Obr 8 Možnosti laserových prístrojov na nastavenie rovinnostiMonitorovanie technického stavu strojov prostredníctvom merania a analýzy mechanického kmitania je veľmi dôležitou a nevyhnutnou činnosťou pre zvýšenie prevádzkyschopnosti strojov. Monitorovacie systémy musia spĺňať v prvom rade požiadavky noriem pre bezpečnosť strojov a až následne riešiť vibrodiagnostické úlohy.

Najnovšia koncepcia v oblasti posudzovania technického stavu strojov spočíva v tom, že monitorované a technologické parametre sa ukladajú do spoločnej technologickej databázy, kde možno navzájom korelovať rôzne údaje za účelom technickej diagnostiky.
Zvuk a mechanické vibrácie možno považovať za mimoriadne blízke fyzikálne veličiny. V určitom priblížení platí pravidlo, že tam kde sú mechanické vibrácie je aj hluk (zvuk) a platí to aj opačne.

Obr1 Prehľad možností aplikácie merania a analýzy zvuku a mechanických vibrácií
Obr. 1: Prehľad možností aplikácie merania a analýzy zvuku a mechanických vibrácií

Možností aplikácie merania a analýzy zvuku a vibrácií sú nasledujúce:
1. Meranie, analýza a monitorovanie hluku v pracovnom prostredí;
2. Meranie a hodnotenie zvuku vo verejnom zdravotníctve;
3. Monitorovanie komunálneho hluku (včítane pozemnej dopravy monitorovanej dopravnou políciou)
4. Meranie a analýza zvuku v letectve, automobilovom priemysle, vesmírnom výskume a obrane;
5. Monitorovanie hluku v okolí letísk;
6. Monitorovanie hluku prostredníctvom akustických kamier za účelom diagnostiky;
7. Monitorovanie mechanického kmitania budov a stavebných konštrukcií;
8. Monitorovanie kmitania na ľudskom tele (operátori, vodiči zemných, poľnohospodárskych strojov);
9. Vibračné testy za účelom kontroly kvality a spoľahlivosti výrobkov (v letectve, automobilovom priemysle, vesmírnom výskume a obrane);
10. Meranie a analýza mechanického kmitania za účelom diagnostiky stavu stroja prenosnými prístrojmi tzv. Off-line diagnostika;
11. Meranie a analýza mechanického kmitania za účelom ochrany strojov, bez podpory počítača tzv. On-line monitorovanie strojov;
12. Meranie a analýza mechanického kmitania za účelom ochrany, monitorovania technického stavu a vibrodiagnostiky strojov, s podporou počítača a výkonnej databázy tzv. počítačom podporované On-line monitorovanie strojov;

Z pohľadu prevádzky a údržby strojov, základné prostriedky a metódy sú zamerané najmä na správne a presné meranie, monitorovanie a analýzu mechanického kmitania. Exaktnejší opis základov vibrodiagnostiky je v tvrdení, že vibrodiagnostika je dôsledná a algoritmizovaná analýza zmien dynamických vlastností strojov resp. častí strojov. Je však dôležité zdôrazniť podstatu a ciele vibrodiagnostiky a monitorovania technického stavu strojov.
Podstata monitorovania technického stavu strojov je v meraní charakteristických hodnôt mechanického kmitania a v súčasnom porovnaní výsledkov merania s kriteriálnými – limitnými hodnotami určenými technickými normami, výrobcom stroja alebo na základe dlhodobého pozorovania technického stavu sledovaného stroja.
Monitorovanie je spravidla zamerané na určenie okamžitého technického stavu, ale nie je zamerané na určenie príčin, ktoré vyvolávajú zmeny dynamických vlastností strojov alebo zmeny technického stavu. Monitorovanie technického stavu je určené najmä na ochranu a bezpečnosť strojov a prevádzkových prostriedkov.
Prístroje a systémy určené na monitorovanie technického stavu umožňujú posudzovať technický stav stroja a v prípade havarijného stavu varovať alebo automaticky vypnúť monitorované stroje. Vzhľadom na vážnosť takého rozhodovania monitorovacie systémy majú byť vyrábané, inštalované a prevádzkované v súlade s odporúčaniami technických štandardov t.j. technických noriem (ako napr. ISO, STN, API, atď.).
Okrem ochrany majetku resp. technických prostriedkov je dôležité si uvedomiť, že často sa jedná aj o ochranu zdravia a životov ľudí. V prípade, že havária alebo vážne poškodenie strojov spôsobí úraz s trvalým následkom alebo smrťou človeka, nedodržanie odporúčaní technických noriem môže mať aj trestno-právne následky. Odporúčania týkajúce sa spôsobu merania a miesta uloženia – inštalácie snímačov ako aj kritérií hodnotenia technického stavu sú zakotvené v technických normách najmä ISO, ktoré majú dlhodobú platnosť a sú uznávané na celom svete.

Obr 2 VIBROCONTROL 8000 SETPOINT spĺňa odporúčania ISO
Obr. 2: VIBROCONTROL 8000 / SETPOINT spĺňa odporúčania ISO 10816, STN ISO 7919 a API 670 a je kompatibilný so systémom PI OSIsoft.

Monitorovacie systémy
Technické prostriedky pre monitorovanie technického stavu strojov a vibračnú diagnostiku, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii na svetovom trhu, v zásade možno rozdeliť do nasledujúcich štyroch skupín:

1. Modulárne zabezpečovacie systémy, spriahnuté s trvale nainštalovanými snímačmi, určené na prevádzkovanie v priemyselnom prostredí (bezpečnostné a zabezpečovacie on-line systémy). Významnými reprezentantmi tejto skupiny sú napr. systémy VIBROCONTROL 6000 a VIBROCONTROL 8000 / SETPOINT, ktoré spĺňajú odporúčania ISO 10816, STN ISO 7919 a API 670 (viď. obr. 2)
Hlavné výhody systému VIBROCONTROL 8000 / SETPOINT:
 Prvý systém na svete, ktorý je kompatibilný so systémom PI OSIsoft
 19-palcový rám pre až 56 kanálov
 8,4-palcový dotykový predný displej
 Systém diagnostiky vibrácií spĺňa API-670
 Systém možno pripojiť k existujúcim zabezpečovacím systémom
 Systém je vybavený vnútornou pamäťou (SD a SSD) na ukladanie údajov v časovej oblasti
 Vysoká spoľahlivosť

2. Kombinované zabezpečovacie a vibrodiagnostické systémy, spriahnuté s trvale nainštalovanými snímačmi, určené na prevádzkovanie v priemyselnom prostredí (tzv. integrované on-line systémy).
Významnými reprezentantmi tejto skupiny je systém COMPASS 6000, spĺňa odporúčania ISO 10816, STN ISO 7919 a API 670 a systém SETPOINT CMS (obr. 3).

Obr 3 Systém SETPOINT CMS ako jediný pracuje so systémom PI OSIsoft pričom ponúka rozsiahle diagnostické metódy na určenie príčin problematického technického stavu strojovjpg
Obr. 3: Systém SETPOINT CMS ako jediný pracuje so systémom PI OSIsoft pričom ponúka rozsiahle diagnostické metódy na určenie príčin problematického technického stavu strojov.

3. OSIsoft PI Server je stále viac a viac rozširujúcou sa platformou, ktorá je schopná integrovať platformy rôznych DCS z celého závodu alebo komplexu výrobných závodov. Veľkou výhodou je, že systém umožňuje kombinované zobrazenie a analýzu procesných parametrov ako aj charakteristických hodnôt mechanických vibrácií.

Obr 4 Architektúra systému z viacerými OSIsoft PI Serverov
Obr. 4: Architektúra systému z viacerými OSIsoft PI Serverov

4. Systémy umožňujúce vibračnú diagnostiku prostredníctvom pravidelných opakovaných pochôdzkových meraní v priemyselnom prostredí (off-line systémy). VIBROTEST 80 a VIBROPORT 80 sú prístroje, ktoré využívajú najmodernejšiu technológiu s farebnou zobrazovacou jednotkou, môžu byť dodané aj pre Ex prostredie (ATEX certifikované), sú podporované výkonným programom REX a RIO pre PC (obr. 5).

Obr 5a VIBROTEST 80 a VIBROPORT 80 využívajú najmodernejšiu technológiu Obr 5b VIBROTEST 80 a VIBROPORT 80 využívajú najmodernejšiu technológiu
Obr. 5: VIBROTEST 80 a VIBROPORT 80 využívajú najmodernejšiu technológiu s farebnou zobrazovacou jednotkou, môžu byť dodané aj pre Ex prostredie (ATEX certifikované), a sú podporované výkonným programom REX a RIO pre PC.

VIBROTEST 80 a VIBROPORT 80 poskytujú veľmi výkonnú platformu pre vibrodiagnostiku strojov a častí strojov (ozubené prevody, spojky, ložiská, atď.), ako aj pre statické a dynamické vyvažovanie rotorov rôznych typov rotačných strojov. Sú vybavené funkciami na meranie charakteristických hodnôt v závislosti na čase alebo na otáčkach, spektrálnu analýzu prostredníctvom FFT, určenie príčiny poruchy ložísk prostredníctvom spektra BCU (Bearing Condition Unit – hodnota na určenie stavu valivých ložísk) včítane 3D zobrazenia, analýzy kmitania v časovej oblasti. Pri pochôdzkovej (off-line) diagnostike je veľmi dôležité mať k dispozícii aj také možnosti, ktoré užívateľovi umožnia priam v teréne vyhodnotiť technický stav monitorovaného stroja.

Obr 6 Voliteľné funkcie
Obr. 6: Voliteľné funkcie

Na obr. 6 sú uvedené funkcie, ktoré významne podporujú účinnú diagnostiku strojov a dynamické vyvažovanie rotorov.

Obr 7 Prístroje na laserové nastavenie súosovosti s čiarovým laserom s dĺžkou 30 mm
Obr. 7: Prístroje na laserové nastavenie súosovosti s čiarovým laserom s dĺžkou 30 mm a prístroj na meranie „nekruhovitosti“ (Run Out) alebo „hádzavosti“.

Technická diagnostika okrem vibrodiagnostiky obsahuje niekoľko významných segmentov. Na podporu opravy a údržby je to najmä nastavenie súosovosti rotorov pomocou laserovej techniky.

Obr 8 Možnosti laserových prístrojov na nastavenie rovinnosti
Obr. 8: Možnosti laserových prístrojov na nastavenie rovinnosti napr. základov pre rotačné stroje

text/foto Peter Tirinda