Trudno wyobrazić sobie współczesny przemysł wytwórczy czy górnictwo bez wykorzystania maszyn oraz urządzeń, które są napędzane za pomocą różnorodnych silników. Mają one dużą moc i znacząco wspomagają pracę – czasem funkcjonują bez przerwy. Jednocześnie są jednak źródłem drgań mechanicznych. Te z kolei mogą zaburzać strukturę budynków czy przyczynić się do szybszej eksploatacji maszyn produkcyjnych. A przy długim i bezpośrednim kontakcie mają również niekorzystny wpływ na zdrowie człowieka. W związku z tym pomiar drgań występujących w środowisku pracy ma ogromne znaczenie.

Celem oceny stanu technicznego maszyn jest zapewnienie bezpieczeństwa ludzi, jak i wydłużenie czasu eksploatacji sprzętu. Wibrodiagnostyka przyczynia się jednocześnie do poprawy jego efektywności. Tylko właściwie pracujące maszyny w pełni bowiem wykorzystują swój potencjał. Wibracje to drgania o niskiej częstotliwości i małej amplitudzie, po przekroczeniu norm są niepożądane. Ich wykrycie na wczesnym etapie pozwala na stworzenie odpowiednich rozwiązań naprawczych, co przełoży się na bezawaryjną pracę całego układu produkcyjnego. Utrzymanie ruchu w przemyśle ma kluczowe znaczenie i bezpośrednio wpływa na przychody z danej działalności.

Wibrodiagnostyka – czym jest i jakie ma zastosowanie

Silniki elektryczne, przekładnie, turbiny, wirniki, wszelki sprzęt z obracającym się wałem – te urządzenia potrzebują monitoringu, aby mogły sprawnie funkcjonować. Podstawową metodą badania maszyn z elementami wirującymi jest właśnie wibrodiagnostyka. Dziedzina ta znajdzie więc również zastosowanie przy całych instalacjach przemysłowych czy specjalistycznych pojazdach. To również pożądana praktyka w miejscach, gdzie niemożliwe jest dokonywanie częstych i wnikliwych przeglądów stanu technicznego – np. przy urządzeniach o wysokim natężeniu pracy, która rzadko jest wstrzymywana. Stały monitoring pozwala również na określenie stanu technicznego podzespołów czy stopień eksploatacji całej maszyny.

Pomiar drgań służy późniejszej analizie odnośnie występowania symptomów przyszłej awarii. Można jej zapobiec poprzez znalezienie i usunięcie przyczyny niepożądanej wibracji lub jej skalibrowanie do pożądanych wartości. Wibrodiagnostyka dokładnie oceni funkcjonowanie całego systemu, jak również jego elementów składowych w oparciu o przyjętą normę dla danego urządzenia. Duże znaczenie ma tu precyzja i szybkość odnośnie znalezienia usterki oraz określenia jej charakteru. Wykryć można zużyte łożysko, luzy między wałami czy nieprawidłowe wyosiowanie maszyny. Nie byłoby to jednak możliwe bez profesjonalnych i nowoczesnych przyrządów mierniczych.

Sprzęt stosowany w wibrodiagnostyce

Wysokiej jakości aparatura przeznaczona do diagnostyki drganiowej maszyn zapewnia precyzję pomiarów. Jest to niezwykle istotne, bo niektóre występujące wibracje mogą być niewyczuwalne. Z kolei w innych przypadkach duże drganie nie musi być wcale potencjalnie niebezpieczne dla danego typu maszyny. Pomiar wibracji polega więc na określeniu zakresu częstotliwości dla określonego sprzętu i mierzeniu odchyleń od normy. Dlatego dostępne są też na rynku czujniki wibracji różniące się parametrami. Dostosowuje się je do pracy konkretnej maszyny. To niezwykle istotny element w procesie pomiarowym.

Inne niezbędne urządzenia to miernik drgań (wibrometr), wyważarka, zbieracz danych czy analizator drgań. Ważne, aby sprzęt był dopasowany do normy ISO 10816, dedykowanej pomiarom wibracji. Pomocne jest również specjalistyczne oprogramowanie. Obecny trend to automatyzacja wibrodiagnostyki i budowa systemów, które zajmują się monitoringiem w sposób ciągły. Inteligentna aparatura zaczyna się od czujnika drgań, a kończy się na diagnostycznej elektronice. W ten sposób analizować można znacznie więcej parametrów występujących podczas pracy maszyny: prędkość obrotową, obciążenie, temperaturę, ciśnienie czy przepływ oleju.

Czujnik drgań jako szczególny element wibrodiagnostyki

Ich najważniejszym zadaniem jest przechwycenie drgania wywołanego przez maszynę w danym czasie, a następnie przetworzenie w standaryzowany sygnał elektryczny. Ten z kolei używany jest do diagnostyki. Montowany bezpośrednio na badanym obiekcie czujnik wibracji rozpoczyna pomiar i służy niezawodnej optymalizacji. Czasem nazywany jest też przetwornikiem lub akcelerometrem. Wybór odpowiedniego czujnika wibracji jest niezwykle ważny i powinien dotyczyć parametrów konkretnej maszyny. Nie jest to jednak łatwe zadanie. Wszystko przez szeroką gamę dostępnych na rynku urządzeń tego typu. Przy wyborze warto brać pod uwagę izolację, mocowanie czy typy uszczelnienia, poziom szumów, a przede wszystkim potrzeby konkretnego systemu.

Najpopularniejsze w przemyśle są akcelerometry piezoelektryczne, które charakteryzują się dużą czułością oraz dokładnością, więc najlepiej sprawdzają się przy wibracjach wolnozmiennych. Czujniki piezorezystancyjne mają szerokie pasmo pomiarowe, co pozwala rejestrować drgania o wysokich częstotliwościach. Najmniejsze i najtańsze na rynku są akcelerometry pojemnościowe wykonane w technologii MEMS. Wykorzystuje się je w elektronice użytkowej oraz w urządzeniach mobilnych, ale pomiar przez nie dokonywany nie zawsze jest dokładny. Wymienić należy jeszcze akcelerometry napięciowe IEPE, laserowe, akustyczne czy służące do zdalnego pomiaru wibracji. Podczas wyboru czujnika do zadań przemysłowych należy kierować się również jakością wykonania i odpornością sprzętu na czynniki zewnętrzne – w tym termiczne oraz chemiczne.