تکنیک های سیستم نگهداری پیش بینانه ( PdM/CBM )
تکنولوژی های مختلفی می تواند در یک برنامه نگهداری پیش بینانه مورد استفاده قرار گیرد . از آتجا که سیستم های مکانیکی و یا ماشین آلات مکانیکی بخش اعظمی از هر واحد صنعتی را تشکیل می دهد مانیتورینگ ارتعاشات می تواند به عنوان جزء کلیدی هر سیستم نگهداری پیشبینانه باشد با این حال مانیتورینگ ارتعاشات نمی تواند به تنهائی تمام اطلاعات مورد نیاز یک برنامه موفق نگهداری پیشبینانه را فراهم آورد این تکنیک فقط می تواند وضعیت مکانیکال و بعضا الکتریکال ماشین آلات را مانیتور نماید بنابراین یک برنامه جامع نگهداری پیش بینانه باید شامل تکنیک های آشکارسازی دیگری نیز باشد. این تکنیک ها عبارتند از:
1- مانیتورینگ ارتعاشات Vibration Analysis & Monitoring
2- آنالیز روغن Oil Analysis
3- ترموگرافی Thermography
4- مانیتورینگ پارامتر های پروسه Process Parameters Monitoring
5- بازرسی بصری Visual Inspection
الف- تکنيک آناليز ارتعاشات
يکي از پرکاربردترين ، تخصصي ترين و موثرترين تکنيک هاي Condition Monitoring ، تکنيک آناليز ارتعاشات مي باشد که براي مونيتورينگ وضعيت ماشين آلات و تجهيزات دوار مورد استفاده قرار مي گيرد و از آنجا که بزرگترين گروه تجهيزات هر واحد صنعتي، تجهيزات دوار مي باشد اين تکنيک به عنوان پرکاربردترين و پر منفعت ترين تکنيک براي برآورد وضعيت واقعي تجهيزات حين بهره برداري و مديريت برنامه هاي نگهداري و تعميرات به کار برده مي شود.
عيوبي که با استفاده از تکنيک آناليز ارتعاشات قابل تشخيص و پيشگيري مي باشد عبارتند از:
1- Unbalancing
1-1- Mass unbalance
1-2- Couple unbalance
1-3- Dynamic unbalance
1-4- Overhung rotor unbalance
2- Misalignment
2-1- Parallel misalignment
2-2- Angular Misalignment
2-3- Misaligned bearing cocked on the shaft
3- Rotor Eccentricity
4- Resonance
5- Mechanical Looseness
6- Rotor Rub
7- Journal Bearings Problems
8- Rolling Element Bearings Problems
9- Oil Whirl Instability
10- Oil Whip Instability
11- Hydraulic and Aerodynamic Forces
11-1- Blade pass and vanes pass
11-2- Flow turbulence
11-3- Cavitation
12- Gear Problems
12-1- Teeth wear
12-2- Deflection Teeth under load
12-3- Gear misalignment
12-4- Cracked/Broken Tooth
12-5- Gear Assembly Phase problems
12-6- Hunting Tooth problems
13- Belt Drive Problems (worn, loose)
14- Beat Vibration
15- Soft foot
16- Loose bearing Fit
17- Motors Electrical Problems
نمونه ای از نمودار ارتعاشات یک نقطه از ماشین در حوزه فرکانس (Spectrum)
با استفاده از تکنیک آنالیز ارتعاشات تقریبا تمامی عیوب مکانیکال و بعضی از عیوب الکتریکال ماشین الات دوار قابل تشخیص هستند و مهمترین امتیاز این تکنیک آن است که عیوب می تواند در مراحل نخستین پیدایش خود شناسائی گردند و با انجام اقدامات اولیه و سرویس های کم هزینه از گسترش و پیشرفت آن پیش گیری شود و یا اگر عیب پیدا شده به هر دلیلی قابل رفع نباشد با دیتا برداری روتین و مانیتورینگ پیوسته می توان روند پیشرفت آنها را تحت نظر گرفت و با استفاده از پارامتر های آماری، زمان Shut Down ماشین را پیش بینی و پیش گوئی کرد و بر اساس آن برنامه زمان بندی تعمیر تهیه کرده و در بهترین زمان ممکن ( که زمان استراحت ماشین می باشد ) برنامه تعمیراتی را اجرا کرد.
از امتیازات مهم دیگر این تکنیک آن است که نوع عیب و دقیقا قطعه معیوب شناسائی می شود و مهمتر از آن علت اصلی پیدایش عیب آشکار می گردد. شناسائی این دو عامل فاکتور های مهمی در انجام صحیح تعمیرات ، افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش هزینه های تعمیراتی می باشد. برای روشن شدن مطلب مثال زیر را می آوریم :
الکتروفنی را در نظر بگیرید که به علت نابالانس پولی الکتروموتور ، بیرینگ سمت Drive End موتور به طور مرتب آسیب می بیند و ما به جای اینکه علت اصلی خرابی بیرینگ را شناسائی و رفع کنیم اقدام به تعویض مرتب بیرینگ معیوب می نمائیم.
این عمل باعث تحمیل هزینه های زیادی بر سیستم می شود از قبیل هزینه های تامین قطعه یدکی ، هزینه های ناشی از کسر تولید ، افزایش نفر ساعت تعمیراتی و …. و همچنین پائین آمدن کیفیت محصولات. در حالی که این عیب می تواند به راحتی با استفاده از تکنیک آنالیز ارتعاشات شناسائی شده و راه کار مناسب جهت رفع علت اصلی آن ( Route Cause Analysis ) ارائه شود.
اجرای سیستم Condition Monitoring با تکنیک آنالیز ارتعاشات در هر واحد نیاز به عوامل زیر دارد:
- تجهیزات و ابزار آلات ( Instrumentation ) دیتابرداری و آنالیز ارتعاشات که شامل سخت افزار و نرم افزارهای مربوطه می باشد .
- کارشناس یا نیروی متخصص ارتعاشات که آشنا به علم تجزیه و تحلیل و آنالیز ارتعاشات بوده و تجارب کافی در امور Maintenance در خصوص ارتعاشات داشته باشد که عامل نیروی انسانی متخصص خیلی مهمتر از تجهیزات می باشد زیرا در صورت نبود نیروی متخصص ، تجهیزات عملا مورد استفاده نمی باشند.
ب- آنالیز روغن
انالیز روغن یکی دیگر از روشهای مراقبت وضعیت ماشین در سیستمهای هیدرولیکی میباشد. آنالیز روغن در سه محور می تواند قابل بررسی باشد:
- تشخیص الودگی روغن بواسطه ذرات خارجی
- ارزیابی پارامترهای فیزیکی و شیمیایی روغن و در نتیجه ارزیابی خاصیت روانکاری آن
- برآورد میزان ذرات فلزی موجود در روغن جهت بررسی وضعیت فرسایشی قطعاتی که در مسیر روغن قرار دارند
اصطکاک موجود بین قطعات روانکاری شونده( با وجود لایه روغن بین انها ) باعث فرسایش تدریجی می شود بنابر این میزان ذرات موجود در روغن بیانگر وضعیت فرسایشی قطعات می باشد.
روغن در سیستمهای هیدرولیکی به مثابه خون در بدن انسان می باشد وحامل نشانه های سلامتی یا اختلال و اشکال در قطعات روانکاری شونده ماشین می باشد، بنابراین با نمونه گیری از روغن وانالیز آن( به مانند آزمایش خون انسان) اطلاعات بسیار مفیدی در جهت تشخیص وضعیت ماشین الات بدست می آید.
پ- ترموگرافی Thermography
ترموگرافی یکی از تکنیک های مهم سیستم نگهداری پیش بینانه می باشد که جهت مانیتورینگ ماشین آلات صنعتی ، استراکچرها و سیستم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد در این تکنیک از تجهیزاتی به کار برده می شود که عکس برداری حرارتی مادون قرمز انجام می دهند و محک آنها جهت مانیتور کردن ماشین آلات ، تشعشع انرژی مادون قرمز می باشد. در این تکنیک وقتی عکس برداری حرارتی از تجهیزات صورت می گیرد سردترین و گرم ترین نقطه آنها مشخص می گردد و با استفاده از استانداردها و تجاربی که در این زمینه وجود دارد می توان وضعیت های غیر طبیعی و پیدایش عیوب را شناسائی از همدیگر تمییز داد.
تکنولوژی مادون قرمز بر این اساس استوار است که هر شیئی که دارای درجه حرارت بالاتر از صفر مطلق باشد انرژی از خود ساطع می کند و امواج مادون قرمز یکی از انرژی های ساطع شده می باشد تشعشع مادون قرمز یا زیر قرمز در بین تمام انرژی ها دارای کوتاهترین طول موج می باشد که جهت آشکار سازی آنها تجهیزات و ابزارآلات خاصی مورد نیاز است. شدت تشعشع انرژی مادون قرمز از هرشیئی متناسب با درجه حرارت سطح آن می باشد.
