آنچه در این مقاله به آن پرداخته خواهد شد بیان موردی است درباره آنالیز ارتعاشات فن سانتریفیوژ آسیاب مواد خام کارخانه سیمان و رفع عیب آن تشخیص داده شد و رفع گردید.

عیب­یابی به کمک آنالیز ارتعاشات فن سانتریفیوژ

فن مورد نظر در دپارتمان آسیاب مواد خام کارخانه سیمان قرار دارد. وظیفه این فن مکش مواد آسیاب شده از داخل آسیاب غلتکی می­باشد. این فن دارای توانی معادل ۲۶۵۰ کیلووات بوده و با قطر ایمپلر 15/3 متر و وزنی حدود ۹ تن با ۹۹۰ دور در دقیقه کار می­کند.

شکل 1: نقشه فن سانتریفیوژ

شکل ۲: فن سانتریفیوژ دو طرفه آسیاب مواد شرکت سیمان  

پس از اتمام مراحل نصب، فن مذکور بطور آزمایشی استارت شد و مشاهده گردید که میزان ارتعاش آن رفته رفته افزایش می­یابد. با توجه به اینکه این فن دارای سنسور ارتعاش دایمی نصب شده بر روی یاتاقان آن می­باشد می­توان میزان ارتعاش آن را در هر لحظه در اتاق کنترل مشاهده کرد و ثبت نمود. شکل ۳ چگونگی افزایش ارتعاش فن را پس از رسیدن به دور نامی با گذشت زمان نشان می­دهد. با توجه به شکل، ارتعاش فن پس از مدت زمانی حدود ۱۵ دقیقه به مقدار 1/7 میلیمتر بر ثانیه می­رسد و سیستم کنترلی مربوطه فن را متوقف می­کند.

شکل ۳: روند افزایش ارتعاش فن پس از استارت و رسیدن به دور نامی

با توجه به اینکه ارتعاش فن پس از رسیدن به دور نامی ثابت نمی­ماند و در دور ثابت شاهد افزایش تدریجی ارتعاش بودیم احتمال بروز پدیده تشدید (Resonance) وجود داشت. اندازه­گیری زوایای فاز و طيف ارتعاشی نیز این احتمال را تقویت نمود. از طرفی میزان ارتعاش در جهات عمودی و محوری ناچیز بود و عمده ارتعاش در جهت افقی اتفاق می­افتاد. بنابراین ارتعاش ماهیت جهتي (directional) داشت که این موضوع نیز احتمال پدیده تشدید را بیش از پیش تقویت می­نمود.

شکل ۴ طيف ارتعاشی ماشین را نشان می­دهد.

شکل ۴: طيف ارتعاشی فن در جهت افقی

با توجه به طيف ارتعاشی مشاهده می­شود که بیشترین دامنه ارتعاش در فرکانسی برابر با فرکانس دوران تجهیز اتفاق می­افتد و این دامنه با گذشت زمان افزایش می­یابد. با توجه به این مشاهدات احتمال می­رفت که فن مذکور دارای مقداری آنبالانسی است و دامنه این آنبالانسی به علت پدیده تشدید افزایش می­یابد. از آنجا که دامنه ارتعاش ثابت نبود و مدام افزایش می­یافت لذا اقدام برای بالانس غیرمعقول می­نمود. اولین قدم در رفع عیب انجام اقداماتی بود که پدیده تشدید را از بین برده و دامنه ارتعاش را تثبیت نماید. یکی از روشهای دور شدن از تشدید، تغییر فرکانس طبیعی سیستم از طریق تغییر میزان سختی می­باشد.

(1)

با توجه به رابطه (۱) فرکانس طبیعی سیستم با ریشه دوم سختی سیستم متناسب است. در رابطه فوق K سختی سیستم و M جرم سیستم است. بنابراین اگر بتوانیم میزان سختی را تغییر دهیم می­توان فرکانس طبیعی را تغییر داده و از بروز تشدید ممانعت کرد. به همین منظور جهت افزایش سختی سیستم، اقدامات زیر انجام گرفت:

١- کنترل فونداسیون و اطمینان از عدم وجود اشکال و یا ترک در قسمتهای مختلف آن.

وجود ترک در فونداسیون می­تواند بطور قابل ملاحظه­ای سختی سیستم را کاهش داده لذا قسمتهای مختلف فونداسیون بطور دقیق مورد بازرسی قرار گرفت تا ترک­های احتمالی شناسایی شده و اصلاح شوند. پس از انجام بررسیهای دقیق هیچ ترکی در فونداسیون مشاهده نشد.

۲- تقویت اتصال baseplate های زیر یاتاقانها به فونداسیون.

همانطور که در شکل ۵ نشان داده شده است اتصال baseplate ها به فونداسیون با افزایش ضخامت ورقهای به کار رفته تقویت شدند.

٣- سنگ­زنی آن قسمت از فونداسیون که در تماس با ورق­های زیر مهره انکربولت­ها قرار دارد.

به منظور تماس بهتر ورق زیر مهره انکربولت­ها با فونداسیون، سطح بتن آن قسمت سنگ­زنی شد تا تماس ورق با فونداسیون بهتر و کامل­تر شود. (شکل ۶)

۴- افزایش ضخامت ورقهای زیر مهره انکربولت­ها

همانطور که در شکل ۶ نشان داده شده است ضخامت ورقهای به کار رفته در زیر مهره انکربولت­ها از ۱۰ میلیمتر به ۲۰ میلیمتر افزایش داده شد.

شکل ۵: تقویت اتصال baseplate زیر یاتاقان به فونداسیون با افزایش ضخامت ورقها

شکل ۶: افزایش ضخامت ورقهای زیر انکربولت­ها از ۱۰ میلیمتر به ۲۰ میلیمتر

پس از انجام اقدامات فوق فن استارت شد و مشاهده گردید که دامنه ارتعاش آن پس از رسیدن به دور نامی تثبیت شده است و در حدود ۵ میلیمتر بر ثانیه ثابت باقی مانده است. شکل ۷ دامنه ارتعاش را با مرور زمان از لحظه استارت تا لحظه متوقف کردن فن نشان می­دهد.

شكل 7- دامنه ارتعاش فن پس از انجام اقدامات اصلاحی

پس از اینکه دامنه ارتعاش تثبیت شد مقادیر دامنه ارتعاش و زوایای فاز و طيف ارتعاشی در جهات مختلف توسط دستگاه آنالیزور ارتعاش ثبت گردید. جداول ۱ و ۲ مقادیر دامنه ارتعاش و زوایای فاز را در جهات مختلف نشان می­دهد. شکلهای ۸ و ۹ طیفهای ارتعاشی را در جهت افقی که بیشترین دامنه ارتعاش وجود دارد نشان می­دهند.

جدول ۱: میزان ارتعاش فن پس از رفع مشکل نشدید

جدول ۲: زوایای فاز ارتعاش پس از رفع مشکل تشدید

شکل ۸: طيف ارتعاشی در محل یاتاقان loose در جهت افقی پس از رفع مشکل تشدید

شکل 9- طيف ارتعاشی در محل یاتاقان fix در جهت افقی پس از رفع مشکل تشدید

با توجه به مقادیر دامنه ارتعاش در جهات مختلف و زوایای فاز، همچنین با بررسی طیف ارتعاشی که دارای بیشترین دامنه در فرکانسی برابر با فرکانس دوران فن می­باشد مشکل آنبالانسی فن محرز است لذا نسبت به انجام عملیات بالانس دینامیکی اقدام شد. نتیجه بالانس بسیار موفقیت­آمیز بود و میزان ارتعاش فن به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا کرد.

جدول 3 مقادیر دامنه ارتعاش را پس از انجام بالانس دینامیکی نشان می­دهد.

جدول 3- میزان ارتعاش فن پس از انجام عملیات بالانس دینامیکی

مقادیر دامنه ارتعاش نشان داده شده در جدول ۳ مطابق با استاندارد ISO 10816 برای فن مذکور کاملاً مطلوب می­باشد. فن مورد نظر پس از انجام بالانس بدون هیچ مشکلی استارت شد و مورد بهره­برداری قرار گرفت.

نتیجه­ گیری

استفاده از آنالیز ارتعاشات در پایش وضعیت ماشین­های دوار یکی از بهترین و سریعترین روشها می­باشد که با قابلیت اطمینان بسیار بالایی می­تواند به عنوان ابزاری برای اطلاع از وضعیت عملکرد ماشین­ها و تشخیص عیوب آنها در اختیار متخصصین و دست­اندرکاران نگهداری و تعمیرات در صنایع مختلف قرار گیرد. با استفاده از این روش، عیب­یابی ماشین­های دوار در کوتاهترین زمان ممکن و در مراحل ابتدایی شروع عیب قابل ردیابی و تشخیص است. در این مقاله با استفاده از تکنیک آنالیز ارتعاشات، عيب فن سانتریفیوژ مورد استفاده در دپارتمان آسیاب مواد خام شرکت سیمان   که آمیزه­ای از تشدید و آنبالانسی بود تشخیص داده شد که با انجام اقدامات اصلاحی شامل تقویت baseplate ها و محل اتصال انکربولتها به فونداسیون و در نهایت با انجام بالانس دینامیکی بطور کامل رفع گردید.

منبع: رضا قاسمی آذر ” عیب‌یابی فن سانتریفیوژ دو طرفه آسیاب مواد شرکت سیمان   با استفاده از آنالیز ارتعاشات” هفتمین کنفرانس تخصصی پایش وضعیت و عیب‌یابی ماشین آلات ایران، جزیره کیش، دانشگاه صنعتی شریف، پردیس بین‌الملل ، اسفند ۱۳۹۱