شناسایی مشکلات فن پرایمری کوره از طریق تحلیل ارتعاشات

چکیده:

در بازرسی های بعمل آمده از فنهای کارخانه سیمان ، افزایشی در دامنه ارتعاشات بیرینگهای فن پرایمری کوره ملاحظه شد که روند صعودی ویبره و صدای غیرعادی ، نشانه های خستگی فلزی و آغاز تخریب در Inner Race و Outer Race بیرینگ را آشکار می ساخت. بدلیل بهره برداری از کوره ، امکان توقف و تعویض بیرینگ وجود نداشت و تنها راه کاهش صدمات تا زمان توقف کوره ، کنترل حرارت و روانکاری بوسیله گریس نسوز با گرید بالاتر بود. در طول مدت بهره برداری با توجه به حساسیت موضوع ، فن مذکور تحت مراقبت قرار گرفت تا در صورت ایجاد وضعیت بحرانی ، از ادامه کار فن جلوگیری شود. ثبت تغییرات فرکانسی ارتعاشات و بالطبع تغییرات داخلی بیرینگ در تمام مدت کنترل وضعیت فن از نظر کسب تجربه و تایید نظرات کارشناسی از آن جهت که می تواند بعنوان یک منبع و مرجع Condition Bearing مورد استفاده قرار گیرد حائز اهمیت بود .

واژه های کلیدی:
تحلیل ارتعاشات – بیرینگ - Inner Race و Outer Race – نابالانسی ایمپلر

مقدمه:
تجزیه و تحلیل ارتعاشات فن ، به کمک آنالیز طیف فرکانسی ، عامل موثری در شناسایی عیوب بیرینگ و ایمپلر فن ها می باشد که در جلوگیری از گسترش ضایعات و تخریب تجهیزات نقشی اساسی دارد.
گاهی اوقات با توجه به شرایط بیرونی و درونی تولید ، تعویض یا تعمیر یک قطعه مانند" بیرینگ فن" توجیه اقتصادی نداشته و علیرغم مشاهده وضعیت غیرعادی بیرینگ ، تا زمانی که باعث آسیب جدی به فرایند تولید نشده است نمی توان تولید را متوقف نموده و با تحمل " هزینه فرصت " بسیار گزاف ، نسبت به تعویض آن اقدام نمود . امّا با ثبت و تحلیل فرکانسهای ارتعاشات می توان این تهدید را به فرصت تجربه اندوزی و شناخت ارتعاشات تبدیل نمود .

در تاریخ 14/1/83 بدلیل وجود صدای غیر عادی در بیرینگ فن ، نسبت به اندازه گیری و تحلیل ارتعاشات فن مذکور اقدام گردید که نتایج حاصله ، با توجه به مشخصات فن و بیرینگها ، نشان دهنده شروع خرابی در بیرینگ بود:
مشخصات فن:

Type 2556 R80315
V 4.666 m^3 /s
Pw 88 Kw
n 2320 rpm
Tmax 100 C
P tot 14.75 K pa
بطوری که در تصویر 1 ملاحظه می گردد در تاریخ فوق بیرینک 1 در وضعیت افقی ، بیشترین ارتعاش را در فرکانس بالا ایجاد می کند که نشانه آغاز عیب در رولرهای بیرینگ است و در تصویر 3 که ارتعاشات همان بیرنگ را در دومین روز اندازه گیری نمایش می دهد ، کاهش مختصری در ارتعاشات دیده می شود که در اثر گریسکاری کامل و حتی بیش از حد بیرینگ بوده است.

وضعیت
شتاب محوری
افقی عمودی
برحسب g 1.323 3.44 2.81

رولر های بیرینگ که بعد از دمونتاژ یاتاقان ، از داخل بیرینگ جدا شده اند مشاهده می گردند. خرد شدن قسمتی از لبه رولر که در اثر گریسکاری ناقص و حتی عدم روانکاری بوجود آمده است کاملا قابل رویت می باشد.

3 – وضعیت ارتعاشات پس از روانکاری
وضعیت
شتاب محوری
افقی عمودی
برحسب g 1.17 2.45 1.14

این کاهش ارتعاشات در اندازه گیری شتاب ارتعاشات بیرینگ که معیار سلامتی و خرابی بیرینگها می باشد نیز کاملا مشهود است . بدلیل عدم دسترسی به مشخصات فرکانسی مرجع ، برای تحلیل ارتعاشات اندازه گیری شده ، داده های جمع آوری شده که شامل قطر داخلی و خارجی بیرینگ ، قطر و طول رولر ها ، قطر قفس رولرها و سرعت چرخش رولر ها می گردید را با استفاده از فرمولهای 4 گانه استاندارد بیرینگها ، محاسبه ، و خرابی های بیرینگ پیش بینی شده بود.

فرمولهای مورد استفاده برای مشخص کردن وضعیت بیرنگها در جدول زیر نشان داده شده است.
Type of Defect Expected Frequency
Defect on Outer Raceway (BPFO)
Defect on Inner Raceway (BPFI)
Defect on Rolling Element (2xBPF)
Fundamental Train Frequency (FTF)

در چندین مرتبه اندازه گیری ارتعاشات ، افزایش خرابی بیرینگ که ابتدا از رولر ها شروع شده و به inner race و out race بیرینگ توسعه یافته بود مشاهده می گردید.

تخریب Outer Race

واز طرف دیگر، افزایش حرارت یاتاقان و بروز ویبره هایی که حاکی از نابالانسی در ایمپلر فن بود شرایط کار بیرینگ را سخت تر می نمود. ولی بدلیل اهمیت کار کوره ، تعویض یاتاقان فن ، تا زمان توقف کوره به تعویق افتاد . پس از دمونتاژ فن مشاهده شد رینگ نشیمنگاه پروانه فن که از آلومینیوم آلیاژی تهیه شده است ، بطور خطرناکی دچار شکستگی شده و تاحدودی نیز باعث خرابی شفت ایمپلر گردیده است . این شکستگی باعث ارتعاشات محسوسی در وضعیت افقی بیرینگها شده بود که در آنالیز طیفهای فرکانسی ، مشخص می باشد.

نتيجه گيری :
عدم بازديد و تعويض بموقع ياتاقان پروانه فن پرايمری که عيوب آن توسط آناليز ارتعاشي ياتاقانها مورد شناسائي گرديده بود
نه تنها سبب از بين رفتن بيرينگها گرديده است ، بلکه سبب بوجود آمدن آسيب جدی به پروانه فن گرديده است .
​

​

منبع:
​

کارشناس مکانیک بازرسی فنی
سیمان آبیک
جزوات آموزشی SKF
- Internet
​