o disciplina care utilizeaza cele mai avansata tehnica dar si o pregatire inalta a personalului. Din categoria tehnicii utilizate in vibrodiagnoza se disting doua laturi de egala importanta: tehnica de colectare si stocare a spectrelor de vibratii si tehnica de analiza si interpretare a spectrelor de vibratii.

Sistemele de colectare si stocare a spectrelor de vibratii au rolul de a permite achizitionarea informatiilor privind vibratiile de la diferite puncte ale unui utilaj, a le stoca/inmagazina sub forma unor informatii electronice astfel incat sa poata fi utilizate ulterior pentru analiza si diagnosticarea utilajului. Cateva caracteristici ale acestor sisteme sunt esentiale, astfel ele trebuie sa prezinte o acuratete suficienta in colectarea datelor, erori cauzate in modul de prelevare si prelucrare a spectrelor de vibratii cauzand in procesele ulterioare de analiza si diagnosticare. Ele trebuie sa asigure, de asemenea, un spatiu de stocare a informatiilor suficient de mare astfel incat sa permita operatorului efectuarea colectarilor pentru o sesiune de lucru, sa poata functiona in medii ostile specifice industriei, etc. In prezent firmele specializate ofera o gama variata de sisteme de colectare care sunt prevazute cu unul pana la 8 canale de achizitie a datelor si cu memorii de stocare cu capacitate de pana la 256.000 spectre de vibratii.Spectrele de vibratii colectate cu sistemele descrise anterior sunt analizate in vederea diagnosticarii starii tehnice a utilajelor care le-au generat. Pentru analiza acestor spectre exista programe special destinate acestora. De regula fiecare colector de date este prevazut cu un program destinat analizei si interpretarii datelor. Aceste programe au rolul de a oferi operatorului o interfata atractiva de lucru dar si de a oferi facilitati in analiza si interpretarea datelor. Dintre aceste facilitati, oferite in general de majoritatea producatorilor, se enumera: posibilitatea de a constitui istorice pentru fiecare punct de masura sau utilaj in parte, posibilitatea de a genera spectre ale unor defectiuni cu repatabilitate in scopul de a fi identificate de sistem fara interventia operatorului, generarea de benzi spectrale specifice unor defectiuni la componente ale sistemelor(rulmenti, angrenaje, frecvente fundamentale, etc).

Cu toata performantele tehnice ale sistemelor de colectare si analiza spectrala totusi factorul determinant in calitatea vibridiagnozei este operatorul uman, de acesta depinzand calitatea si acuratetea diagnozei. Acesta trebuie sa posede cunostinte temeinice asupra modului de functionare al fiecarui utilaj in parte dar si asupra manifestarii defectelor si al evidentierii acestora in spectrele de vibratii, abilitati care se deprind in timp. Literatura de specialitate indica durate de timp intre momentul implementarii programului si rezultate la cote medii de 18 – 24 luni, rezultatele la cote maxime inregistrandu-se dupa 36 – 60 luni, interval care variaza in functie de calitatea si aptitudinile factorului uman.

Tehnica de colectare a datelor si procedura de analiza

Colectarea datelor privind vibratiile se efectueaza cu ajutorul unor traductori special destinati acestui scop. Acesti traductori au rolul de a prelua spectrele de vibratii si de a le transforma in informatii electrice transmise catre sistemul de colectare a datelor. In functie de parametrul vibratiilor evaluat, traductorii pot evalua amplitudini ale vibratiilor, viteze ale vibratiilor sau acceleratii ale vibratiilor, fiecare dintre acestia avand principii de masura si functionare specifici. Cei mai utilizati traductori sunt cei care evalueaza acceleratia vibratiilor, principiul de functionare si arhitectura interna conferindu-le avantaje care-I impun: robustete, acuratete in transformarea informatiilor, domeniu larg de masura. In tehnica de colectare a datelor exista reguli a caror respectare este esentiala: colectarea unor spectre pentru un utilaj sa se efectueze din acleasi puncte, intre traductor si punctul de masura sa nu fie intercalate medii care pot perturba calitatea vibratiilor(vopsea, unsori, depuneri de alta natura, etc), amplasarea punctelor de masura cat mai aproape de zona generatoare a probabilelor defectiuni(lagare, batiuri, etc).

    Stabilirea frecventelor de colectare ale datelor trebuie sa considere atat importanta utilajelor pentru fluxul de productie cat mai cu seama riscul si probabilitatea de aparitie si manifestare a unui defect intre doua achizitii succesive. Importanta utilajelor poate fi stabilita relativ usor printr-o analiza a fluxului de fabricatie si rolului fiecarui utilaj in acesta. Astfel, pentru masinile de hartie, avand in vedere ca fiecare element constituent face parte din ansamblu iar functionarea fara unul din elemente nu ar fi posibila, un asemenea criteriu nu are importanta. Riscurile aparitiei unui defect in schimb, pentru masinile de hartie poate fi diferentiat pentru elemente diferite din constituenta lor. Astfel, la sectiunea de formare probabilitatea aparitiei unui defect este mai ridicata decat in celelalte sectiuni, datorita actiunii negative a apei asupra componentelor in miscare. Aceasta poate “spala” sau impurifica lubrifiantii din lagare conducant la deteriorarea rapida a rulmentilor sau poate avea actiune coroziva asupra elementelor de ansamblare, de asemenea cu efect negativ. Sectiunea preselor are un risc aparte in aparitia defectelor datorita constructiei relativ complexe a acestora dar si al particularitatilor din functionare. De asemenea pe valturile sugare se pot diagnostica o gama variata de defecte, cu impact mai redus asupra sigurantei in functionare dar cu efecte importante asupra calitatii produsului(uzura segmentilor de etansare, regim de functionare hidrodinamic impropriu, deflexie necontrolata a valtului sugar, etc). Sectiunea valturilor conducatoare este cea caraterizata de riscurile cele mai reduse in functionare fata de primele doua sectiuni, de aceea si frecventa de achizitie a datelor mai redusa fata de celelalte. Cu toate acestea, regimul termic cat si viteza de rotatie al acestora este un factor care poate aduce frecventa de colectare la cea egala cu cea a primelor categorii de valturi. Valturile calandru prezinta riscurile cele mai reduse in functionare datorita regimului de lucru cat mai cu seama al simplitatii constructive. Experienta specialistilor VRANCART recomanda urmatoarele frecvente de colectare a spectrelor de vibratii conform tabelului 1.

Tabel 1

Sectiune

Frecventa achizitie(170m/min)

Frecventa achizitie(330m/min)

Valturi sectiune formare

                 30 zile

                  15 zile

Valturi sectiune prese

                 15 zile

                    7 zile

Valturi sectiune conducatoare

                 90 zile

                  30 zile

Valturi calandru

                 90 zile

                  30 zile

Un element esential in colectarea spectrelor de vibratii il reprezinta modul de configurare al spectrului de vibratii care urmeaza a fi colectat. Astfel un spectru de vibratii este caracterizat de urmatorii factori esentiali: domeniul de frecvente pe care se efectueaza colectarea, numarul de linii care caracterizeaza spectrul colectat, marimea de caracterizare a vibratiilor si prelucrarea semnalului prelevat(cu sau fara transformare FFT). Domeniul de frecvente este cel mai important parametru de caracterizare a unui spectru prelevat prin valoarea minima si maxima al acestuia. Astfel o valoare minima a spectrului colectat foarte joasa poate sa induca amplitudini parazite care modifica semnificativ valorile mediate ale vibratiilor. De asemenea valoarea minima foarte ridicata nu va oferi indicatii in domeniile apropiate frecventei de rotatie, deosebit de importante in analiza spectrala. De regula frecventa minima este situata la cota de 20% din frecventa fundamentala minima de caracterizare a functionarii utilajului evaluat.

Si frecventa maxima are importanta hotaratoare asupra spectrului colectat. Astfel o limita superioara prea inalta va contine in spectru si amplitudini dominatate ale semnalului la valori ale frecventei ridicate, care le va estompa pe cele de amplitudine mai mica si frecvente reduse – cele mai definitoriii in functionarea utilajului. De asemenea o limita superioara redusa nu va oferi informatii asupra caracteristilor spectrale din acest domeniu, caracteristici care ofera informatii asupra unor tipuri caracteristice de defecte. O regula simpla recomanda ca limita maxima a domeniului de frecvente colectate situarea acesteia la 20-30 multipli ai frecventei fundamentale sau a 5 –6 multipli ai frecventelor specifice ale angrenajelor, pentru utilajele dotate cu acestea. Dealtfel fiecare zona a spectrului de vibratii indica anumite tipuri de defecte: zonele de frecventa foarte joasa defectiuni de natura tehnologica ale masinilor de hartie sau ale functionarii postavurilor/sitei, zonele inferioare(apropiate cu fundamentala) defectiuni structurale, geometrice sau slabiri in masina, zonele mediane ale spectrelor defectiuni ale rulmentilor, zonele cu frecvente ridicate defectiuni ale angrenajelor iar zonele de frecvente foarte inalte defectiuni legate de regimuri de lubrifiere sau frecari intre organele in miscare ale masinii. Bineanteles ca, in functie de natura defectiunii care se doreste a fi identificata exista configurari specifice ale spectrelor de vibratii colectate.

Tehnica de estimare a duratei pana la producerea unei defectiuni

Definirea valorilor de alerta si a limitelor de alarma depinde de conditiile particulare de functionare ale fiecarei componente in parte precum si de experianta operatorului. Aceste valori sunt deosebit de importante in tehnica de vibrodiagnoza deoarece semnaleaza operatorului uman intrarea utilajului intr-o stare de functionare neconforma care necesita interventii pentru readucerea sa la starea de functionare normala. Astfel, in figura 1 este reprezentat modul in care se mainfesta producerea unui defect, prin cresterea nivelului vibratiilor si rolul fixarilor limitelor de alerta astfel incat semnalizarea acestora sa fie eficienta. Cu puncte rosii, pe figura sunt reprezentate valorile masurate ale vibratiilor iar linia verde reprezinta tocmai valoarea medie a acestor valori.

In realitate aspectul curbei este mult mai sinuos si pentru exemplificare este reprezentat in figura 2 evolutia valorilor mediate ale amplitudinilor acceleratiilor pentru un valt la masina de Hartie Igienica (FAMPA). Pe aceasta diagrama se evidentiaza distributia statistica a valorilor amplitudinilor vibratiilor, in jurul unor valori medii, dar si evolutia acestora la aparitia unui defect, in ambele cazuri defectele au fost legate de slabiri mecanice intre rulmenti si arborii valtului.

Un aspect important in gestionarea programului de vibrodiagnoza este legat de cresterea frecventei de achizitie a datelor odata cu manifestarea unui defect prin depasirea valorii de alerta a nivelurilor de vibratii. Astfel, la depasirea valorilor de alerta frecventa de achizitie va creste astfel incat sa se surprida cat mai exact momentul depasirii nivelului de alarma in vederea programarii intreventiei pentru eliminarea defectiunii. Totodata se procedeaza la analiza spectrala pentru predictia cat mai exacta a defectiunii odata cu evaluarea riscului in functionarea masinii.

Un element important in aceasta etapa este definirea vitezei de crestere a valorii mediate astfel incat sa poata fi predictionat momentul depasirii limitelor de alarma si estimarea timpului de functionare in siguranta a masinii. In acest scop se defineste viteza de crestere a nivelului mediat de vibratii ca fiind raportul intre diferenta valorilor vibratiilor intre doua masuratori succesive si intervalul de timp intre aceste masuratori:
(1), unde Δa reprezinta diferenta dintre valorile amplitudinilor, iar Δt reprezinta diferenta dintre intervalele de timp intre cele doua masuratori. Estimarea duratei de timp maxima pana la depasirea nivelului de alarma se face cu ajutorul urmatoarei relatii:
(2), unde aalarma este valoarea de alerta al nivelului de vibratii si aultim valoarea ultimei amplitudini a nivelului de vibratii masurat.

Si din relatia (2) reiese importanta nivelului stabilit pentru alarma, de valoarea acestuia depinzand durata de timp estimata pentru functionarea in conditii de siguranta a masinii. Aceste valori sunt determinate empiric si au in vedere experienta personalului de operare, pentru valori prea mici ale acestuia existand riscul unor interventii neoportune(fara necesitate imediata) iar pentru valori ridicate existand riscul unor deteriorari si a altor componente sau scoaterea din functiune a masinii inainte de perioada estimata pentru efectuarea interventiei. In practica aceasta durata va suferi modificari succesive fiind corijata pe masura cresterii frecventei de achizitie a spectrelor de vibratii.

Avantajele metodei de vibrodiagnoza in masinile de hartie

Aplicarea programelor de mentenanta predictiva in cadrul societatii VRANCART a avut in primul rand drept rezultat beneficii privind managementul mentenantei si ca o consecinta a acestora si beneficii in costurile generale de intretinere dar si in cresterea sigurantei in functionare ale masinilor. Pentru comparatia rezultatelor programului s-au reprezentat cativa parametrii sintetici monitorizati pe parcursul unui an(septembrie 2003 – august 2004) in tabelul 2.

Tabel 2

 

Masina de hartie capac

Masina de hartie igienica

Numar de defectiuni predictionate

86

54

Numar de defectiuni confirmate

78

51

Eficienta predictii

90,7%

94,44%

Numar de opriri accidentale

6

2

Rata defectiuni nepredictionate

7,6%

3,9%

In tabelul de mai sus, prin numar de defectiuni predictionate s-a intelege numarul total de defectiuni semnalate pe iar prin defectiuni confirmate se inteleg acelea care au fost confirmate la interventia asupra subansamblelor. Prin eficienta predictiilor se intelege raportul dintre predictiile confirmate si numarul de predictii efectuate asupra unei masini iar prin rata defectiunilor nepredictionate raportul dintre predictiile confirmate si numarul opririlor accidentale, care au avut drept cauza defecte neidentificate. Tote valorile sintetice de mai sus, pentru cele doua masini, indica o siguranta in functionare net superioara fata de situatia in care programul de mentenanta predictiva nu ar fi fost implementat si implicit numarul de opriri accidentale ar fi fost majorat cu minim 50% dintre numarul predictiilor efectuate. Aceste au efect direct asupra costurilor produsului finit, cost care ar fi fost afectat in sensul cresterii acestuia cu valoare productiei nerealizate pe perioada stationarii fabricatiilor pentru inlaturarea defectelor accidentale si neprevazute.

Bibliografie:

1.      Condition based maintenance – Cadick Corporation – Revisied, October, 1999;
2.      R.Keith     - Predictive Maintenance
3.      Cristian Banarie, Dorian Dima -  Vibrating diagnosis of the mechanical loosening on axles in paper industry - TCMR IASI 2004, tom XLX(LIV)

 
Vibrotest S.R.L. © 2010 • Termeni si conditii
 
 
Reprezentanta tehnica si comerciala a
FIXTURLASER
 
 
Va tinem la curent cu noutatile!
 
Cautare
 
Parteneri
SPM Instrument are peste 40 de ani de experienta in domeniul productiei de echipamente de masura si control pentru diagnosticarea utilajelor dinamice.

Fondata in anul 1997, are ca obiect de activitate comertul cu o gama diversificata de rulmenti, scule de montare-demontare rulmenti, accesorii, lubrefianti, curele si simeringuri.

Fondata in anul 1984, este unul dintre liderii mondiali in producerea de instrumente de verificare si efectuare de alinieri de axe si masuratori geometrice, utilizand tehnologie laser.