زیاد طول کشیده است؟ صفحه بارگذاری را ببندید.

روانکاری یاتاقان به کمک صدای التراسونیک یاتاقان

0

قبل از اینکه بخواهیم در خصوص صدای التراسونیک یاتاقان صحبت کنیم اجازه دهید در خصوص امواج صوتی مطالبی را با شما به اشتراک بگذاریم.

دانش وجود امواج صوتی بالاتر از شنوایی انسان به اواخر قرن ۱۸ بر می­گردد زمانی که کشف شد خفاش­‌ها جهت راه­یابی از نوعی شنوایی غیر از دیدن استفاده می­کنند. این امواج صوتی که دارای فرکانس بالای ۲۰ کیلوهرتز می‌­باشند به نام امواج التراسونیک شناخته می‌­شوند. در سال ۱۹۱۲ بعد از غرق شدن کشتی تایتانیک، کارشناسان به این فکر افتادند که چگونه وجود کوه­‌های یخی شناور در دریا را شناسایی کنند و از این فاجعه‌­های بزرگ در آینده جلوگیری نمایند. این تفکر منجر به استفاده از هیدروفون (Hydro Phone) که یک میکروفن (Micro phone) زیر آبی می­باشد، گردید. این وسیله صداهای منتشر شده در آب را دریافت می­‌نمود و با آنالیز این صداها پی به وجود کوه یخی می­‌بردند. این تکنیک گسترش یافت و در دهه ۶۰ تا ۷۰ جزء یکی از ابزارهای شناسایی عیوب در صنایع مختلف قرار گرفت.

اندازه­‌گیری صدای التراسونیک یاتاقان

صدای التراسونیک تولید شده، توسط سنسورهایی که از نوع سنسورهای پیزوالکتریک (Piezoelectric) می‌­باشند و در دو گروه زیر وجود دارند، دریافت می­شود.

١- سنسور دریافت کننده امواج التراسونیک پخش شده در هوا (Air Born ultrasonic)

۲- سنسور دریافت کننده امواج التراسونیک پخش شده در سازه (Structure Born ultrasonic)

خروجی سنسورهای پیزوالکتریک به دستگاه آنالایزر التراسونیک (شکل ۲) ارسال می­‌شود که می­‌تواند امواج دریافتی را به امواج شنوائی که توسط اپراتور قابل شنیدن باشد، تبدیل نماید. همچنین قابلیت فیلتر فرکانسی و یا نمایش فرکانس­‌های موج دریافتی را جهت عیب‌­یابی فراهم می­‌آورد.

شکل ۲: دستگاه التراسونیک

در جهان التراسونیک، اندازه‌­گیری صدای التراسونیک بر اساس واحد dB می­‌باشد و تمام اندازه‌­گیری‌­ها با مقدار مرجع ۱  مقایسه می‌­شوند. در واقع صدای اندازه­‌گیری شده نسبی بوده و به نوعی اندازه­‌گیری ولتاژ در مقیاس لگاریتمی است.

 

 

 

با توجه به محاسبات زیر افزایش صدای التراسونیک به میزان ۶dB به معنی دو برابر شدن دامنه صدای التراسونیک می­‌باشد.

 

 

 

مقاومت یک جسم در مقابل انتشار صوت مقاوت ظاهری یا امپدانس (Impedance) است و با رابطه زیر بیان می­شود.

 

 

 

 

Z مقاومت ظاهری یا امپدانس، چگالی و v سرعت صوت می­‌باشد.

در واقع امپدانس یک جسم نشان دهنده مقاومت جسم در مقابل انتشار صوت از آن است.

جدول ۱: تعدادی از مواد که کمترین امپدانس را دارند

همینطور زمانی که صوت به مرز بین دو جسم با امپدانس متفاوت برسد مقداری از انرژی صوتی منعکس شده و بخشی از مرز بین دو جسم عبور می­‌کند. بنابراین داشتن کمترین تغییر جنس از نقطه تولید صدا تا نقطه اندازه‌­گیری، در اندازه­‌گیری صدای التراسونیک مهم می­‌باشد.

انتشار صوت در هوا

زمانی که شما به یک منبع تولید صدایی که در بازه شنوایی انسان است نزدیک می­‌شوید صدا را بلندتر می‌­شنوید در مورد صدای التراسونیک نیز همینطور می‌­باشد، بنابراین در اندازه‌­گیری صدای التراسونیک از طریق سنسورهای هوابرد، برای داشتن داده‌­های قابل تکرار و مقایسه‌­ای داشتن فاصله محل اندازه­گیری تا منبع تولید صدا مورد نیاز می­‌باشد.

میزان صدای التراسونیک اندازه­‌گیری شده رابطه معکوس با فاصله محل اندازه‌­گیری تا منبع تولید صدا دارد.

 

 

 

P فشار صدای التراسونیک و r فاصله محل اندازه‌­گیری از منبع تولید صدا می‌­باشد.

بنابراین اگر فاصله محل اندازه‌­گیری از منبع تولید صدا دو برابر شود، شدت صدای التراسونیک نیز نصف می­‌گردد و میزان صدای اندازه‌­گیری شده به میزان dB ۶ کاهش می­‌یابد.

در ضمن صدای التراسونیک که توسط سنسور هوابرد دریافت می‌­شود ممکن است به صورت مستقیم از منبع تولید صدا به سنسور رسیده باشد یا حاصل انعکاس توسط اجسام دیگر باشد.

پایش وضعیت روانکاری یاتاقان­ با استفاده از صدای التراسونیک یاتاقان

روانکاری مناسب در سطح یاتاقان باعث ایجاد یک اثر میرائی در ناحیه سطح تماس یاتاقان‌­های غلتشی در برابر تنش ایجاد شده در ناحیه تماس می­‌شود و در نتیجه میزان صدای تولید شده کاهش می­‌یابد. زمانی که روانکار از یک حد معینی کمتر می‌­شود ناصافی‌­های سطح تماس باعث افزایش صدای تولید شده خواهند شد و در ادامه، سایش و ایجاد تغییر شکل‌­های میکروسکوپی را به همراه دارد که می­تواند منجر به شروع خرابی گردد. لذا با اندازه‌­گیری و پایش صدای تولید شده توسط یاتاقان که از نوع صدای التراسونیک می‌­باشد، وضعیت روانکاری یاتاقان­‌های غلتشی مشخص می­‌گردد.

با توجه به اینکه بیش از ۵۰ درصد خرابی‌­های یاتاقان‌­های غلتشی مربوط به مشکلات روانکاری است (شکل ۱)، اهمیت پایش وضعیت روانکار نمایان می­گردد.

شکل ۱: علل خرابی یاتاقان­های غلتسي

روش پایش وضعیت روانکاری یاتاقان­ با استفاده از صدای التراسونیک یاتاقان

با توجه به اینکه اندازه‌­گیری در نقاط مختلف تجهیزات با توجه به امپدانس بین نقطه اندازه‌­گیری تا منبع تولید صدا متفاوت خواهد بود، اندازه‌­گیری صدای التراسونیک با توجه به اصول زیر انجام گرفت.

– اندازه‌­گیری فقط از یک نقطه ثابت در روی یاتاقان.

– داشتن کمترین تغییر جنس از مرکز تولید صدا تا ناحیه اندازه‌­گیری.

– داشتن کمترین امپدانس از مرکز تولید صدا تا ناحیه اندازه‌­گیری

و در یاتاقان‌­هایی که به هر علتی دسترسی به پوسته خارجی یاتاقان ممکن نبود، اندازه‌­گیری روی لوله تزریق گریس انجام شد. سپس بعد از انجام چندین مرحله داده برداری، بررسی روند تغییرات با استناد به دو نکته زیر انجام پذیرفت ( شکل ۳ و ۴).

۱- حداقل صدای تولید شده توسط یاتاقان در شرایط نرمال بهره‌­برداری بعنوان یک خط مرجع برای داده‌­های صدای التراسونیک در نظر گرفته شد.

۲- افزایش dB8 صدای التراسونیک نسبت به خط مرجع مشکل روانکاری می‌­باشد.

شکل ۳: صدای التراسونیک یاتاقان سمت کوپلینگ موتور کندانسیت پمپ B واحد ۲ سیکل ترکیبی
شکل ۴: صدای التراسونیک یاتاقان سمت کوپلینگ موتور کندانسیت پمپ A واحد ۱ سیکل ترکیبی

نتایج پایش صدای التراسونیک یاتاقان­ ها در مرحله اول

١- با مطالعه و بررسی روند تغییرات صدای التراسونیک یاتاقان‌­های غلتشی و همینطور کنترل برنامه گریسکاری یاتاقان‌­ها مشخص شد که اصولا گریسکاری زمانی انجام می‌­گیرد که میزان افزایش صدای التراسونیک نسبت به مرجع بیش از dB8 می‌­باشد و کاهش فیلم روانکار باعث صدمه دیدن یاتاقان شده است.

۲- در گریسکاری صحیح بعد از گریسکاری یاتاقان، صدای التراسونیک باید به عدد مرجع برگردد در صورتی که داده برداری­‌های انجام گرفته بلافاصله بعد از تزریق گریس، نشان می­داد که صدای بعد از گریسکاری بالاتر از مرجع می­‌باشد.

۳- بعد از انجام عملیات تزریق گریس و کاهش صدای التراسونیک در موتورهای کندانسیت پمپ، نرخ افزایش صدا زیاد می­‌باشد و این نشان دهنده این موضوع می­‌باشد که گریس مورد استفاده عملکرد خوبی ندارد.

اقدامات اصلاحی انجام گرفته بر اساس نتایج مرحله اول پایش

۱- بازه روانکاری یاتاقان­‌های غلتشی بر اساس شرایط بهره‌­برداری و اطلاعات بدست آمده از پایش صدای التراسونیک یاتاقان ­های غلتشی اصلاح شد. بعنوان مثال با محاسبات جدید با توجه به بالا بودن دمای یاتاقان و نصب عمودی، ساعت گریسکاری موتور اکستراکشن پمپ از ۱۰۰۰ ساعت به ۲۵۰ ساعت کاهش یافت.

۲- میزان دقیق گریس مورد نیاز محاسبه گردید و در حین گریسکاری با استفاده از صدای التراسونیک کنترل شد، بطوریکه در زمان تزریق گریس می­‌بایست صدای یاتاقان تا سطح مرجع کاهش یافته و به محض افزایش صدای التراسونیک، تزریق گریس قطع شود.

۳- اصلاح دستورالعمل تزریق گریس و تاکید به گریسکاری در زمان کار موتور تا در شرایطی که گریس گرم و شل­تر است، گریس تزریق شده جایگزین گریس قدیمی شود.

۴- تغییر نوع گریس مورد استفاده براساس شرایط دمایی یاتاقان، با توجه به اینکه دمای یاتاقان غلتشی سمت کوپلینگ به علت افزایش دمای سیم پیچ موتور به حدود ۱۲۰ درجه می­‌رسید و گریس مورد استفاده تحمل چنین دمایی را نداشت.

در این رابطه لازم به توضیح می­‌باشد که گریس توصیه شده توسط سازنده موتور، گریس UNIREX N2 می‌­باشد که تحمل درجه حرارت تا ۱۶۰ درجه را دارد.

گریسی که استفاده می‌­شد گریس Shell stamina EP2 بود که تحمل درجه حرارت تا ۱۵۰ درجه را دارد ولی با توجه به عملکرد گریس به نظر می­‌رسید گریس تهیه شده گریس اصل نبوده و تحمل درجه حرارت بالا را ندارد.

گریس که تهیه شد گریس LGHP2 شرکت SKF بود که برای کاربرد تا درجه حرارت ۱۵۰ درجه می­‌باشد.

جدول ۲: مشخصات گریس‌­های مورد استفاده

۵- رعایت نظافت و ممانعت در ورود ذرات به یاتاقان، در بعضی از موتورها محل گریس خور در وضعیت مناسبی قرار نداشتند که اصلاح گردیدند.

نتایج بعد از انجام اصلاحات

١- نتایج حاصل از داده برداری صدای التراسونیک یاتاقان ­های غلتشی بعد از انجام اصلاح دستورالعمل و برنامه روانکاری نشان دهنده کاهش سطح صدای التراسونیک یاتاقان­‌ها در یک بازه مشخص بود (شکل ۵).

۲- متوسط صدای یاتاقان موتورهای کندانسیت پمپ­‌ها، مجموعا تعداد ۶ عدد موتور، قبل و بعد از انجام اصلاحات در یک بازه مشخص محاسبه شده و نتایج آن بصورت نمودار ۶ نشان داده شده است و همانطوری‌که در این نمودار مشخص است متوسط صدا به میزان dB8.5 کاهش پیدا کرده است که به نوعی صحه­‌گذاری افزایش dB8 بعنوان مشکل روانکاری می­‌باشد. ، که در مرجع مورد استناد قرار گرفته است.

٣- تعداد خرابی بیرینگ‌­های غلتشی موتور کندانسیت پمپ نیروگاه سیکل ترکیبی از تعداد ۶ مورد به تعداد یک مورد کاهش یافته است که خرابی یک مورد هم به علت اثرات قبلی می‌­باشد.

۴- با کنترل میزان تزریق گریس و جلوگیری از تزریق گریس اضافی امکان گریسکاری در زمان کار موتور فراهم شد، مخصوصا در مورد موتورهای دور بالا که تزریق گریس زیاد باعث افزایش دمای یاتاقان و عملکرد حفاظت موتور می­شد.

شكل ۵: صدای التراسونیک یاتاقان سمت کوپلینگ موتور کندانسیت پمپ B واحد ۲ سیکل ترکیبی
شکل ۶: متوسط صدای التراسونیک یاتاقان موتور کندانسیت پمپ­های نیروگاه سیکل ترکیبی‌

نتیجه‌­گیری:

استفاده موفق از تکنیک آنالیز صدای التراسونیک یاتاقان جهت پایش و کنترل اثربخشی برنامه روانکاری یاتاقان‌­های غلتشی الکتروموتورها در نیروگاه شهید رجایی توسط واحد پایش وضعیت با موفقیت انجام گرفت و برنامه روانکاری بر اساس این داده‌­ها اصلاح شد که در نهایت کاهش سطح صدای یاتاقان­‌ها، تعداد خرابی­‌ها، کاهش هزینه و افزایش قابلیت اطمینان الکتروموتورها را به همراه داشت.

منبع: بهروز کشاورز رضائی، محمد جلیلی، حمید رضا منجم، “پایش وضعیت بهبود روانکاری یاتاقان های غلتشی با استفاده از التراسونیک – مطالعه موردی در نیروگاه شهبد رجایی”، هشتمین کنفرانس تخصصی پایش وضعیت و عیب یابی ماشین آلات، ایران، دانشگاه صنعتی شریف، اسفند ۱۳۹۲

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.