امروزه در صنعت با توجه به وجود رقابت و هم چنین بنا به حساس بودن محصولات هر مجموعه تولیدی همواره در دسترس قرار داشتن تجهیزات مهم و حیاتی در نتیجه تولید مستمر از یک سو و همچنین کاهش هزینه­ های نگهداری از سوی دیگر بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. لذا تحقق این مهم جز با برنامه­ریزی منظم و به کارگیری روش­های نوین نت امکان­پذیر نخواهد بود که یکی از این روش­های ساده و البته بسیار کاربردی بالانس در محل قطعات صنعتی می­باشد که در این مقاله مورد توجه قرار گرفته است. و در ارتباط با دمنده واحد بازیافت گوگرد یک پالایشگاه نفت می­باشد که وظیفه جداسازی گوگرد از گازهای اسیدی حاصله (جهت جلوگیری از ورود گوگرد به اتمسفر) را به عهده دارد. گوگرد موجود در گازهای اسیدی (گوگرد دار) که از واحدهای مختلف پالایشگاه به واحد بازیافت گوگرد فرستاده می­شود در چندین مرحله جداسازی میشود. گازهای اسیدی ابتدا پیش گرم شده و پس از ترکیب با هوا و سوختن (در کوره H09001) و کندانس شدن حدود ۴۰% گوگرد آن گرفته می­شود و پس از واکنش در راکتورها مابقی گوگرد جداسازی می­گردد. گازهای اسیدی فاقد گوگرد باید در کوره­ای به نام Incinerator H09001 سوزانده شود. برای ایجاد آتش در این کوره نیاز به حجم بسیار زیادی از هوا می­باشد که این هوا توسط دمنده C09003 تامین می­گردد. دمنده فوق مدل BTSB-CNM ساخت شرکت DMW ژاپن می­باشد که محرک آن الکتروموتوری با توان 40kw و دور 29 0rpm می­باشد. دمنده فوق تک مرحله­ای با ظرفيت 937 متر مکعب بر ساعت می­باشد که با ایجاد فشار  232.mbar هوا را به کوره می­فرستد.

شرح اشکال

همانطور که اشاره شد دمنده فوق گریز از مرکز و BETWEEN BEARING با مشخصات مکانیکی طبق جدول (1) شماتیک (شکل ۱) نشان داده شده موجود می­باشد که جهت کنترل وضعیت ارتعاشی آن نقاط اندازه­گیری بر روی محفظه بیرینگ مشخص و طبق برنامه زمانبندی در دوره­های یک ماهه ارتعاشات آن اندازه­گیری می­شود.

در طی اجرای برنامه زمانبندی پایش وضعیت دمنده مذکور مقادیر ارتعاشی در جهت محوری از محدوده مجاز به محدوده هشدار رسیده و جهت عیب­یابی و اصلاح آن فرکانس ارتعاشات مورد تحلیل و بررسی دقیق قرار گرفت که فرکانسهای غالب ارتعاش آن نشاندهنده وجود خرابی در بیرینگ تراست بود بر آن اساس دستور کار تعمیراتی لازم جهت بررسی بیرینگ تراست صادر شد (شکل ۲).

جدول (۱) مشخصات مکانیکی تجهیز

شکل (۱) شماتیک دمنده و الکتروموتور

تحلیل فرکانس اولیه ارتعاشات

پس از بررسی بیرینگ وجود لقیهای غیر مجاز در آن مشاهده شد که با تعویض بیرینگ مرتفع شد و تجهیز تحت شرایط عملیاتی خود بکار گرفته شده اندازه­گیری ارتعاشی بلافاصله انجام شد که کاهش ارتعاش را در آن نشان میداد. ولی پس از مدتی ارتعاش دمنده مجددا در جهت محوری افزایش یافته که فرکانسهای غالب ارتعاش باز وجود خرابی در بیرینگ تراست را نشانه رفتند بنابراین دستور کار تعمیراتی دیگری جهت بررسی مجدد بیرینگ تراست صادر شد.

شکل (۲) تغییرات ارتعاش در جهت محوری

در بررسهای به عمل آمده مشخص شد که بیرینگ اصلی از نوع 7322BECBM بوده است که به دلیل موجود نبودن، بیرینگ 7322BECCM  به جای بیرینگ اصلی به کار گرفته شده است که به دلیل مناسب نبودن و جنس نامرغوب لقی­های داخلی آن (بیشتر از لقی­های مجاز) برای شرایط عملیاتی دمنده مورد آسیب واقع شده است و در نتیجه تعویض گردید و از طرفی گروه تعمیرات ماشینری اقدام به شستشوی پره­های دمنده با جت نمود و ارتعاش سنجی از سر گرفته شد.

با در سرویس قرار گرفتن ماشین ارتعاشات تجهیز این بار به شدت افزایش یافت (شکل 3) و بررسی مقادیر ارتعاشی و فرکانسهای مرتبط نشان دهنده تفاوت قابل ملاحظه­ای بین طیف ارتعاشی با طیف­های قبل خرابی در سوابق ثبت شده از نظر فرکانسهای غالب و دامنه آنهاست که نشان دهنده تغییر رفتار دینامیکی اجزاء داخلی و وجود یک عیب ریشه­ای ویرانگر در تجهیز است بنابراین با دقیق شدن در بررسی و آنالیز طیف­های ارتعاشی طبق جدول (۲) و تجمیع آرا و نظرات کارشناسان کنترل و پایش وضعیت وجود نامیزانی جرمی در مجموعه روتور و پروانه بر اثر شستن جرم­های متصل به پره­ها مسجل شد. شکل (۴)

شکل (۳) رشد ارتعاشات در جهت شعاعی

جدول (۲) لیست فرکانس­های طیف ارتعاشی

شکل (۴) مشاهده فرکانس برابر دور

گمانه زنی­های گروه تعمیرات ماشین آلات کثیفی پروانه را به علت عملکرد نامناسب فليتر هوای ورودی علت اصلی بروز مشکل میدانند ولی حتی با شستشوی اجزاء داخلی نیز همچنان ارتعاشات تجهیز بالا و نیاز به بالانس حتمی می­باشد. و از آنجا که طبق روتین همواره تجهیزات برای بالانس به کارگاه ارسال می­گردند مجموعه روتور دمنده فوق نیز جهت بالانس به کارگاه ارسال گردید.

بالانس در کارگاه

پس از انجام بررسی­های فوق روتور و پروانه دمنده جهت انجام بالانس به کارگاه فرستاده شد شکل (۵). در آنجا روتور بر روی دستگاه بالانس قرار داده شد و مشاهده گردید که با توجه به میزان ابعاد و وزن مجموعه روتور و پروانه (وزن تقریبی 650KG و شعاع پروانه 660MM) امکان بالانس بر اساس استاندارد 1940-ISO برای آن امکان­پذیر نمی­باشد.

در کارگاه تراشکاری RUN OUT محور روتور اندازه­گیری شد که مقادیر حاصل نشان دهنده وجود اعوجاج به میزان 0.2mm اوتی در محور روتور است که با اصلاح آن در محدوده مجاز و پیشنهادی سازنده (0.05mm) قرار گرفت.

شکل (۵) نمایی از مجموعه روتور و پروانه

عدم کارایی بالانس در کارگاه و نیاز به بالانس در محل قطعات صنعتی

با توجه به عدم امکان بالانس در کارگاه از یک طرف و همچنین نیاز واحدهای تولیدی به دمنده فوق دو فرضیه مطرح گردید :

1- مجموعه روتور و پروانه جدید تهیه گردد.

٢- ارسال دمنده به واحد و انجام بالانس در محل.

از سوی دیگر با بررسی هزینه­های خرید مجموعه روتور جدید که در ادامه به آن اشاره خواهد شد و همچنین مدت زمان جهت تهیه آن و عدم امکان بالانس صحیح در کارگاه, برای اولین بار تصمیم به انجام بالانس در محل گرفته شد.

خصوصیات بالانس در محل قطعات صنعتی

نامیزانی روتور را تنها میتوان با اندازه­گیری آثار نامیزانی و نه از طریق اندازه­گیری مستقیم تعیین کرد. جهت این مهم به هنگام بالانس روتور در حالت کارکردی آن، ارتعاشات مطلق یاتاقان­ها با ارتعاشات نسبی شفت، با استفاده از سنسورهای ارتعاشی قابل جابجایی یا نصب دائم، اندازه­گیری می­شوند.

با توجه به اینکه نامیزانی تنها ارتعاشی در فرکانس دورانی خود خواهد داشت. این ارتعاشات بایستی به دقت تصفیه شده و بر مبنای مقدار و زاویه فاز مربوطه اندازه­گیری و نمایش داده شوند.

می­دانیم که دستگاه­های بالانس پیشرفته از قابلیت ((تبدیل فوریه گسسته)) که اصطلاحاً (DFT) نامیده می­شود. بهره می­گیرد.

با بست مقادیر اندازه­گیری شده بر حسب توابع سینوسی و کسینوسی , ارتعاشات فرکانس پایه مشخص شده بر مبنای مقدار و زاویه فاز مربوطه نمایش داده می­شوند. سرعت دورانی و مرجع زاویه­ای روتور توسط سنسور مرجع (سنسور فتوالکتریک) اندازه­گیری می­شود.

ارتباط مابین ارتعاشات پایه 7 و ناميزانی روتور U توسط رابطه زیر مشخص می­شود:

v=kU

ثابت k عموماً به رفتار دینامیکی ماشین از قبیل سختی دینامیکی , ضریب میرایی و سرعت دوران بستگی دارد.

علاوه بر تحلیل ارتعاشات بر مبنا تحلیل فوریه دستگاه­های پیشرفته بالانس محاسبات کامپیوتری پیچیده­ای از مقدار و محل اجرام تصحیح کننده در کوتاه­ترین زمان ممکن ارائه می­کنند. بالانس در محل با مدد گرفتن از این نو آوری آسان­تر ، سریع­تر و کاراتر شده است.

شروع کار بالانس در محل قطعات صنعتی

پس از بررسی امکان انجام بالانس در محل مقدمات کار از جمله تعیین نوع بالانس که تک صفحه­ای در نظر گرفته شد و صفحه محل اضافه کردن وزنه­ها و نحوه دسترسی به آنها و ساخت وزنه­های آزمایشی و همچنین آماده­سازی دستگاه بالانسر و هماهنگی با دیگر گروههای تعمیرات جهت انجام کار فراهم گردید.

شکل (۶) نصب سنسورهای ارتعاشی و دور سنج

نحوه تعیین جرم وزنه­های آزمایشی

M_trial جرم وزنه آزمایشی بر حسب گرم

M_rotor جسم دوار گردنده برحسب کیلوگرم

r_trial شعاع استقرار جرم آزمایشی برحسب میلیمتر

فرمول (1)                     Mtrial = 30*Mrotor /r_trial

محاسبه جرم ازمایشی             M_trial=30*650/640=3.5

پس از نصب سنسورهای ارتعاشی و دور سنج و نصب برچسب (شکل ۶) و تنظیم دستگاه بالانسر دمنده در سرویس قرار گرفت و رکورد اولیه ارتعاشی به همراه فاز اندازه­گیری شد که پس از تحلیل دستگاه وزنه ۱۱۵ گرمی در زاویه صفر درجه پیشنهاد گردید.(شکل 7) که با توجه به شعاع بالای اعمال جرم و همچنین سرعت بالای دمنده و نیز فرمول (۱) و با توجه به وزنه­های موجود(شکل ۸) وزنه ۳۰ گرمی به همراه وزن الکترود جوشکاری که ۱۰ گرم در مجموع ۴۰ گرم محاسبه شد و در زاویه صفر درجه اضافه شد.

شکل (۷) وزنه پیشنهادی دستگاه بالانسر

شکل (۸) وزنه ­های آزمایش

پس از اتمام مرحله نصب وزنه­های آزمایش دستگاه در سرویس قرار گرفت که نتایج حاصله نشان دهنده کاهش قابل توجه ارتعاشات در کل مجموعه دمنده می­باشد به طوریکه میزان ارتعاشات در محدوده قابل قبول قرار گرفت. شکل (۹٫۱۰) با توجه به مقادیر ارتعاشی حاصل فرایند بالانس در محل اتمام یافته و دستگاه برای قرارگیری در فرایند عملیاتی آماده گردید. و نمودارهای ارتعاشی نشان می­دهد که در چندین نوبت ارتعاش سنجی شرایط ارتعاشات پایدار و در محدوده مجاز می­باشد.

شکل (۹) ارتعاشات دمنده

شکل (۱۰) ارتعاشات در الکتروموتور

نتیجه بالانس در محل قطعات صنعتی

با نظر به اینکه امروزه مبحث نگهداری و تعمیرات یکی از مهمترین علل کاهش هزینه­های تعمیراتی است و با توجه به پیشرفت دانش و تکنولوزی­های جدید و با توجه به مراقبتهای انجام شده از تجهیزات به وسیله آنالیز ارتعاشات و استفاده از روشهای نوین کنترل وضعیت می­توان به صورت قابل ملاحضه­ای رشد خرابی و در نتیجه هزینه­های ناشی از خرید, انبارداری و نیروی انسانی و نیز مدت زمان توقف دستگاه که پارامتر بسیار مهمی می­باشد را کاهش داد و نیز دیگر احتیاجی نیست که آثار مخرب و زیان­آور ناشی از نامیزانی را تحمل نمود چرا که آثار ناشی از نامیزانی نه تنها باعث کاهش راندمان موثر و طول عمر ماشین آلات می­شود بلکه می­تواند تنشهای فیزیکی و روانی نامطلوب را در کارکنان آن موسسه پدید آورد که می­توان به سادگی و به سرعت و با هزینه مناسب و با کمک گرفتن از دستگاه­های دقیق و پیشرفته بدون احتیاج به پیاده کردن اجزاء و قطعات ماشین نامیزانی را تشخیص داد و آن را حذف نمود.

منبع: علی لرستانی، عقیل حیدری، مجید امانی، کاظم بیننده دهاقانی ” کاهش هزینه­ های تعمیراتی به کمک آنالیز ارتعاشات و بالانس در محل”