چهارمين كنفرانس تخصصي پايش وضعيت و عيبيابي ماشينا لات ايران تهران دانشگاه صنعتی شريف اسفند ١٣٨٨ بررسي و كاهش ارتعاشات يك دستگاه دوار ٢ ١ غلامحسين معصومی بهمن ميمند پور شرکت پتروشيمی بو علی سينا - ماهشهر HOSSEIN.MASSOUMI@YAHOO.COM چكيده امروزه در صنعت يكي از معيارهاي نشان دهنده وضعيت سلامتي دستگاهها ميزان سطح ارتعاشات ا نها مي باشد. با ا ناليز و تفسير طيف فركانسي و همچنين ا ناليز فاز ارتعاشات ميتوان منبع ارتعاشات غير طبيعي دستگاهها را مشخص نمود. در همين رابطه به منظور يافتن منبع ارتعاشات بيش از اندازه پمپ 9006A پتروشيمي بوعلي سينا مورد مطالعه و بررسي قرار گرفته است. واژه های کليدی: فرکانس طبيعی ضربان پمپ ارتعاشات. مقدمه پمپ 9006A پتروشيمي بوعلي سينا از ارتعاشات بالايي برخورداربوده كه براساس بررسی های انجام گرفته ورديابي روند واختلاف فاز ارتعاشات نقاط مختلف پايه و الكتروموتور و با ترسيم نمودارهاي ارتعاشي وا ناليز طيف فركانسي و مقايسه با مقاديرونمودارهاي ارتعاشي پمپهاي مشابه مشخص گرديد كه منبع ارتعاشات غير طبيعي دستگاه را بايد در تحريك فركانس طبيعي پايه هاي الكتروموتور جستجو نمود. روند تغييرات ارتعاشات الكتروموتور همواره شكل صعودي داشته تا انجا كه سطح ارتعاشات در مرز وارد شدن به منطقه غير مجاز قرار گرفت. مشخص است كه اگر پمپ در اين سطح به كار خود ادامه مي داد اين سطح از ارتعاشات با وارد شدن به منطقه غير مجاز ميتوانست باعث يك حادثه كلي بر روي پمپ گشته و خرابي ساير قطعات دستگاه مانند شافت و بوشها را به همراه داشته باشد. لذا بررسی ها و مطالعات خاص توسط كارشناسان واحد CM بر ١ كارشناس آناليز ارتعاشات ٢ كارشناس آناليز ارتعاشات ۸۸۶
روي دستكاه صورت گرفت. كه در اين بررسی ها مشخص گرديد كه منبع اصلي اين ارتعاشات غير طبيعي تحريك فركانس طبيعي پايه هاي الكتروموتور بوده كه با تغييرات انجام گرفته بر روي پايه الكتروموتور سطح ارتعاشات نقاط مختلف الكتروموتور به شكل محسوسي كاهش يافت. مشخصات پمپ 9006A اين پمپ دارای مشخصات زير است: Power Weight of motor Speed Length between bearing Type of bearing ND Type of bearing NDE 700KW 5200KG 2980RPM 1300CM NU219M+6219M NU219M در بررسيهاي اوليه مشخص گرديد كه اين پمپ از ابتداي راه اندازي داراي سطح ارتعاشات غير طبيعي بوده (افزايش سطح ارتعاشات در جهت افقی و محوري نسبت به ساير جهات چشمگير بوده است) كه اين مشكل با نمايندگان خارجي و سازندگان ا ن در ميان گذاشته شد. پس از بررسيهاي صورت گرفته توسط نماينده خارجي دستگاه تغيير اندازه D.B.S (فاصله بين دو كوپلينگ) به ميزان سه ميليمتر و تعويض بيرينگها بعنوان راهكار مناسب جهت كاهش سطح ارتعاشات اراي ه گرديد. انجام اين راهكار با موفقيت همراه نبود و نتوانست در كاهش مقادير ارتعاشات به شكل محسوسي اثر بخش باشد. فركانس طبيعي هر قطعه RIGID از جمله كليه قطعات و يا قسمتهاي ماشين ا لات داراي يك فركاتس تشديد ) فركانس نوسان ا زاد) ميباشند. وقتي ضربه اي به يك كاسه زنگ ميزنيد زنگ شروع به نوسان در فركانس طبيعي خود مي كند تا زمانيكه Damping داخلي ا ن دامنه ارتعاشات را به صفر برساند. اضافه بر اين خاصيت نوسان ا زاد ارتعاشات اجباري هم كه در ا نها فركانس نوسان بستگي به فركانس نيروي محركه دارد هم وجود دارند. راههاي مختلفي براي اندازه گيري فركانس طبيعي در نتيجه تعيين اينكه ماشين يا قطعه اي از ا ن تحت فركانس طبيعي خود نوسان مي كند يا به نيروي محرك عكس العمل نشان مي دهد وجود دارد. يك روش انجام تست ضربه يا Bump test است. براي اين كار ماشين را خاموش كرده و به وسيله يك چكش مناسب به بدنه ا ن ضربه زده تا به ارتعاش بيفتد.در اين صورت ضربه زدن باعث مي شود تا بدنه ماشين تحت فركانس طبيعي خود به نوسان در ا يد.و اگر ارتعاشات را با ا نالايزر در حالت كلي اندازه بكيريد فركانس نوسانات ) فركانس طبيعي قطعه ( را روي فركانس سنج خواهيد ديد.شرايط تشديد در ماشين وقتي بوجود مي ا يد كه اين فركانس ناشي از ضربه با فركانس ماشين در حالت كار برابر شود.. براي سيستم جرم و فنر ساده فركانس طبيعي يا ω n مي شود: ω n ۸۸۷
اين فرمول بيان مي كند كه فركانس طبيعي متناسب با نسبت سختي به جرم است. استفاده از فنر با سختي بيشتر فركانس طبيعي را افزايش مي دهد. افزايش جرم باعث كاهش فركانس طبيعي مي شود. در فركانس زير تشديد نيروي اعمالي بيشتر باعث فشردگي فنرها مي شوند.از انجايي كه جرم تمايل به حركت در فركانس بالا را ندارد بيشتر نيروي اعمالي در فركانس زير تشديد براي غالبه بر اينرسي سيستم ذخيره مي شود. نيروي سختي يعني kx وابسته به فركانس نيست. بنابراين نيروي [١]. سختي نسبت به فركانس ثابت است چندين راه براي تصحيح ارتعاشات تشديد وجود دارد. يكي ا نست كه فركانس نيروي محرك را تغيير دهيم تا با فركانس طبيعي برابر نباشد. راه ديگر ا نست كه جرم و stiffness ماشين را تغيير دهيم. به اين طريق فركانس طبيعي ماشين تغيير يافته در نتيجه حالت تشديد بوجود نخواهد ا مد. البته ميتوان از حالت تشديد با حذف كامل نيروي محرك پرهيز كرد. مثلا اگر unbalance عامل پيدايش حالت تشديد باشد ممكن است بالانس كردن با تو لرانسهاي خيلي پايين غير معمول اثرات ارتعاشات در تشديد را كاهش داد. ولي اغلب چنين راه حل هايي بسيار مشكل و يا غير عملي است. بهترين راه حل براي مسي له تشديد جدا كردن فركانسهاي طبيعي و فركانسهاي محرك ميباشد. پديده ضربان هنگاميكه دو حركت هارمونيك با دامنه هاي يكسان اما با فركانس هايي كه اندكي با يكديگر متفاوتند به جسمي اعمال شوند ويا اگر فركانس نيروي محركه نزديك فركانس طبيعي سيستم باشد و نه مساوي با ا ن پديده اي به نام ضربان ايجاد خواهد [٢]. شد. دراين نوسان دامنه ي نوسان افزايش مي يابد وسپس به صورت منظم كاهش مي يابد. با توجه به مطالب اراي ه شده بالا بررسی بر روي پمپ 9006A انجام گرديد. در مرحله نخست پس از اطلاعات برداري هاي متناوب ا خرين نمودار ارتعاشي كل پمپ كه حكايت از روند افزايشي دامنه ارتعاشات دستگاه داشت (شكل يك)مورد بررسي قرار گرفت. شکل يک روند افزايش ارتعاشات ۸۸۸
كه همانطور كه مشاهده مي شود دامنه ارتعاش دستگاه يك افزايش صعودي تا مقدار ۱۰.۷ ميليمتر بر ثانيه ) پيك ( را داشته است. كه اين سطح از ارتعاشات طبق جداول استاندارد در منطقه قابل تحمل و در مرز وارد شدن به منطقه غير مجاز مي باشد. در مرحله بعد ارتعاشات كلي برحسب زمان (شكل دو) از دستگاه اخذ گرديد. همانطور كه مشاهده مي شود در اين نمودار به خوبي وضعيت ضرباني كار كردن دستگاه كه حكايت از كاركرد دستگاه در نزديكي فركانس طبيعي دستگاه مي باشد قابل مشاهده است كه با توجه به تعداد سيكل ضربان و زمان اندازه گيري شده فركانس ضربان برابر است با 11.5 RPM بنابر اين فركانس طبيعي با استفاده از معادله زير برابر است با ω b = ω n -ω ω b ω n ω فركانس ضربان فركانس طبيعي فركانس دستگاه 3009+11.5=3020.5RPM در نتيجه فرکانس طبيعی برابر است با: شکل دو وجود ضربان بر روی دستگاه نمودار Rundown ۸۸۹
.همچنين در نمودار Rundown كه در شکل سه مشاهده مي شود. يك اختلاف فاز ۹۰ درجه همراه با افزايش دامنه ارتعاشات كه حكايت از نزديك شدن دستگاه به فركانس طبيعي مي باشد ديده مي شود. شکل سه - فرکانس طبيعی پيدا کردن محل تقويت سازه بنابراين با انجام بررسی های فوق مشخص گرديد كه علت افزايش دامنه ارتعاشات نزديك شدن عملكرد دستگاه به فركانس طبيعي بوده براي پيداكردن بهترين نقطه براي افزايش سختي ابتدا ۳۰ نقطه در فاصلهای مساوی در جهت افقي از بالا به پايين مشخصي شد (شكل چهار) شکل چهار - مشخص کردن نقاط اندازه گيری ۸۹۰
سپس از اين نقاط چندين مرتبه اندازه گيري ارتعاش و فاز انجام گرفت و مقدار ميانگين تغيير فاز براي نقاط مختلف رسم گرديد كه نتيجه ا ن در نمودار زير ا مده است شکل پنج تغيرات زاويه فاز با توجه به اينكه اختلاف فاز ايجاد شده در نتيجه تغييرات سختي در قسمتهاي مختلف مي باشد با استفاده از نمودار نقاطي كه سختي نسبي كمتري دارند داراي شيب تغييراتي بيشتري در اختلاف فاز مي باشند از نمودار و مقايسه نقاط با دستگاه مشخص شد که تقويت بايستی در پايه و بيس پليت صورت گيرد با انجام عمليات تميز كاري و سنگ زدن کف پايه ها و استفاده از شيمهاي يكپارچه وتراز نمودن پايه ها نسبت به يكديگرسطح و کيفيت تماس پايه ها با بيس پليت را افزايش داده وبا نصب تيغه های فلزی بر روی استرکچر فونداسيون سعي در افزايش فركانس طبيعي دستگاه نموديم ) تغييرK سيستم) ۸۹۱
يافت. شکل شش نصب تيغهای فلزی(براکت) عمودی بر روی استراکچر در نهايت با توجه به نمودار ارتعاشي زير كه پس از انجام عمليات فوق صورت گرفت دامنه ارتعاشات به شكل محسوسي كاهش شکل هفت کاهش ارتعاشات ۸۹۲
مراجع [١] - ويكتور وك-ارتعاشات ماشين ا لات صنعتي - دكتر منصور رفيعيان- ١٣٨٣ -دانشگاه يزد [٢] - پرفسور راي و-ارتعاشات مكانيكي- دكتر منصور درويزه- ١٣٨١ - دانشگاه گيلان ۸۹۳