POMIARY DRGAŃ I NAPRĘŻEŃ OCENA STANU TECHNICZNEGO KOMPRESORÓW TŁOKOWYCH i ICH OPRZYRZĄDOWANIA
Pomiary te ograniczone są do pomiaru tych wielkości fizycznych, przy pomocy których można jednoznacznie określić i ocenić stan wibracyjny całego zespołu kompresora tłokowego wraz z jego napędem i sprzęgłem oraz ewentualnie z przekładnią.
W tym celu realizujemy zarówno pomiary drgań jak i pomiary naprężeń szczególnie jeżeli chodzi o układy dołączone do kompresora jakim jest np. układ jego rurociągów.
Pomiary naprężeń fundamentów i układów wsporczych oraz rurociągów dotyczą zarówno pomiarów naprężeń statycznych jak i dynamicznych.
Pomiary naprężeń wykonywane są zazwyczaj równocześnie w tym samym czasie w jakim wykonywane są pomiary drgań. Umożliwia to na wskazywanie wielu ukrytych przyczyn wywołujących występowanie często trudnych do wyjaśnienia stanów przed lub awaryjnych.
 |
| Widok dużego kompresora tłokowego |
Pomiary drgań wykonywane są dwoma metodami:
- Pomiar poprzez rejestrację drgań na taśmie magnetycznej w celu archiwizacji danych i dla póżniejszej analizy zbranych danych w laboratorium,
- Pomiar umoźliwiający natychmiastowy odczyt danych wykonywany przy pomocy przenośnego zestawu pomiarowego.
Pomiary przez rejestrację drgań na taśmie magnetycznej i analizie w laboratorium mogą być wykonywane z moźliwością rejestracji drgań w tym samym czasie równocześnie w 53 punktach pomiarowych.
Zaletą tak zebranych danych jest:
- Możliwość wykonania wielokanałowej bardzo dokładnej analizy częstotliwościowej sygnału przy pomocy wyspecjalizowanych analizatorów drgań,
- Możliwość wykonania w laboratorium VIBROPOMIARU bardzo dokładnej analizy fazowej, przy pomocy wykorzystania pary filtrów nadążnych i fazomierza,
- Możliwość wykonania wszelkiego rodzaju analiz czasowych,
- Możliwość archiwizacji danych pomiarowych dla przeprowadzania w przyszłości wielokrotnych analiz zdarzeń z przeszłości
Pomiary naprężeń w zależności od ich rodzaju wykonywane są podobnie jak i pomiary drgań dwoma metodami:
- Pomiary naprężeń dynamicznych realizowane są poprzez rejestrację naprężeń na taśmie magnetycznej w celu archiwizacji danych i dla późniejszej analizy zebranych danych w laboratorium VIBROPOMIARU,
- Pomiar naprężeń statycznych może być realizowany tak jak naprężeń dynamicznych lub w sposób umożliwiający natychmiastowy odczyt danych wykonywany przy pomocy wydruku wyników w postaci alfanumerycznego raportu z drukarki cyfrowej.
Podobnie jak w przypadku pomiarów drgań, pomiary naprężeń mogą być wykonywane z możliwością rejestracji naprężeń w tym samym czasie równocześnie w wielu punktach pomiarowych.
Pomiary takie przeprowadzamy dla:
-
Lokalizacji źródeł drgań i poszukiwania przyczyn ich występowania,
-
Oceny stanu wibracyjnego - stan obecny i porównanie go z historią maszyny,
-
Zebrania danych dla przeprowadzenia pełnej analizy stanu wibracyjnego - stan obecny i porównanie go z historią maszyny,
-
Zinterpretowania obserwowanego stanu wibracyjnego kompresora - stan obecny i porównanie go z historią maszyny,
-
Postawienia diagnozy o stanie technicznym obserwowanego zespołu kompresora - stan obecny i porównanie go z historią maszyny,
-
Prognozowania odnośnie przyszłego stany technicznego kompresora - stan obecny i porównanie go z historią maszyny,
-
Określania na podstawie pomiarów drgań czasu oraz zakresu remontu. Umożliwia to na prowadzenie polityki remontowej uwarunkowanej rzeczywistym stanem technicznym zespołu. Dodatkową korzyścią tak prowadzonej polityki remontowej jest możliwość wcześniejszego zaopatrzenia się we właściwe konieczne części zamienne. Wpływa to znaczne skrócenie do niezbędnego minimum czasu i zakresu remontu kompresora.
Rodzaj i zakres prowadzanych przez nas pomiarów
Pomiary na pracującym zespole prowadzimy:
- Wykorzystując zainstalowany stacjonarny układ nadzoru drganiowego tzw. monitoring,
- Wykorzystując tylko sygnał drganiowy z czujników zainstalowanego systemu nadzoru drganiowego,
- Z instalowanego przez nas na dłuższy okres czasu naszego układu pomiarowego,
- Z instalowanego przez nas na czas pomiarów naszego układu pomiarowego,
- Przenośnym zestawem pomiarowym.
W każdym z powyższych przypadków jeżeli zajdzie taka potrzeba to układ pomiarowy uzupełniamy o dodatkowe czujniki pomiarowe niezbędne dla uzyskania najlepszych efektów opisu stanu technicznego mierzonego zespołu.
Zakres przeprowadzanych przez nas pomiarów realizujemy w zależności od potrzeby, celu i problemu technicznego towarzyszącego procesowi eksploatacji zespołu.
Praktycznie wszystkie maszyny tłokowe należą do grupy maszyn o posuwisto-zwrotnym działaniu. Dla tych maszyn każdy pełny cykl pracy urządzenia składa się z kilku faz czasowych (interwałów), w których zachodzące procesy fizyczne gruntownie różnią się od siebie. Na przykład inne są objawy drgań dla zassania do cylindra medium roboczego, a inne dla wypuszczenia sprężonych gazów. Inne dla momentu kasowania luzów na sworzniu tłoka, inne dla momentu udaru hydrodynamicznego, inne dla momentu kasowania i wyzwalania luzów wodzika. Jeszcze inne objawy obserwuje się dla momentu wystąpienia symptomu pękniętej sprężyny lub zaworu i wielu innych charakterystycznych zjawisk fizycznych, które pojawiają się podczas jednego pełnego cyklu pracy maszyny. Również na zdjęty podczas pracy kompresora tłokowego przebieg drgań nakładają się specyficzne impulsowe oddziaływania pochodzące np. od pracy układu tłokowego, a także od niewywagi dynamicznej układu mechanicznego przemieszczanych mas (zespól korbowód-tłok, medium robocze).
Wszystko to prowadzi do stwierdzenia, że większość metod pomiarowych i algorytmów diagnostyki, stosowanych do ciągłego diagnozowania urządzeń wirnikowych na przykład pomp, wentylatorów jest mało przydatna dla diagnozowania maszyn tłokowych.
Konieczne staje się więc inne podejście uwzględniające specyfikę powstawania procesów wibracyjnych w maszynach postępowo-zwrotnego działania.
Środki kontroli drgań i diagnostyki mogą być skutecznie zastosowane dla analizy stanu maszyn tłokowych o postępowo-zwrotnym działaniu, tylko przy zastosowaniu specjalnych metod pomiarowych i odpowiednich algorytmów diagnostycznych.
Absolutnie obowiązkowym warunkiem dla przeprowadzenia diagnostyki maszyn tłokowych jest zastosowanie wielokanałowego precyzyjnego bramkowania przed analizą odpowiednich odcinków czasowych, które tworzą ciąg zdarzeń podczas jednego pełnego cyklu pracy. Ilość potrzebnych kanałów pomiarowych dla kontroli drgań zależy od ilości diagnozowanych problemów.
Dla przeprowadzenia poprawnego diagnozowania maszyn tłokowych z wykorzystaniem sygnałów drganiowych należy koniecznie znać rzeczywisty wykres fazowy pracującej maszyny. Jest to konieczne po to, aby z całkowitego sygnału dokładnie wydzielić poszczególne odcinki czasowe odpowiadające tym lub innym fazom pracy maszyny. Na przykład jeżeli prowadzona jest diagnostyka stanu zaworu wylotowego jednego cylindra, to z całego sygnału należy wydzielić i przebadać tylko ten odcinek czasowy w którym zawór tego cylindra znajduje się w stanie otwarcia. Błąd w dokładnym określeniu tego odcinaka czasu może prowadzić do uzyskania zupełnie niewiarygodnego interpretowania drgań.
 |
 |
| Zestaw aparatury do analizy drgań wybranego zaworu wylotowego |
Kalibracja okna czasowego dla analizy drgań wybranego zaworu wylotowego |
W każdym przypadku, dopóki nie będzie znany (z dokładnością do kilku stopni) wykres fazowy pracy maszyny, dopóty nie należy zajmować się diagnozowaniem kompresora tłokowego, bo doprowadzi to do uzyskania absurdalnych i zupełnie nieprawdziwych informacji o stanie technicznym kompresora.
Jeżeli np. pompa wirnikowa lub wentylator czy też turbina wodna lub parowa mogą być diagnozowane z możliwą do przyjęcia wiarygodnością bez dokładnej znajomości konstrukcji, to dla kompresorów tłokowych takie uproszczenie jest nie do przyjęcia.
Należy jeszcze raz podkreślić, że wszystkie metody diagnostyki maszyn tłokowych stosuje się dla sygnałów drganiowych tylko w "wyraźnie" wydzielonych i ograniczonych odcinkach czasu. Jeżeli na przykład utworzyć spektrum z całego sygnału drganiowego pobranego z jednego całego i pełnego cyklu pracy, to lokalne wskaźniki diagnostyczne (każdy inny dla swojego odcinka czasowego z jakich składa się ten sygnał drganiowy) będą "rozmyte" i oczywiście pomniejszone dziesiątki razy, a informacje diagnostyczne prawdopodobnie będą nieodwracalnie utracone.
W zależności od zakresu przeprowadzonych pomiarów jesteśmy w stanie wskazać i kontrolować następujące podstawowe niesprawności zespołu kompresora tłokowego:
- Niesprawność łożysk silnika elektrycznego,
- Błędy osiowania wału silnika z wałem korbowym kompresora,
- Przytarcia w uszczelnieniach,
- Poluzowania w podporach łożyskowych,
- Błędy w ustawieniu podpór łożyskowych,
- Nie współosiowość ustawienia wirnika w stojanie silnika elektrycznego,
- Przesunięcia osiowe wirnika względem stojana silnika,
- Niesprawność łożysk głównych wału korbowego kompresora,
- Niesprawność lub zużycie panewek łożyskonych
- Niesprawność i luzy w połączeniach korbowodu,
- Niesprawność układu wodzika,
- Niesprawność pracy zaworów,
- Luzy w sworzniach tłokowych,
- Obecność występowania udarów hydrodynamicznych w komorze tłocznej,
- Pęknięcie sprężyn i płytek zaworów.
Oprócz tego wykonujemy pomiary mające na celu:
- przygotowanie zakresu prac remontowych - wskazanie tych elementów, które muszą zostać przeglądnięte podczas remontów,
- ocenę jakości stanu wibracyjnego zespołu po remoncie,
- wyznaczanie częstości drgań własnych elementów (np. korpusy kompresorów, elementy łożysk itp.) i zespołów maszyn (np. rurociągi, zasuwy, układ wsporczy itd.),
- pomiary i ocenę wpływu przepływającego medium na stan drganiowy zespołu kompresorai (oddziaływania dynamiki wymuszeń),
- ocenę wpływu wymuszeń elektromagnetycznych na stan dynamiczny zespołu,
- poszukiwanie przyczyn niestabilności ruchu układu ,
- usuwania wszelkich nietypowych niekorzystnych zjawisk towarzyszących eksploatowanym zespołom.
Wskazujemy poluzowania lub możliwość ich wystąpienia w osadzeniu tarcz sprzęgłowych na wale wirnika. Pomiary takie wykonujemy podczas remontu zespołu. Do tego celu stosujemy opracowaną w VIBROPOMIARZE własną metodę opartą na analizie modalnej.
W VIBROPOMIARZE działa również na zasadzie “POGOTOWIA DIAGNOSTYCZNEGO” zespół pomiarowy, który realizuje skrócone pomiary tylko dla oceny stanu wibracyjnego kompresora. Pomiar taki pozwala na ocenę stanu zdatności układu do dalszej eksploatacji i umożliwia ogólną ocenę jego stanu technicznego. 
POMIARY DRGAŃ I NAPRĘŻEŃ MASZYN i KONSTRUKCJI 
Kompresory tłokowe 
Kompresory tłokowe
