تعد الاهتزازات المفرطة في المعدات الدوارة مثل المضخات وعلب التروس والتوربينات والضواغط علامة واضحة على أن المعدات لا تعمل بشكل صحيح. ومن المرجح ألا تحقق المعدات التي تظهر اهتزازات مفرطة العمر الافتراضي المتوقع، ويمكن أن تكون مصدرًا لفترات توقف غير مجدولة ( downtime ) أو مواقف خطيرة. لذلك، من المهم تحديد السبب الجذري للاهتزازات من خلال قياس إشارات الاهتزاز وتحليلها. وتتم مناقشة الأسباب الشائعة للاهتزازات أدناه.
مشاكل التوافق
عند توصيل آلتين دوارتين أو أكثر، فإن المحاذاة الصحيحة أمر بالغ الأهمية.
أخطاء المواءمة النموذجية هي:
- عدم المحاذاة المتوازي:
خطوط مركز العمود متوازية ولكنها غير متراصفة. ويمكن أن يكون ذلك أفقيًا وعموديًا. يُعرف عدم المحاذاة المتوازي أيضًا باسم عدم المحاذاة الإزاحي. - عدم محاذاة الزوايا:
تتلاقى الأعمدة عند نقطة ما، لكنها ليست متوازية. ويمكن أن يحدث هذا على كل من المحور الأفقي والرأسي. يُعرف عدم محاذاة الزوايا أيضًا باسم عدم محاذاة الفجوة. - الاختلال المركب بين التوازي والزاوية:
مزيج من الاختلال التوازي والزاوي. ويُعد الاختلال المركب بين التوازي والزاوية أكثر أنواع الاختلال شيوعًا.
عدم التوازن
عندما لا يكون مركز ثقل جسم دوار في خط الوسط بالضبط، فإن ذلك يتسبب في اختلال توازن الآلة مما يؤدي إلى الاهتزاز. وعندما تكون الآلة غير متوازنة، فإن ذلك قد يتسبب في تلف الآلة نفسها، والأساسات، والأنابيب، وما إلى ذلك. وهناك ثلاثة أنواع من الاختلال: الاختلال الساكن، والاختلال المقترن، والاختلال الديناميكي.
الاختلال الثابت
يحدث الاختلال الثابت عندما لا يكون محور مركز الثقل (محور القصور الذاتي) متوازياً مع مركز الدوران (خط مركز العمود)، وتكون النقطة الثقيلة ومركز الثقل في نفس المستوى. يمكن أن ينتج عدم التوازن الساكن عن إزاحة موازية لمحور الكتلة الرئيسي بالنسبة لخط مركز العمود، ويمكن أن يكون ناتجًا عن توزيع غير متماثل للكتلة أو تشوه. نظريًّا، يمكن الكشف عن عدم التوازن الساكن عن طريق وضع جسم له نقطة دوران عند كل طرف. وعندما يكون هناك عدم توازن ساكن ويكون الاحتكاك صفراً، فإن الجاذبية ستدير الجانب الثقيل إلى الأسفل.
الاختلال المقترن
يظهر الاختلال المقترن عندما يحتوي جسم دوار على كتلتين غير متوازنتين أو أكثر في مستويات مختلفة، تتعادلان في وضع السكون. لم يعد محور الكتلة الرئيسي موازيًا لمركز الثقل، بل يعبر محور مركز الثقل. عندما يبدأ النظام في الدوران، ستتأثر هذه الكتل بقوى الطرد المركزي، مما يؤدي إلى حدوث اهتزاز.
الاختلال الديناميكي
الاختلال الديناميكي هو النوع الأكثر شيوعًا من الاختلالات، وهو ناتج عن الاختلال الساكن والمقترن. يتم إزاحة محور الكتلة الرئيسي بحيث لا يكون موازيًا لخط مركز العمود.
الصدى
تحتوي كل آلة على تردد رنين واحد أو أكثر (التردد الطبيعي). وعندما يتطابق تردد الدوران مع تردد الرنين للآلة، يحدث الرنين. ويمكن أن يكون للرنين تأثير كبير.
الأجزاء غير المترابطة
يمكن أن يتسبب ارتخاء المحامل والمسامير والتآكل في اهتزاز الماكينة بشكل مفرط. وبسبب القوى الميكانيكية في الماكينة، يمكن للأجزاء المرتخية أن تتسبب في حدوث أضرار بسرعة.
الاختلال الديناميكي هو النوع الأكثر شيوعًا من الاختلالات، وهو ناتج عن الاختلال الثابت والمقترن. ويكون محور الكتلة الرئيسي منزوحًا وغير موازٍ لخط مركز العمود.
تلف المحامل
في مجال الآلات الدوارة، نجد نوعين رئيسيين من المحامل: المحامل الدوارة والمحامل الجلبية.
يمكن أن يتلف محمل الأسطوانة بعدة طرق، لكل منها بصمة اهتزازية خاصة بها:
- تلف الحلقة الداخلية
- تلف الحلقة الخارجية
- تلف القفص
- تلف العناصر الدوارة (مثل الأسطوانات والأقماع والإبر)
لكل جزء من المحمل الأسطواني تردده الخاص. ومن خلال حساب هذه الترددات، يمكن استخدام تحليل الاهتزازات لتحديد ما إذا كانت الاهتزازات ناتجة عن تلف المحمل.
على عكس المحامل الدوارة، لا تستخدم المحامل الجلبية عنصرًا دوارًا، بل تستخدم طبقة سائلة (زيت) لتقليل الاحتكاك. يمكن أن تنتج الاهتزازات عن عدم دقة الطبقة السائلة؛ فإذا تعذر تكوين طبقة زيتية مستقرة، فقد تنكسر، مما يؤدي إلى حدوث «سوط زيتي» أو «دوامة زيتية». بالإضافة إلى ذلك، فإن هذا النوع من المحامل أكثر حساسية للتأثيرات الخارجية على موضع العمود، لأن موضعه في المحمل غير ثابت.
التروس التالفة أو البالية
غالبًا ما تنتج اهتزازات علبة التروس عن تلف أسنان التروس أو تآكلها. عندما يتضمن تداخل أسنان التروس سنًا تالفًا، لا يمكن نقل القوة كما هو الحال مع تداخلات أسنان التروس الأخرى. إذا انكسر سن الترس، يمكن نقل قوة أقل في هذه المرحلة من الدورة. ونتيجة لذلك، تحدث الاهتزازات.
