Monitorowanie drgań w wentylatorach przemysłowych za pomocą systemu VibSys®

Wentylatory przemysłowe są stosowane w energetyce, przemyśle przetwórczym, produkcji, instalacjach technicznych budynków oraz w innych zastosowaniach, w których niezbędny jest niezawodny przepływ powietrza lub gazu. W zależności od zastosowania wentylatory mogą zapewniać wentylację, chłodzenie, dopływ powietrza do spalania, przepływ powietrza procesowego, wywiew lub odpylanie.

Chociaż konstrukcje wentylatorów i warunki pracy znacznie się różnią, łączy je wspólne wyzwanie związane z niezawodnością: zespół obrotowy musi pozostawać stabilny mechanicznie, podczas gdy zapotrzebowanie na przepływ powietrza, prędkość, obciążenie i warunki procesowe mogą się zmieniać w czasie. Degradacja mechaniczna może wpływać na dostępność wentylatora i ostatecznie zakłócić proces lub system, który wentylator obsługuje.

Krytyczność wentylatorów różni się w zależności od zastosowania. Niektóre wentylatory działają jako urządzenia pomocnicze z dostępną redundancją, podczas gdy inne pełnią funkcje, których brak może bezpośrednio ograniczyć produkcję. Ciągłe monitorowanie stanu drgań zapewnia zespołom konserwacyjnym lepszy wgląd w zachodzące zmiany mechaniczne i pomaga określić, gdzie wymagana jest dalsza analiza lub konserwacja.

Wyzwanie: różne konstrukcje wentylatorów i zmieniające się warunki pracy

Wentylatory przemysłowe są dostępne w wielu konfiguracjach mechanicznych. Wentylatory odśrodkowe i osiowe przemieszczają powietrze w różny sposób, a ich układy napędowe mogą być napędzane paskiem, sprzężone bezpośrednio lub napędzane bezpośrednio. Różnice te wpływają zarówno na zachowanie mechaniczne, jak i na najbardziej istotne pozycje pomiaru drgań.

Warunki pracy stanowią dodatkowy czynnik zwiększający złożoność. Prędkość wentylatora, przepływ powietrza, opór układu, położenie przepustnicy, temperatura oraz warunki procesowe mogą wpływać na zachowanie drgań. W zastosowaniach procesowych zanieczyszczenia lub nagromadzenie materiału na wirniku mogą stopniowo zmieniać wyważenie wirnika, a erozja lub zużycie mogą wywierać podobny wpływ.

Zmiana drgań nie oznacza zatem automatycznie pogorszenia stanu technicznego. Pomiary należy interpretować w kontekście konfiguracji wentylatora i warunków pracy.

W przypadku obiektów z wieloma wentylatorami rozmieszczonymi w różnych obszarach procesowych dodatkowym wyzwaniem jest zasięg monitorowania. Okresowe trasy pomiarów drgań dostarczają przydatnych migawek, ale między inspekcjami mogą zachodzić zmiany mechaniczne. Ręczne zwiększanie częstotliwości pomiarów wymaga również dodatkowego czasu i wiedzy specjalistycznej w zakresie drgań.

Dlaczego monitorowanie drgań ma znaczenie w przypadku wentylatorów przemysłowych

Wiele istotnych problemów mechanicznych w wentylatorach przemysłowych rozwija się stopniowo i wpływa na zachowanie drgań, zanim dojdzie do awarii funkcjonalnej. Zużycie łożysk, niewyważenie wirnika, luz mechaniczny, problemy związane z wyrównaniem oraz rezonans konstrukcyjny mogą powodować mierzalne zmiany.

Źródło i znaczenie tych zmian zależą od konfiguracji wentylatora. Nagromadzenie materiału lub erozja na wirniku odśrodkowym mogą powodować niewyważenie, podczas gdy zmiany stanu łopatek lub wirnika mogą wpływać na zachowanie drgań wentylatora osiowego. Systemy napędzane paskiem wprowadzają dodatkowe elementy mechaniczne, takie jak paski i koła pasowe, podczas gdy w systemach z bezpośrednim sprzężeniem większe znaczenie ma stan sprzęgła i wyrównania.

Na zmierzone drgania mogą również wpływać obudowy wentylatorów, podpory i połączone konstrukcje. W niektórych zastosowaniach wzbudzenia aerodynamiczne lub częstotliwości przejścia łopatek mogą oddziaływać z częstotliwościami drgań własnych konstrukcji i wzmacniać reakcję drganiową.

Ciągła analiza trendów zapewnia kontekst historyczny niezbędny do odróżnienia tymczasowych czynników eksploatacyjnych od trwałych zmian w zachowaniu mechanicznym. Uzupełniające informacje o prędkości mogą dostarczyć dodatkowego kontekstu, szczególnie w przypadku wentylatorów pracujących ze zmienną prędkością.

Pozwala to zespołom konserwacyjnym zidentyfikować, które zmiany wymagają dokładniejszej analizy diagnostycznej, zamiast traktowania każdego wzrostu drgań jako rozwijającej się usterki.

Zastosowanie VibSys® w wentylatorach przemysłowych

VibSys® jest przeznaczony do ciągłego monitorowania stanu drgań w urządzeniach obrotowych i może być stosowany w różnych konfiguracjach przemysłowych wentylatorów i układów napędowych.

VibSys® w sposób ciągły pozyskuje wysokiej jakości dane dotyczące drgań oraz dane pomocnicze dotyczące maszyn w pobliżu monitorowanego sprzętu i przetwarza te informacje lokalnie. Drgania można mierzyć w odpowiednich punktach silnika, układu napędowego, łożysk i zespołu wentylatora, w zależności od konfiguracji mechanicznej.

W stosownych przypadkach pomiary prędkości dostarczają dodatkowego kontekstu eksploatacyjnego do interpretacji zachowania drgań i przeprowadzania dalszej analizy diagnostycznej. Szczegółowe dane dotyczące drgań pozostają dostępne, gdy trendy dotyczące stanu wskazują na konieczność dokładniejszego zbadania.

W przypadku obiektów z większą liczbą wentylatorów ciągłe monitorowanie stanowi również okazję do zwiększenia widoczności stanu technicznego bez proporcjonalnego zwiększania nakładu pracy związanego z ręcznym pomiarem drgań. Monitorowanie można rozpocząć od wybranych wentylatorów, a następnie rozszerzyć na dodatkowe urządzenia lub obszary procesowe w miarę wzrostu wymagań.

Otwarta łączność umożliwia włączenie informacji o stanie technicznym i danych dotyczących drgań do istniejących środowisk zakładowych i analitycznych.

VibSys® jest przeznaczony do monitorowania stanu i diagnostyki w celu wsparcia procesu podejmowania decyzji dotyczących konserwacji. Nie zastępuje on dedykowanych zabezpieczeń maszyn, systemów wyłączających związanych z bezpieczeństwem ani innych funkcji ochronnych.

Typowe instalacje VibSys® w wentylatorach przemysłowych

Konfiguracje wentylatorów przemysłowych różnią się w zależności od wymagań dotyczących przepływu powietrza, konstrukcji wentylatora, układu napędowego, prędkości, mocy oraz warunków procesowych. Poniższe przykłady ilustrują trzy różne konfiguracje i pokazują, w jaki sposób pomiary drgań i prędkości można zastosować w odpowiednich miejscach zespołu obrotowego.

Wentylatory odśrodkowe napędzane paskiem

Wentylatory odśrodkowe napędzane paskiem wykorzystują przekładnię pasowo-kołową do przenoszenia mocy z silnika na wał wentylatora. Taka konfiguracja wprowadza dodatkowe elementy mechaniczne, których stan może wpływać na zachowanie drgań, w tym pasy, koła pasowe, łożyska oraz zespół obrotowy wentylatora.

Monitorowanie drgań w odpowiednich miejscach łożyskowych zapewnia wgląd w zachodzące zmiany mechaniczne, natomiast opcjonalny pomiar prędkości dodaje kontekst eksploatacyjny do dalszej analizy diagnostycznej. Ciągła analiza trendów wspiera identyfikację zużycia łożysk, niewyważenia wirnika, luzów mechanicznych oraz drgań związanych ze stanem paska, jego napięciem lub niewspółosiowością kół pasowych. Dzięki monitorowaniu tych zmian w czasie zespoły konserwacyjne mogą zidentyfikować pojawiające się problemy i zaplanować konserwację, zanim doprowadzą one do poważniejszego zużycia sprzętu lub nieoczekiwanych przestojów.

 

[Kliknij tutaj, aby powiększyć]

 

Wentylatory odśrodkowe z bezpośrednim sprzężeniem
Wentylator odśrodkowy z bezpośrednim sprzężeniem łączy silnik z wałem wentylatora za pomocą sprzęgła, a nie przekładni pasowej. Układ napędowy składa się zatem głównie z silnika, sprzęgła, wału, łożysk i wirnika wentylatora.

Pomiary drgań w różnych punktach silnika i łożysk wentylatora dostarczają informacji o zachowaniu mechanicznym całego połączonego zespołu. Uzupełniające pomiary prędkości mogą zapewnić dodatkowy kontekst do interpretacji zmian drgań.

W przypadku braku napędu pasowego uwaga diagnostyczna skupia się na stanie łożysk, zachowaniu sprzęgła i wyrównania, niewyważeniu wirnika oraz luzach mechanicznych. Ciągła analiza trendów pomaga zidentyfikować trwałe zmiany i określić, kiedy konieczne jest przeprowadzenie dalszego badania.

 

[Kliknij tutaj, aby powiększyć]

 

Wentylatory osiowe z napędem bezpośrednim
W wentylatorze osiowym z napędem bezpośrednim wirnik wentylatora jest napędzany bezpośrednio przez silnik, co tworzy stosunkowo zwarty zespół obrotowy. Powietrze przemieszcza się głównie równolegle do osi obrotu, co sprawia, że konfiguracja ta zasadniczo różni się od wentylatora odśrodkowego.

Monitorowanie drgań można zastosować do zespołu silnika i wentylatora, przy czym informacje o prędkości służą jako dodatkowy kontekst eksploatacyjny. Na zmierzone drgania mogą wpływać zmiany stanu łożysk, wyważenia wirnika lub łopatek, stanu zamocowania oraz zachowania konstrukcji.

Ponieważ silnik, wirnik i konstrukcja wentylatora tworzą ściśle powiązany zespół, dane dotyczące drgań należy interpretować w odniesieniu do całej maszyny, a nie zakładać, że zmiana zmierzona w jednym miejscu wskazuje na konkretną lokalną usterkę.

 

[Kliknij, aby powiększyć]

 

Kluczowe zalety dla wentylatorów przemysłowych

• Ciągłe monitorowanie stanu drgań w różnych konfiguracjach wentylatorów i układów napędowych
• Wcześniejszy wgląd w wprowadzane zmiany mechaniczne
• Wysokiej jakości dane dotyczące drgań do analizy trendów i diagnostyki
• W razie potrzeby wiele pozycji pomiarowych w całym zespole obrotowym
• Informacje o prędkości zapewniające dodatkowy kontekst eksploatacyjny
• Lokalne przetwarzanie w pobliżu monitorowanego sprzętu
• Skalowalne wdrożenie wśród większych i rozproszonych grup fanów
• Zmniejszona zależność od okresowych ręcznych pomiarów drgań
• Otwarta łączność z istniejącymi środowiskami zakładowymi i analitycznymi
• Bardziej efektywne wykorzystanie wiedzy specjalistycznej w zakresie drgań i niezawodności

Wpływ na konserwację i niezawodność wentylatorów

Ciągłe monitorowanie stanu drgań zapewnia zespołom konserwacyjnym lepszy wgląd w to, jak zmienia się stan wentylatora w miarę upływu czasu.

Trwałe zmiany w łożyskach, wyważeniu wirnika, ustawieniu układu napędowego, mocowaniu mechanicznym lub innych elementach obrotowych można zidentyfikować wcześniej, co zapewnia więcej czasu na zbadanie sytuacji i zaplanowanie odpowiednich działań konserwacyjnych.

Jest to szczególnie cenne w sytuacjach, gdy w obiekcie rozmieszczonych jest wiele wentylatorów. Zamiast ręcznie mierzyć każdy wentylator z tą samą częstotliwością, zespoły ds. konserwacji i niezawodności mogą wykorzystywać bieżące informacje o stanie technicznym do identyfikacji urządzeń wymagających większej uwagi.

Wynikiem tego jest bardziej ukierunkowane podejście do konserwacji opartej na stanie technicznym, w którym specjalistyczna wiedza jest skierowana na wentylatory wykazujące istotne zmiany, a nie opiera się głównie na stałych odstępach czasowych między przeglądami.

Od pomiarów okresowych do skalowalnego monitorowania stanu
Obiekty przemysłowe mogą zawierać dużą liczbę wentylatorów w systemach wentylacyjnych, chłodniczych, wywiewnych, powietrza procesowego i innych. Częste sprawdzanie całej tej populacji poprzez ręczne trasy pomiaru drgań wymaga znacznego nakładu czasu i specjalistycznych kompetencji.

Ciągłe monitorowanie zapewnia bardziej skalowalne podejście. Dane dotyczące drgań i dane pomocnicze maszyn mogą być pozyskiwane w sposób spójny, bez konieczności obecności osoby przy każdym pomiarze.

Zespoły konserwacyjne mogą w ten sposób poświęcić więcej czasu na interpretację istotnych zmian, przeprowadzanie diagnostyki i planowanie konserwacji, zamiast wielokrotnego gromadzenia rutynowych pomiarów.

Monitorowanie nie musi od samego początku obejmować całej populacji wentylatorów. Można je rozpocząć od wybranych wentylatorów, w przypadku których ciągły wgląd zapewnia największą wartość, a następnie rozszerzać na dodatkowe urządzenia lub obszary procesowe w miarę rozwoju strategii monitorowania.

Zwiększ zasięg monitorowania dzięki VibSys®
Skuteczne monitorowanie stanu wentylatorów nie polega jedynie na gromadzeniu większej ilości danych dotyczących drgań. Chodzi o zapewnienie wystarczającej widoczności całej floty wentylatorów, aby wiedzieć, które urządzenia wymagają uwagi.

VibSys® stanowi skalowalną podstawę do zwiększania tej widoczności. Ciągłe pozyskiwanie danych o drganiach, wspierające pomiary prędkości tam, gdzie jest to istotne, lokalne przetwarzanie, wysokiej jakości dane diagnostyczne oraz otwarta łączność umożliwiają monitorowanie większej liczby wentylatorów bez powodowania proporcjonalnego wzrostu nakładu pracy związanego z pomiarami ręcznymi.

Podejście do monitorowania można dostosować do konfiguracji mechanicznej wentylatora, niezależnie od tego, czy dane dotyczące stanu są wymagane w przypadku układu napędowego z napędem pasowym, wentylatora odśrodkowego z bezpośrednim sprzężeniem, czy kompaktowego wentylatora osiowego z napędem bezpośrednim.

Umożliwia to zespołom ds. konserwacji i niezawodności rozszerzenie ciągłego monitorowania stanu na różne konfiguracje wentylatorów odśrodkowych i osiowych, wcześniejsze wykrywanie istotnych zmian oraz skoncentrowanie specjalistycznej wiedzy na maszynach i punktach pomiarowych wymagających uwagi.