A PATRA CONFERINA HIDROENERGETICIENILOR DIN ROMNIA,

Dorin PavelTEHNOLOGII MODERNE DE CENTRARE A ARBORILOR N ROTAIE I DE PREDICIE A DEFECTELOR N LAGRE, PRIN MSURAREA VIBRAIILORLiviu GHEORGHIU1, V. BURCHIU2, Alexandru DUDU3, Daniela ZVORTEANU4 Abstract: The imperfections in centring live spindle operation, disturbs the exploitation and goes straight on them destruction. The article introduce the operating principle and using mode of two appliances: the first one who assures the spindles alignment with a laser device, and the second one who can be use in measurement of bearings vibration to detect and warning their rates of wear. The equipment is part of BREL & KJR, refered at set up control and KSBs units exploitation.

1.SISTEM DE ALINIERE A ARBORILOR CU LASER n cazul arborilor cu turaie ridicat i care transmit puteri mari, problema alinierii cuplajelor este de mare importan, ntruct o aliniere defectuoas duce la o distrugere rapid, n special a lagrelor. n aceste cazuri, sistemele de aliniere convenionale (nivela cu bula de aer,ceasul comparator,metoda celor patru strune,etc.) sunt mai puin indicate, din cauza preciziei adesea modeste ce se poate realiza, dar mai ales datorit faptului c operaia de centrare (aliniere) este destul de laborioas.

1 2

Doctor inginer, director MULTIGAMA Tech s.r.l, reprezentant KSB pentru Romania Profesor univ. dr. ing. V BURCHIU USA MV - FIFIN 3 Inginer, director adjunct MULTIGAMA Tech s.r.l la USA MV 4 Inginer, preparator FIF IM Bucureti, doctorand

Sistemele moderne de aliniere a arborilor folosesc aparatura cu laser, ceea ce le confer o mare acuratee. Aparatura laser este utilizabil n cazul oricrui tip de arbore sau cuplaj, este uor de folosit, iar rezultatul (dup tehnologia KSB) poate fi afiat n mai puin de un minut. Aa cum rezult din figura 1, aparatul are trei componente distincte: sursa de raze laser (emitorul), detectorul i un calculator.

Fig.1.Vedere de ansamblu i reperele unei instalaii portabile cu laser, pentru alinierea arborilor. 1,2- arborii ce urmeaz s fie aliniai; 3- cuplaj elastic; 4,5- emitorul i receptorul de raze laser; 6- calculator; 7,8- unda direct i cea reflectat.

Dup cum se poate vedea din fig.1, emitorul i detectorul de raze laser se fixeaz cu brri pe cei doi arbori (staionari), ce urmeaz s fie aliniai i se alimenteaz generatorul de unde laser. Msurtorile se fac n cel puin trei poziii diferite ale arborilor (dup rotirea cu /2 fa de poziia precedent). Un dispozitiv numit nclinometru indic cu exactitate aceste poziii; n caz de obstrucii, o funcie special a aparatului permite efectuarea de citiri pentru o rotaie total de numai 90. Unda laser emis din emitor se ndreapt ctre captator de unde este reflectat napoi, astfel putnd fi msurat deviaia; operaia se repet dup nc dou rotiri ale arborilor cu /2, i n acest fel pot fi detectate deviaiile n dou plane perpendiculare (vezi figura 2.a i b).

Fig.2. Verificarea alinierii a doi arbori, n planul vertical (a) i orizontal (b), cu ajutorul unui aparat portabil cu raz laser.

Valorile deviaiilor msurate de ctre detectorul de poziie se introduc apoi automat n computer (n care iniial au fost introduse i dimensiunile agregatului); acesta calculeaz i apoi afieaz rezultatul (ne)alinierii. Rezultatul (ne)alinierii cuplajului se afiaz prin simpla apsare a unui buton, cu precizia de 1/100 mm sau 0,0001 inch; n acelai mod se pot afia i coreciile de aliniere rezultate ca necesare pentru maina astfel verificat (sau pentru a se vedea dac alinierea se afl n limitele de toleran acceptate). 2. CONTROLUL VIBRAIILOR N FUNCIONAREA AGREGATELOR 2.1. Vibraiile i intensitatea acestora n exploatarea utilajelor sau a instalaiilor de cele mai diferite categorii, pot s apar vibraii, care, peste o anumit limit, conduc la scurtarea duratei de via a utilajelor i reprezint pentru om factori poluatori adesea foarte periculoi. n general, cei mai importani parametrii ai micrii oscilatorii A(t) pot fi considerai ca fiind: .pulsaia (o) dependent de condiiile iniiale;amplitudinea parametru ce caracterizeaz mrimea vibraiilor;viteza eficace/aceleratia parametru ce evideniaz energia vibraiilor, respectiv intensitatea undelor elastice, care se modific foarte puin cu frecvena micrii.

Nivelul vibraiilor agregatelor de pompare, exprimat prin valoarea vitezei eficace (Vef), se msoar n punctele semnificative ale pompei (carcas, corp lagr, etc.). Msurtorile de vibraii se fac n laborator i n condiii de exploatare a pompelor (vezi fig.3), n domeniul cuprins n limitele precizate n tab.1.

Fig.3. Rezultatele unor msurtori KSB privind valoarea acceleraiilor (m/s2) i a vitezei eficace(mm/s), la arborele unei pompe de mare capacitate. Tab.1.Limitele de exploatare ale pompelor, n funcie de rapiditatea nq i de numrul caracteristic k. Pompe cu canal lateral 4 - 12 0,075 0,03 0,10 0,64 1,10 1,40 Pompe radiale 8 - 45 1,15 0,85 0,10 0,20 1,50 Pompe diagonale 42 - 160 0,8 3,0 0,60 0,65 1,35 Pompe axiale 160 318 2,0 6,0 0,80 1,10

nq k = nq /53 Qmin /Qopt Qmax /Qopt

naintea efecturii msurtorilor este necesar ncadrarea pompelor n patru grupe de maini rotative (I, II, III, IV), conform ISO2372/1974; ISO 3945/1973 i VDI 2056. Punctele de msurare a vibraiilor sunt specificate (localizate) n modele tip de fie, specifice unei familii de agregate. 2.2. Predicia uzurii lagrelor prin msurarea vibraiilor Msurarea vibraiilor n diferite puncte ale lagrelor agregatelor de pompare i urmrirea n timp a valorii intensitii acestora reprezint o msur sigur i eficace, care s indice starea lor de uzur, precum i evoluia n timp a acesteia. Aparatele moderne de msurat vibraiile sunt portabile (vezi figura 4); de precizat c, orice msurtoare de vibraii trebuie nsoit i de msurarea turaiei.

Fig.4. Componentele setului portabil pentru msurarea vibraiilor. 1- lagr la care se msoar vibraiile; 2- traductor de vibraii; 3cablu; 4- vibrometru; 5- turometru stroboscopic

Utilizarea setului portabil de msur este ilustrat n fig.5.

Fig 5. Utilizarea setului portabil pentru msurarea vibraiilor n scopul echilibrrii dinamice a unui arbore n rotaie: a) poziionarea punctului de msurare a vibraiilor pe carcasa lagrului; b) puncte de msur i plane de corecie. 1- stroboscop; 2- marker reflectorizant; 3- traductor de vibraii; I i II- plane de corecie i puncte de msur.

Cnd se urmrete predicia strii de uzur a lagrelor pe baza monitorizrii vibraiilor, bucla de msur este completat cu un analizor i un calculator,cu ajutorul crora vor fi stocate i prelucrate datele rezultate din msurtori. n fig.6 sunt prezentai paii metodologiei de monitorizare, precum i rezultatele posibil a fi obinute n urma msurtorilor de vibraii la o main rotativ. Astfel, pentru verificarea rapid a strii generale a unei maini aflate n funciune (fig.6a), se folosete vibrometrul- ca dispozitiv portabil, simplu de utilizat pentru msurtori spot ale vibraiilor.

Fig.6. Etapele monitorizrii vibraiilor unei maini rotative, n vederea diagnosticrii i prediciei. a) msurarea cu vibrometrul a evoluiei n timp a nivelului general de vibraii; b) monitorizarea frecvenei vibraiilor cu analizor de frecven, pentru detectarea defectelor; c) metoda comparrii spectrelor de frecven (metoda unic Brel & Kjr), pentru detectarea defectelor; d) analiza de trend i predicia schemei de mentenan, cu ajutorul computerului i softului specializat.

Acesta indic nivelul general al vibraiilor, sub forma unui numr, care definete starea general a mainii i, n funcie de care, se va constata dac, de la ultimele msurtori, n starea mainii s-au produs schimbri semnificative. Pentru obinerea unor informaii vitale privind starea mainii monitorizate, n spe pentru detectarea preliminar a defectelor (cele pe cale s se produc dac nu se vor lua

msuri imediate de prevenire), trebuie facut monitorizarea frecvenei vibraiilor cu ajutorul unui analizor de frecven. Acest aparat permite efectuarea unor analize rapide, de nalt acuratee i rezoluie, a vibraiilor mainii (fig.6b). n acest fel pot fi identificate ntrun stadiu extrem de timpuriu, toate tipurile de defecte posibile (ex: defecte ale arborilor sau rotoarelor, dezechilibrri, curbri sau nealinieri ale arborilor, etc.) Prin msurarea spectrului de frecven al unei maini i compararea acestuia cu un spectru de referin - cel obinut n situaii de funcionare normal a mainii monitorizate pot fi observate foarte rapid eventualele schimbri cauzate de un defect pe cale s se produc, deci aflat n derulare. Aceast tehnic de monitorizare este cunoscut sub denumirea de metoda comparrii spectrelor de frecven sau metoda unic Brel & Kjr, pentru detectarea defectelor. Metoda a fost dezvoltat i focalizat, in scopul de a permite detectarea ct mai timpurie a ntregii game de defecte posibile i, ceeace este extrem de important - fr pericolul de a se ajunge la lansarea unor false alarme. Pentru ca scopul metodei de monitorizare s fie pe deplin atins, se utilizeaz un spectru de frecven trasat ntr-o scal special - logaritmic (fig.6c), permind afiarea ntr-un spectru unic, att a componentelor de nalt ct i a celor de joas frecven, avnd aceeai rezoluie relativ de frecven. Dup detectarea unui defect i diagnosticarea cauzei acestuia, poate fi utilizat o analiz de trend (tendin), cu scopul prediciei momentului exact cnd nivelul vibraiilor ar putea atinge valoarea critic (vezi fig.6d). Acest tip de analiz permite ntocmirea unei scheme corecte de mentenan a mainii monitorizate, cu mult timp nainte ca defectul depistat s-i produc efectele nedorite, oferind exploatrii i un rgaz de timp pentru procurarea anumitor piese de rezerv necesare, nainte ca agregatul s trebuiasc a fi efectiv oprit din funcionare, pentru efectuarea reparaiilor de rigoare. 3. BIBLIOGRAFIE[1] BURCHIU, V., .a. Instalaii de pompare, EDP Bucureti, 1982 [2] BURCHIU, V., .a. Utilaje i instalaii pentru protecia mediului, Ed. ATLAS PRESS Bucureti, 2004 [3] BURCHIU, V., .a. Ghidul utilizatorului de pompe - vol.2, Ed. ATLAS PRESS Bucureti, 2006 [4] BREL & KJR Machine condition monitoring and analysis, WORLD HEADOUARTES DK 2850 Naerum, Danemark