Rozwój nowoczesnych technologii przyniósł wiele korzyści nie tylko w życiu codziennym, ale przede wszystkim w branżach technicznych. Gospodarka krajów rozwijających się i rozwiniętych może się dzięki nim przekształcać znacznie dynamiczniej. Rozpoczęcie ery Przemysłu 4.0. i Internetu Rzeczy przyniosło ze sobą wiele nowych rozwiązań, przydatnych zwłaszcza w zakresie industrializacji. Praca maszyn jest obecnie coraz częściej oparta na zaawansowanych oprogramowaniach i zdalnym sterowaniu. Dzięki wdrażanej stopniowo w fabrykach cyfryzacji i robotyzacji można łatwiej testować prototypy, optymalizować procesy produkcyjne, planować prace konserwacyjne i wykrywać potencjalne awarie. Przykładem kontroli i diagnostyki maszyn przemysłowych są technologie czujników drgań i temperatury posiadające specjalne moduły, dzięki którym można przetwarzać oraz przechowywać zebrane dane.

Potencjał wibrodiagnostyki w przemyśle

Każda maszyna w trakcie pracy wytwarza drgania, jednak ich zakres ma swoje dopuszczalne normy. Zbyt duże zdecydowanie nie są pożądane i często świadczą o pewnych dysfunkcjach, które mogą stanowić niebezpieczeństwo dla obsługujących je osób lub prowadzić do awarii. Kluczowe jest zatem wykrycie właściwego momentu, w którym zakłócona praca urządzenia staje się istotnym problemem – tym zadaniem zajmuje się wibrodiagnostyka. Analiza wibracji układu przydaje się w takich przypadkach jak złe wyosiowanie, uszkodzenie części tocznych łożysk, luzy mechaniczne, niewyważenie czy niewłaściwy rozkład pola magnetycznego w maszynach elektrycznych. Drgania mogą również pojawiać się podczas powstawania turbulencji w przepływie wentylatorów i pomp, w turbinach gazowych oraz kotłach podczas spalania. Za pomocą specjalistycznych wibrometrów i czujników mierzy się liczbę drgań w maszynach przemysłowych, co pozwala w odpowiednim momencie wdrożyć działania prewencyjne. Nowoczesne oprogramowanie zbiera i analizuje dane, następnie przedstawiając je w przystępnej, przejrzystej formie na monitorze.

Pomiar drgań mechanicznych

Pomiar wibracji maszyn jest kompleksowym zagadnieniem z uwagi na fakt, że to dany obiekt określa sposób, w jaki jest przeprowadzany. Według ekspertów najlepszą metodą jest analiza widmowa FFT, która pozwala na zbadanie wielkości, poziomu całkowitego i częstotliwości drgań w funkcji czasu. Z uwagi na jej dokładność jest wykorzystywana przy złożonych pomiarach, najczęściej z zakresu uszkodzeń łożysk. Inną metodę należy wybrać w przypadku zweryfikowania źródła drgań – sprawdzi się tu analiza cepstralna lub obwiedni sygnałów, czy określenia częstotliwości rezonansowej – wówczas najlepiej zastosować koherencję i korelację sygnałów. Dodatkowo, w celu stałej kontroli wibracji o niskiej częstotliwości zaleca się użycie czujników sejsmicznych. Do dopasowania właściwej metody i limitu drgań niezbędne są doświadczenie i fachowa wiedza. Wartości alarmowe są definiowane w normach i dokumentacji techniczno-ruchowej (DTR), ale pod uwagę należy wziąć również inne indywidualne czynniki takie jak środowisko pracy czy rodzaj posadowienia. Głównym aspektem decydującym o wyborze narzędzia pomiarowego jest charakter wibracji. Drgania bezwzględne mierzy się akcelerometrami piezoelektrycznymi i czujnikami elektrodynamicznymi, a względne – czujnikami bezstykowymi bądź laserem. Sensory przekształcają otrzymane impulsy w sygnały elektryczne mogące być poddane analizie bądź zachowane w postaci cyfrowej i przesłane do systemu. Największy potencjał wykazują wibrometry laserowe – dodanie do nich statywu i specjalnego oprogramowania sprawia, że mogą być stosowane do oceny dużych, odległych obiektów architektonicznych i wielkogabarytowych urządzeń. Tego typu nowoczesna technologia sprawdzi się szczególnie w wąskich specjalizacjach – stosowana jest również do pomiarów mikrostruktur czy drgań skrętnych.

Zalety diagnostyki wibroakustycznej

Diagnostyka wibroakustyczna maszyn jest w stanie monitorować wibracje występujące w czasie rzeczywistym w nadrzędnych podzespołach, m.in. w częściach układu przeniesienia napędu czy łożysku. Starsze metody zmuszały do zatrzymania pracy urządzeń w celu wykonania przeglądu, co często skutkowało przestojami i spadkiem wydajności. Wibroakustyka umożliwia zdalne zweryfikowanie stanu technicznego maszyny – bez konieczności demontażu czy wstrzymania jej pracy. Zaleca się wykonywać takie badanie co kwartał. To wygodny sposób zarówno dla działań prewencyjnych, jak i łatwego zlokalizowania usterki oraz jej usunięcia. Z uwagi na wysoką eksploatację maszyn przemysłowych w zakładach nowoczesne metody pomiaru drgań odgrywają niezwykle istotną rolę dla sprawnego funkcjonowania wszystkich komponentów, jak i całej fabryki. Warto też wziąć pod uwagę aspekt ekonomiczny – diagnostyka wibroakustyczna nie tylko wydłuża okres użytkowania urządzeń, ale też poprawia jakość produktu końcowego. Ponadto zwiększenie wydajności procesów oznacza też często obniżenie ich kosztów i wzrost zysków. Należy również wspomnieć o istocie uzyskanych informacji pod kątem zdrowia pracowników – badanie pozwala namierzyć ewentualne uszkodzenia lub zużywające się części, które niewykryte na czas mogłyby stanowić zagrożenie.