M4b for MX training rev can bang dong

Phương pháp phân tích rung động Basic Vibration Analysis –M4.b SKF Đánh giá rung động là một trong những phương pháp hiệu quả để đánh giá chất lượng, tình trạng làm việc của máy móc thiết bị quay trong công nghiệp

2008-06-03 ©SKF Slide 1 [Code]

Trình bày : Mai Binh P.Danh

Kỹ sư Condition Monitoring,

SKF Việt Nam

08/07/2008

2008-06-03 ©SKF Slide 2 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 3 [Code]

Theo dõi và phân tích rung động

Theo dõi bức xạ nhiệt

PdM

Kỹ thuật siêu âm

Phân tích động cơ Kỹ NDT thuật

Tiến triển và phân tich dầu bôi trơn

Theo dõi và phân tích các thông số vận hành

2008-06-03 ©SKF Slide 4 [Code]

xem như là một

trong những thông

số hiệu qủa nhất

trong công tác theo

dõi tình trạng hoạt

động của các máy

móc, thiết bị có

chuyển động quay

2008-06-03 ©SKF Slide 6 [Code]

1 chu kỳ Góc lệch pha

h

ig h freq

Maát caân baèng

Taàn soá t.so á tha

áp

t.so á ca o

2008-06-03 ©SKF Slide 8 [Code]

Tổng hợp các rung động

đo được từ các nguồn

tần số khác nhau trong

một dải tần số đo nhất

định.

• Gồm các tín hiệu rung động phát

sinh trong dải tần số đo nhất

định.

• Không bao gồm các tín hiệu rung

động nằm ngoài dải tần số đo.

• Thể hiện bằng con số.

2008-06-03 ©SKF Slide 9 [Code]

Thời gian làm việc

2008-06-03 ©SKF Slide 10 [Code]

• Biên độ rung động xác định mức độ trầm trọng của sự cố.

• Tần số rung động xác định nguồn gốc của sự cố.

2008-06-03 ©SKF Slide 11 [Code]

Vibration- Measurable Characteristics

Displacement Velocity

2008-06-03 ©SKF Slide 12 [Code]

• Các thông số rung động tổng phải được so sánh với nhau ở cùng một dải tần

số đo và cùng một hệ số tỷ lệ

2008-06-03 ©SKF Slide 13 [Code]

Độ dịch chuyển rung động (Displacement)

2008-06-03 ©SKF Slide 14 [Code]

(số lần phát sinh rung động tại vị trí đo cho mỗi một vòng quay trục)

2008-06-03 ©SKF Slide 15 [Code]

tương đối giữa 2 bề

mặt

số thấp

2008-06-03 ©SKF Slide 18 [Code]

bi.

• Hiệu qủa ở dải tần số thấp và vừa

2008-06-03 ©SKF Slide 19 [Code]

• Làm việc được ở dải tần số rộng

Đo gia tốc rung động

Biên độ

(mm, mm/s, g’s)

2008-06-03 ©SKF Slide 22 [Code]

Phổ rung động vận tốc

Phổ rung động gia tốc

Tại cùng một vị trí cụm ổ đỡ

vòng bi, các tín hiệu ở tần số thấp

(mất cân bằng, lệch trục,…) được

thể hiện tốt nhất trên phổ vận tốc

rung động ; trong khi các tín hiệu

ở tần số cao (bạc đạn hỏng, bánh

răng hỏng,…) được thể hiện tốt nhất

trên phổ gia tốc rung động.

2008-06-03 ©SKF Slide 23 [Code]

Thông thường khoảng 10% hoặc hơn

Tốc độ cộng hưởng 1 Tốc độ Tốc độ cộng hưởng 2

2008-06-03 ©SKF Slide 25 [Code]

Một số vấn đề lưu ý khi thực hiện công tác đo rung động

2008-06-03 ©SKF Slide 26 [Code]

SKF [Organisation]

M 6

kỹ thuật

2008-06-03 ©SKF Slide 27 [Code]

Hướng kính (Radial)

• Thẳng đứng(vertical)

• Nằm ngang (horizontal)

Dọc trục (axial)

2008-06-03 ©SKF Slide 28 [Code]

SKF [Organisation]

M 6

-2008-06-03 ©SKF Slide 29 [Code]

Sensor Location

(qualifying and identifying)

Thứ tự điểm đo theo đường truyền chuyển động :

• Motor truyền động, đầu không dẫn động Non-Driven End (NDE)

• Motor truyền động, đầu dẫn động Driven End (DE)

• Thiết bị công tác , đầu bị dẫn (DE)

• Thiết bị công tác, đầu không bị dẫn (NDE)

2008-06-03 ©SKF Slide 38 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 42 [Code]

h

ig h freq

Maát caân baèng

Taàn soá t.so á tha

áp

t.so á ca o

2008-06-03 ©SKF Slide 45 [Code]

1800 RPM

Hộp số Các tần số bánh răng

2400 RPM

Quạt - 5 cánh motor

Thu thập các thông tin cần thiết

Phân tích

2008-06-03 ©SKF Slide 46 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 48 [Code]

(phổ vận tốc rung động)

Các sự cố ở tần số cao (như vòng bi, bánh răng)

2008-06-03 ©SKF Slide 49 [Code]

1

2

3

baseline spectrum (norm)

higher than normal 1X vibration signal

1X 2X 3X

bearing freq

gearmesh freq.

higher than normal 1X and bearing vibration signals

Phổ rung động thu thập được từ máy có tình trạng hoạt động tốt Phổ được lấy làm chuẩn để so sánh

Đỉnh tần số 1X có biên độ cao hơn bình thường Cho thấy tín hiệu rung động xuất hiện ở mỗi một vòng quay trục Thông thường tín hiệu này được gây nên bởi sự cố lệch trục hoặc mất cân bằng.

Đỉnh tần số 1X có biên độ cao hơn bình thường và xuất hiện các đỉnh ở tần số hỏng của vòng bi cho thấy khả năng có sự cố từ vòng bi hỏng.

Kỹ thuật phân tích phổ rung động (ví dụ)

2008-06-03 ©SKF Slide 50 [Code]

Sidebands

2008-06-03 ©SKF Slide 51 [Code]

Harmonics

2008-06-03 ©SKF Slide 52 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 53 [Code]

sensor quang

Băng phản quang

Vị trí mất cân bằng

Sensor rung động

2008-06-03 ©SKF Slide 54 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 55 [Code]

Enveloping

Band Pass Filter is specified according to defect harmonic frequencies of interest

low frequency events filtered out, high

frequency defect harmonics emphasized

due to low signal to noise ratio, these high

frequency harmonics are then summed and

folded back to the defect’s fundamental frequency

resulting enveloped signal, measured in gE

defect fundamental frequency

fundamental frequency harmonics

2008-06-03 ©SKF Slide 57 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 58 [Code]

Một phía

Hai phía

2008-06-03 ©SKF Slide 61 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 63 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 65 [Code]

high 1X and/or 2X, 3X

2008-06-03 ©SKF Slide 67 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 69 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 70 [Code]

Type A is caused by Structural looseness/weakness of machine feet, baseplate or foundation; also by deteriorated grouting, loose hold-down bolts at the base; and distortion of the frame or base (i.e., soft foot) Phase analysis may reveal

approximately 90° - 180° phase difference between vertical measurements on bolt, machine foot, baseplate, or base itself

2008-06-03 ©SKF Slide 72 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 73 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 74 [Code]

Blade Pass Frequency (BPF) = No of Blades (or Vanes) X RPM This frequency is inherent in

pumps, fans and compressors but normally does not cause a problem However, large amplitude BPF (and harmonics) can be generated in pump if gap between rotating vanes and stationary

diffusers is not equal all the way around Also, BPF (or harmonic) sometimes can coincide with a system natural frequency causing high vibration High BPF can be generated if impeller wear ring seizes on shaft, or if welds fastening diffuser vanes fail Also, high BPF can be caused by abrupt bends in pipe (or duct), obstructions which disturb flow, damper settings or if pump or fan rotor is positioned eccentrically within housing

Hydraulics and Aerodynamic Forces

Blade & Vane Pass Frequency

2008-06-03 ©SKF Slide 75 [Code]

Cavitation normally generates random, higher frequency broadband energy which is

sometimes superimposed with blade pass frequency harmonics Normally indicates

insufficient suction pressure (starvation) Cavitation can be quite destructive to pump

internals if left uncorrected It can particularly erode impeller vanes When present, it often sounds as if "gravel" is passing thru pump Cavitation is usually caused by insufficient inlet flow Can occur during one survey, and be absent the next survey (if changes in suction valve settings are made)

Cavitation

2008-06-03 ©SKF Slide 76 [Code]

Flow Turbulence often occurs in blowers due to variations in pressure or velocity of the air passing thru the fan or connected ductwork This flow disruption causes turbulence which will generate random, low frequency vibration, typically in the range of 50 to 2000 CPM If surging occurs within a compressor, random broadband high frequency vibration can occur Excessive turbulence can also excite broadband high frequency

Flow Turbulence

2008-06-03 ©SKF Slide 78 [Code]

Gear problems

Gear tooth misalignment

2008-06-03 ©SKF Slide 79 [Code]

Tooth wear

Key indicator of Tooth Wear is excitation of Gear Natural Frequency (f n ), along with

sidebands around it spaced at the running speed of the bad gear Gear Mesh Frequency (GMF) may or may not change in amplitude, although high amplitude sidebands and number

of sidebands surrounding GMF usually occur when wear is noticeable Sidebands may be better wear indicator than GMF frequencies themselves Also, high amplitudes commonly occur at either 2X GMF or at 3X GMF (especially 3X GMF), even when GMF amplitude is acceptable

Gear problems

2008-06-03 ©SKF Slide 80 [Code]

Belt drive problems

Belt/ pulley misalignment

2008-06-03 ©SKF Slide 81 [Code]

Belt/ pulley misalignment

Belt drive problems

2008-06-03 ©SKF Slide 82 [Code]

Belt drive problems

Eccentric pulleys

eccentric stator Loose iron is due to stator support weakness or looseness Shorted stator laminations can cause uneven, localized heating which can distort the stator itself This produces thermally-induced vibration which can significantly grow with operating time causing stator distortion and static air gap problems

2008-06-03 ©SKF Slide 84 [Code]

Electrical Motor problems

Eccentric Rotors produce a rotating variable air gap between the rotor and stator which induces

pulsating vibration (normally between 2F L and closest running speed harmonic) Often requires "zoom" spectrum to separate 2F L and running speed harmonic Eccentric rotors generate 2F L surrounded by Pole Pass frequency sidebands (F P ), as well as F P sidebands around running speed F P appears itself

at low frequency (Pole Pass Frequency = Slip Frequency X #Poles) Common values of F P range from about 20 to 120 CPM (0.3 - 2.0 Hz) Soft foot or misalignment often induces a variable air gap due to distortion (actually a mechanical problem; not electrical)

AC Induction Motors

Eccentric Rotor, Air gap

2008-06-03 ©SKF Slide 86 [Code]

Electrical Motor problems

AC Induction Motors

Loose or open rotor bars

Loose or open rotor bars are indicated by 2X line frequency (2F L ) sidebands surrounding Rotor Bar Pass Frequency (RBPF) and/or its harmonics (RBPF = Number of Bars X RPM) Often will cause high levels at 2X RBPF, with only a small amplitude at 1X RBPF Electrically induced arcing between loose rotor bars and end rings will often show high levels at 2X RBPF (with 2F L sidebands); but little or no increase in amplitudes at 1X RBPF

2008-06-03 ©SKF Slide 87 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 88 [Code]

2008-06-03 ©SKF Slide 89 [Code]

SKF [Organisation]

Bôi trơn không đúng

- qúa nhiều

- qúa ít

- nhiễm bẩn Lắp đặt và vận chuyển/

bảo quản không đúng Tải trọng ngoài thiết kế:

Phát hiện bằng cảm giác Phát hiện bằng

đo vận tốc rung động Khởi điểm

hư hỏng Phát hiện bằng

đo gia tốc rung động

Hư hỏng điển hình của vòng bi

Hư hỏng điển hình của vòng bi

Hư hỏng điển hình của vòng bi

Hư hỏng điển hình của vòng bi

Hư hỏng điển hình của vòng bi

Hư hỏng điển hình của vòng bi

2008-06-03 ©SKF Slide 99 [Code]

Thời gian cảnh báo trước

Phát hiện bằng

Hư hỏng điển hình của vòng bi

2008-06-03 ©SKF Slide 100 [Code]

Ball Pass Frequency Outer Race

Ball Pass Frequency Inner Race

Ball Spin Frequency

cách) Cage Frequency or Fundamental Train Frequency

2008-06-03 ©SKF Slide 103 [Code]

Bearing Defect Frequency : non-synchronous with 1X

2008-06-03 ©SKF Slide 105 [Code]

STAGE 2: Slight bearing defects begin to "ring" bearing component natural frequencies (f n ) which

predominantly occur in 30K - 120K CPM range Such natural frequencies may also be resonances of bearing support structures Sideband frequencies appear above and below natural frequency peak at end

of Stage 2 Overall spike energy grows (for example, from 25 to 50 gSE)

2008-06-03 ©SKF Slide 106 [Code]

STAGE 3: Bearing defect frequencies and harmonics appear When wear progresses, more defect

frequency harmonics appear and number of sidebands grows, both around these and bearing component natural frequencies Overall spike energy continues to increase (for example, from 5 to over 1 gSE) Wear

is now usually visible and may extend throughout periphery of bearing, particularly when many well-formed sidebands accompany bearing defect frequency harmonics High frequency demodulated and enveloped spectra help confirm Stage III Replace bearings now! (independent of bearing defect frequency amplitudes

in vibration spectra)

2008-06-03 ©SKF Slide 107 [Code]

STAGE 4: Towards the end, amplitude of 1X RPM is even effected It grows, and normally causes growth

of many running speed harmonics Discrete bearing defect and component natural frequencies actually begin to "disappear" and are replaced by random, broadband high frequency "noise floor" In addition, amplitudes of both high frequency noise floor and spike energy may in fact decrease; but just prior to failure, spike energy and HFD will usually grow to excessive amplitudes

2008-06-03 ©SKF Slide 108 [Code]

Bearing Failure Stages

no apparent change on typical velocity spectrum defect’s harmonic frequencies appear

defect’s fundamental frequencies also appear

and may exhibit sidebands defect’s harmonic frequencies develop multiple sidebands (haystack), fundamental freqs grow

and also develop sidebands

defect’s “fund.”

frequency range

defect’s “harmonic”

frequency range

2008-06-03 ©SKF Slide 114 [Code]

Vibration Diagnostic Tables

2008-06-03 ©SKF Slide 115 [Code]

ISO 2372 Vibration Diagnostic Table

(Horizontal Shaft)

On an overhung machine, imbalance and misalignment may

display similar characteristics Use phase measurements to

differentiate between the two.

2008-06-03 ©SKF Slide 116 [Code]

ISO 2372 Vibration Diagnostic Table

On an overhung machine, imbalance and misalignment may

display similar characteristics Use phase measurements to

differentiate between the two.

2008-06-03 ©SKF Slide 117 [Code]

ISO 2372 Vibration Diagnostic Table

(Vertical Shaft)

www.aptitudexchange.com