وبلاگ تخصصي مهندسي مكانيك
 نت
" در سالهای اخیر بیشتر از هر دیدگاه مدیریتی دیگری، نگرشهای موجود در مدیریت نت تغییر یافته و دچار تحولات شگرفی شده است. نیروی محرکه اصلی این تحولات، تغییر سطح توقعات و انتظاراتی است که از سازمان نت مورد نظر است. " 

امروزه با ایجاد شاخه جدیدی از دانش با عنوان "مدیریت دارائی های فیزیکی" یا Physical Asset Management فعالیتهای گسترده ای در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی در این موضوع صورت می پذیرد و میدان جدیدی برای گسترش دانش نت و در واقع نگاه کاملاً علمی به این موضوع ایجاد شده است.

 

در حال حاضر چهار استراتژی مختلف در عرصه نگهداری و تعمیرات شناخته شده اند، که عبارتند از:

 

     -  تعمیر پس از خرابی                                          (Run to Failure)

     - نت پیش گیرانه                                    (Preventive maintenance)

     - نت پیش بینانه/ پیشگویانه                      (Predictive maintenance)

     - نت پیش اقدامانه                                   (Proactive maintenance

 

 

 

 

مقدمه ای بر نگهداری و تعمیرات بر اساس وضعیت (نت اقتضایی)

نگهداری و تعمیرات مبتنی بر وضعیت که به تعابیر دیگر نت پیشبینانه/ پیشگویانه، نت متکی بر شرایط فنی و نت اقتضایی نیز نامیده می شود، موثرترین استراتژی موجود برای مدیریت دارایی های فیزیکی است که در کنار برنامه های نت پیشگیرانه (PM)، تکنیکهای failure finding، طراحی مجدد (redesign) و  ... عناصر اصلی RCM را تشکیل می دهند.

 

برای استقرار و عملیاتی کردن نت بر اساس وضعیت، از ابزار مراقبت وضعیت (CM) استفاده می گردد. در واقع مراقبت وضعیت یا پایش وضعیت، هسته اصلی این استراتژی  به شمار می رود:

 

 

این استراتژی بر این باور استوار است که اغلب خرابی های ماشین آلات و تجهیزات صنعتی، پس از رسیدن به یک مرحله مشخص، نشانه هایی از خود بروز می دهند که می توان این نشانه ها را به صورت ارتعاشات، صدا، امواج آلتراسونیک، ذرات فرسایشی، دما و . . . تشخیص داده و وقوع خرابی را پیش بینی کرد. لذا می توان قبل از رسیدن خرابی به مراحل بحرانی، با برنامه ریزی فعالیت تعمیراتی و اجرای آن، پیشرفت خرابی را متوقف ساخت. شکل زیر را ببینید:

 

 

آشنایی با منحنی P-F

P-F مخفف Potential Failure به معنای خرابی بالقوه است. Failure Potential و یا خرابی بالقوه، مرحله ای از خرابی ماشین است که اولین نشانه های خرابی قابل اندازه گیری و تشخیص هستند. منحنی P-F یک مفهوم اساسی را در مراقبت وضعیت تداعی می کند. این منحنی که نمونه ای از آن را در زیر می بینید،  وضعیت تجهیز در حال خرابی را بر حسب زمان نشان می دهد. همانطور که مشاهده می کنید، هزینه تعمیرات با رشد روند خرابی به صورت فزاینده بالا می رود.

تشخیص خرابی در مراحل اولیه، از طریق تکنیکهای CM صورت می پذیرد و این تکنیکها روند رو به رشد خرابی و نیز نرخ رشد آن را نشان می دهند. لذا می توان در اولین فرصت و قبل از رسیدن به مراحل بحرانی، فعالیت تعمیراتی را انجام داد و از رشد خرابی جلوگیری نمود.

تعریف پایش وضعیت یا Condition Monitoring

پایش وضعیت عبارت است از اندازه گیری و پایش مستمر پارامتری از تجهیز در حال کار كه:

 

الف_ بیانگر وضعیت آن باشد.

ب _   قابل ترند (trend) کردن باشد (تکرار پذیر و قابل مقایسه باشد).

ج _ حاوی اطلاعات مفیدی برای عیب یابی باشد.

 

فهرست تکنیکهای پر کاربرد مراقبت وضعیت

برخی از تکنیکهای رایج در مراقبت وضعیت عبارتند از:

 

-      استفاده از حواس پنجگانه

-      آنالیز ارتعاشات

-      آنالیز صدا

-      آنالیز آلتراسونیک

-      ترموگرافی

-      آنالیز کارآیی (Performance)

-      آنالیز روغن و ترایبولوژی (Tribology) 

 -      آنالیز مدار موتور و سایر تستهای الکتریکی

استفاده از حواس پنجگانه در برنامه مراقبت وضعیت

ابتدایی ترین روش برای مراقبت وضعیت تجهیزات که هنوز هم در جایگاه خود اهمیت دارد، استفاده از حواس انسانی (دیدن، شنیدن، لمس کردن و بوییدن) است.

با لمس کردن (به ویژه با کمک یک سکه) می توان درکی از ارتعاشات تجهیز به دست آورد. همچنین سنجش دما در برخی موارد که دما خیلی بالا نباشد، به کمک لمس کردن امکان پذیر است.

بازرسی بصری (دیدن) یکی از تکنیکهای مهم تستهای غیر مخرب و نیز CM به شمار می رود. بسیاری از عیوب (نظیر انواع نشتی، شکستگی، دفرمه شدن و . . .) از طریق مشاهده قابل تشخیص هستند.

برخی از اشکالات و عیوب منجر به منتشر شدن بوی خاصی می شوند که با مشام انسان قابل تشخیص است. (برای مثال برخی خرابی های روغن، خرابی تجهیزات و مدارات الکتریکی و ...)

شنوایی انسان یکی از بهترین ابزارها برای آنالیز صدا (هم از لحاظ کمی و هم از لحاظ کیفی می باشد) . گاهی موارد گوش انسان برای تشخیص منشا صدا و نوع خرابی مربوطه، از دستگاه های آنالایزر بهتر عمل می کند. علت این موضوع قابلیت گوش انسان برای تفاوت گذاشتن بین الگوهای مختلفی از صدا و ایجاد ارتباط بین خرابی های مختلف و نوع صدای ایجاد شده است.

 

 

 

 

مراحل چهارگانه طراحی و استقرار سیستم CBM

در شکل زیر به صورت تیتروار مراحل چهارگانه طراحی و استقرار سیستم نت مبتنی بر وضعیت را می بینید:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RCM چیست؟

RCM مخفف عبارت Reliability Centered Maintenance به معنی نت مبتنی بر قابلیت اطمینان یا نت قابلیت اطمینانی می باشد.

 

جان موبری (John Moubray) در مقدمه کتاب Reliability Centered Maintenance که یکی از مراجع مهم در این موضوع به حساب می آید، RCM را چنین تعریف می نماید:

 

"فرآیندی که بکار می رود تا تعیین شود انجام چه فعالیتهایی برای نگهداشتن دارایی های فیزیکی در سطح مشخصی از کارآیی (مطابق با نظر استفاده کنندگان از آنها) و حفظ کارکرد (function) آنها ضرورت دارد."

 

در واقع RCM یک روش مهندسی برای تعیین برنامه های نت در سطح یک سازمان است که قابلیت اطمینان را به عنوان مفهومی کلیدی لحاظ می نماید. یکی دیگر از ویژگيهای اصلی این روش، رویکرد کارکردمحور (function based) آن است. یعنی فرآیند آنالیز پس از تعیین محدوده کاری، از تعریف و مشخص کردن کارکردهای هر یک از سیستمها و تجهیزات مشمول در برنامه آغاز می شود. لذا اولین پرسشی که باید پاسخ دقیقی برای آن حاصل شود، این است:

 

1.       کارکردها و استانداردهای کارآیی هر یک از دارایی های فیزیکی با توجه به زمینه فعلی استفاده از آنها چیست؟

 

علت تأکید بر این موضوع با توجه به تعریفی که از RCM ارائه شد کاملاً مشخص است. در واقع هدف اصلی از انجام آنالیز RCM به دست آوردن برنامه تعمیراتی جامعی است که منجر به تداوم کارکرد دارایی های فیزکی شود و این به معنی داشتن یک استراتژی مؤثر برای مدیریت و کنترل خرابی ها و علل ریشه ای آنهاست. بدیهی است برای نیل به چنین هدفی ابتدا می بایست کارکردهای سیستمها و تجهیزات مختلف تعیین گردند.

 

در ادامه و با یک روال منطقی، شش سوال دیگر مطرح می شوند:

 

2.       حالتهای محتمل که عدم توانایی دارایی های فیزیکی برای انجام کارکرد خود را در پی دارد، کدامند؟ (حالتها یا پتانسیلهای خرابی)

3.       علت رخ دادن هر کدام از حالتهای خرابی فوق چیست؟

4.       هر یک از این حالتهای خرابی اگر رخ دهند، چه نشانه ای از خود بروز خواهند داد؟

5.       اهمیت هر یک از حالتهای خرابی فوق چقدر است؟

6.       اگر هیچ روش پیشگیرانه ای برای کنترل و مدیریت هر کدام از حالتهای خرابی فوق وجود نداشته باشد، چه پیامدی خواهد داشت؟

 

 

پاسخهایی که به این سؤالات داده می شود، وروديهای مرحله مهمی از آنالیز RCM را فراهم می کند که طی آن، حالتهای خرابی بر حسب اهمیت و پیامد وقوع، دسته بندی شده و نهایتاً طبق الگوی تصمیم گیری RCM، اقدام تعمیراتی مشخصی به هر کدام اختصاص داده می شود.

پیشینه تاریخی

ریشه های تاریخی RCM به دهه 70 میلادی و برنامه های نت صنایع هواپیمایی آمریکا بر می گردد. زمانی که هواپیمای بوئینگ 747 طراحی شد، یک تیم مهندسی مامور شدند تا برنامه جامع نت پیشگیرانه را برای این هواپیما تدوین نمایند. پس از تدوین برنامه نت پیشگیرانه، ارزیابی انجام شده نشان داد که هزینه انجام این فعالیتها بسیار بالا و قابل مقایسه با هزینه ساخت هواپیما می باشد. لذا تردیدهای جدی درباره لزوم انجام فعالیتهای PM مفصل بوجود آمد و گروهی تحت عنوان MSG تشکیل شد تا برنامه بهینه ای را برای نگهداری و تعمیرات این هواپیما طراحی نماید. مطالعات تخصصی که توسط این گروه انجام شد، نهایتاً منجر به تدوین برنامه ای شد که به نام MSG3 مشهور گردید. MSG3 در واقع نسخه اولیه از روشی بود که بعدها تحت عنوان RCM در صنعت مشهور گردید.

یکی از اولین گزارشهایی که راجع به این موضوع منتشر شد، گزارش Heap و Nowlan است که عضو تیم MSG نیز بوده اند. تاریخ انتشار این گزارش نسبتاً مفصل، به سال 1978 میلادی بر می گردد و اولین سند رسمی درباره RCM به شمار می رود.

 

 

 

 

چیست؟

TPM مخفف عبارت Total Productive Maintenance به معنی نت بهره ور فراگیر است. TPM یک چارچوب فکری منحصر به فرد است که می توان بر پایه آن، نظام جامع نت را در یک سازمان بنا نهاد.

شروع TPM از دهه 70 میلادی در صنایع خودرو سازی ژاپن بوده و معرفی آن به سایر دنیا از سال 1988 و با انتشار اولین کتاب لاتین در این زمینه صورت پذیرفت. TPM در واقع نوعی الگو گیری از سیستم TQM بوده و هدف آن رساندن خرابی ها به سطح صفر (zero breakdown) است در حالیکه هدف سیستم TQM رساندن نقص در کالای تولیدی به حد صفر (zero defect) می باشد. استراتژی بنیادین در هر دو سیستم فوق، پیشگیری در مبدأ بجای حل مشکل پس از وقوع است.

در نظام نت بهره ور فراگیر برای ارزیابی فاصله از هدف، معیاری به نام "اثر بخشی کلی تجهیزات" یا "Overall Equipment Effectiveness" تعریف می شود که از آن به OEE یاد می شود.

 

در آینده راجع به این موضوع بیشتر خواهید خواند.

 

 

 

 

 

چیست؟

BCM مخفف عبارت Business Centered Maintenance به معنی نگهداری و تعمیرات بر پایه تجارت است. در واقع BCM یک چارچوب برای استقرار نظام جامع نت است که کلیه فرآیندها و وظایف سازمان نت را پوشش می دهد. در آینده مطالب بیشتری راجع به این موضوع خواهید خواند.

 

 

 

 

PMO چیست؟

PMO مخفف عبارت Plant Maintenance Optimization و یا به تعبیر دیگرPlanned Maintenance Optimization است.

 

این روش که به نوعی RCM خلاصه شده به حساب می آید، سعی دارد تا روش RCM را به نحو ساده تری اجرا نماید. موسسات فنی مختلف، نسخه های مختلفی از این روش را پیشنهاد داده اند که یکی از مشهورترین آنها برنامه PMO2000 است که توسط شرکت OMCS International ارائه شده است.

 

در آینده راجع به این روش و تفاوتهای آن با RCM مطالب بیشتری ارائه خواهد شد.

 

 

 

 

چیست؟

CMMS مخفف عبارت Computerized Maintenance Management System به معنی "سيستم مديريت مکانيزه نت" است. در بسیاری از صنایع با توجه به تعداد زیاد تجهیزات و ماشین آلات و حجم بالای فعالیتهای مرتبط با سازمان نت، پیگیری امور و فعالیتها به صورت دستی و کاغذی دشوار است. لذا با استفاده از سیستم نرم افزاری یا paperless می توان بر این مشکل غلبه کرد. ضمن اینکه انجام برخی تحلیلهای آماری (شامل فاکتورهای ارزیابی کارآیی نت) تنها با بکار گیری سیستم نرم افزاری و استفاده از کامپیوتر امکانپذیر است.

 

درباره ویژگیهای یک CMMS مناسب و نیز ارتباط آن با موضوع پایش وضعیت و CBM در آینده مطالبی را خواهید خواند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

معرفی بخش آنالیز ارتعاشات

 در صنعت، علم ارتعاشات و تحلیل ارتعاش کاربردهای زیادی دارد که برخی از آنها عبارتند از:

 

     - طراحی دینامیکی ماشین آلات و سازه ها

     - تستهای کنترل کیفیت

     - تست پذیرش تجهیزات پس از نصب (Acceptance Testing)

     - طراحی سیستمهای کنترل و ایزوله کردن ارتعاشات

     - پایش وضعیت (مانیتورینگ)، حفاظت فنی و عیب یابی ماشین آلات

 

در این وبسايت تنها آیتم آخر یعنی "پایش وضعیت (مانیتورینگ)، حفاظت فنی و عیب یابی ماشین آلات" از طریق  ارتعاش سنجی و تحلیل ارتعاشات مورد کاوش قرار می گیرد. موضوعاتی همچون:

 

     - مفاهیم اولیه

     - کاربردهای تحلیل ارتعاشات

     - روشهای پیاده سازی برنامه پایش وضعیت (CM) بر مبنای ارتعاش سنجی (لرزه نگاری)

     - روشهای عیب یابی ماشین آلات از طریق ارتعاش سنجی و تحلیل ارتعاشات

     - مطالعات موردی (Case Study)

     - و . . .

 

در این بخش مطرح خواهند شد که از طریق لینکهای زیر قابل دستیابی هستند:

 

مفاهیم اولیه

آنالیز ارتعاشات و پایش وضعیت در تجهیزات دوار

 امکانات مورد نیاز برای اجرای برنامه پایش وضعیت مبتنی بر ارتعاش سنجی

تکنیکهای آنالیز ارتعاشات و تحلیل سیگنال لرزش

عیب یابی به کمک آنالیز فرکانسی (منحنی اسپکتروم)

 

 

 

 

 

مقدمه ای بر آنالیز روغن و ذرات فرسایشی

آنالیز روغن یکی از تکنیکهای اصلی مراقبت وضعیت ماشین آلات به شمار می رود. در این تکنیک، مقداری از روغن روانکاری تجهیز به عنوان نمونه گرفته شده و پس از ذخيره در ظرفهای ویژه ای، به آزمایشگاه ارسال می شود.  سپس با انجام یک سری تستهای از پیش تعیین شده، از وضعیت روانکار و نیز وضعیت ماشین، اطلاعات مفیدی به دست می آید.

کنترل آلودگی روغن، پایش وضعیت کیفی روغن و ارزیابی ذرات فرسایشی و کنترل وضعیت داخل ماشین بدینوسیله، از اهداف اجرای CM روغن به شمار می روند. در ادامه مطالب بیشتری در این زمینه خواهید خواند.

کاربردهای آنالیز روغن و ذرات فرسایشی در برنامه پایش وضعیت (CM)

 

چهار کاربرد اصلی آنالیز روغن در حیطه پایش وضعیت عبارتند از:

 

الف - پایش وضعیت کیفی (خواص فيزيکی و شیمیایی) روغن؛

        آیا روغن هنوز خواص لازم برای کارکرد مناسب (روانکاری، انتقال حرارت، عايق الکتريکی، و ...) را دارا هست یا خیر؟

 

 

ب - پايش و کنترل میزان آلودگی روغن؛

      آیا مقادير آلودگی موجود در روغن در سطح مجاز قرار دارد یا خیر؟

 

 

ج -   پایش و آنالیز ذرات فرسایشی موجود در روغن؛

       آیا فرسایش غیر عادی درون تجهیز وجود دارد یا خیر؟

 

 

د - پایش و آنالیز گازهای موجود در روغن ترانسهای قدرت (گازکروماتوگرافی)؛

     آیا اشکال الکتریکی و یا حرارتی درون ترانس وجود دارد؟

دسته بندی تستهای روغن

تستهایی که بر روی نمونه روغن قابل انجام هستند بسیار متنوع است. می توان این تستها را به شرح ذیل در پنج گروه کلی دسته بندی کرد:

 

عنوان گروه

شرح تستها

آنالیز ذرات فرسایشی

فروگرافی تحلیلی، اسپکتروسکوپی، تعیین شاخصهایی همچون PQ، IS، TD PQ، WPC، PLP

آنالیز عنصری یا اسپکتروسکوپی

(Elemental Analysis)

تعیین وضعیت مواد افزودنی، ذرات فرسایشی و آلودگی های موجود در روغن

خواص فیزیکی و

شیمیایی روغن

رنگ، بو، ویسکوزیته، Pour Point، Flash Point،

عدد اسیدیته، عدد بازی، چگالی، خاصیت هوازدایی، RBOT، قابلیت جداسازی آب، Rust test

آنالیز گازهای موجود در روغن

(گازکروماتوگرافی)

تعیین مقادیر گازهای هیدورژن، C2H4، C3H6در روغن ترانس

تعیین میزان آلودگی روغن

شمارش تعداد ذرات موجود در روغن، مقدار آب و ...

 

در بخشهای بعدی، اطلاعات بیشتری راجع به هر یک از تستهای فوق به دست داده و نیز کاربردهای هر کدام را بررسی خواهیم کرد.

 

نکاتی درباره آنالیز ذرات فرسایشی

این تکنیک یکی از مهم ترین تکنیکها برای تشخیص فرسایش غیرعادی در ماشین آلات و تحلیل نوع آن و شناسایی قطعه تحت سایش می باشد.

با تعریف شاخصهای کلی نظیر PQ، IS و . . . و مقایسه مقادیر آنها در یک بازه زمانی، ابزار مناسبی برای پیش بینی خرابی های درون ماشین در دست خواهیم داشت.

 

فروگرافی تحلیلی (Analytical Ferrography) نيز یکی از روشهای مهم این تکنیک است که اجرای آن نیاز به داشتن اطلاعات وسیعی درباره علم ترایبولوژی و انواع مکانیزم سایش درون ماشین آلات دارد.

 

تصویر زیر نمونه ای از تصاویر ذرات فرسایشی در زیر میکروسکوپ است:

 

 

 

با بررسی چنین تصاویری می توان نوع سایش و علت ایجاد کننده آن را شناسایی کرد. تصاویر زیر را ببینید:

  

                    و   یا      

 

 

همچنین به کمک اسپکتروسکوپی، کلیه عناصر موجود در روغن و از جمله عناصر فرسایشی، شناسایی شده و با توجه به جنس قطعات ماشین و عناصر موجود در روغن، می توان قطعه تحت سایش را تشخیص داد.

 

اسپکتروسکوپی چیست؟

 اسپکتروسکوپی یا آنالیز عنصریElemental Analysis) )، تستی است که به روشهای مختلف و به کمک دستگاه های پیشرفته صورت گرفته و از طریق آن، کلیه عناصر موجود در روغن شناسایی شده  و مقدار آنها بر حسب ppm به دست می آید.

 

سه گروه از عناصر مختلف که بدین طریق شناسایی می شوند عبارتند از:

 

 ·      ذرات فرسایشی                   (Fe, Al, Cd, Cr, Cu, Ni,. . . )

                        ·         مواد افزودنی یا ادیتیوها               (Ba, Ca, Mg, P, Zn, . . .)

                        ·         آلودگی های موجود در روغن                     (Si, Pb, K, . . .)

 

توضیح اینکه ذرات فرسایشی بر اثر وجود سایش و عیوب مشابه در داخل اجزاء ماشین بوجود می آیند. یکی از آیتمهای مهم در خصوص تشخیص عیوب داخلی دانستن متالوژی (ترکیب) مواد بکار رفته در ساخت قطعات از یک طرف و نیز دانستن جنس ذرات موجود در داخل روغن از طرف دیگر است. لذا تشخیص جنس ذرات فرسایشی موجود در داخل روانکار از طریق آنالیز عنصری اهمیت زیادی پیدا می کند.

مواد افزودنی داخل روانکار (روغن) بعضاً بواسطه واکنش دادن با سایر مواد که ممکن است جزء عملکرد عادی ماده افزودنی به حساب آمده (مانند مواد افزودنی ضد سایش) و یا بواسطه وجود عیب رخ داده باشد، از بین می روند. لذا در صورتی که جنس این مواد افزودنی را بدانیم، با آنالیز عنصری می توان مقدار موجود از آنها در داخل روغن را ترند کرد.

تشخیص جنس آلودگی هایی که از بیرون به داخل روانکار و سیستم روانکاری نفوذ کرده اند از اهمیت شایانی برای شناسایی ریشه عیب برخوردار است. یکی از مهمترین این آلودگی ها، سیلیس است که منشاء آن گرد و غبار بوده و با ورود به داخل روغن و ترکیب با آن، ماده ساینده ای تشکیل می شود که روند فرسایش را به طرز چشمگیری تسریع می کند. به کمک آنالیز عنصری می توان مقدار سیلیس و سایر آلودگی های موجود در داخل روانکار را ترند نمود.

 

مراحل طراحی برنامه پایش وضعیت (CM) از طریق آنالیز روغن

برای طراحی برنامه پایش وضعیت بر مبنای آنالیز روغن و ذرات فرسایشی، مراحل زیر می بایست طی شود:

 

·         تعیین اهداف برنامه

·         انتخاب ماشین آلات مشمول در برنامه

·         انتخاب محلهای نمونه گیری و تدوین دستور العمل نمونه گیری استاندارد

·         تعیین تستهای مورد نیاز و بازه زمانی نمونه گیری

·         تدوین دستورالعملهای کاری و فرمتهای گزارش دهی

·         اجرای برنامه مطابق با سیکل پایش وضعیت (سیکل CM)

  

 

 

هنگام طرح ریزی و اجرای برنامه مراقبت وضعیت به کمک تستهای روغن، نکات زیر را مد نظر داشته باشید؛

 

·         هدفگذاری:

دقت داشته باشید که باید از ابتدای کار مشخص شود که هدف از اجرای برنامه آنالیز روغن چیست؟ برخی اهداف مد نظر عبارتند از: تشخیص به موقع فرسایش غیرعادی در داخل ماشین، کنترل آلودگی روغن به عنوان یک علت مهم خرابی ماشین آلات، کنترل خواص روانکاری روغن، طراحی برنامه تعویض روغن بر اساس وضعیت آن، طراحی برنامه جامع روانکاری و ... .

 

·         انتخاب ماشین آلات؛ 

 ماشین آلاتی که آنالیز روغن تکنیک اصلی برای مانیتورینگ آنهاست، عبارتند از:

 

موتورهای احتراق داخلی (به ويژه موتورهای دیزلی)

گیربکس ها

کمپرسورهای رفت و برگشتی

بیرینگهای تجهیزات دوار

سیستمهای هیدرولیکی

ترانسهای قدرت

و ...

 

 

·         تعیین محلهای نمونه گیری روغن:

نمونه گیری از محل مناسب و به روش صحیح، یکی از المانهای اساسی و بسیار مهم برنامه است. نمونه روغن در واقع حامل اطلاعات ارزشمند درباره وضعیت روانکار و وضعیت داخلی ماشین به حساب می آید. در بخشهای بعدی مطالب بیشتری در این زمینه ارائه خواهد شد.

 

 

·         روش نمونه گیری:

درباره اهمیت نمونه روغن به عنوان حامل اطلاعات، پیش از این بحث شد. لذا چنانچه نمونه به شکل صحیح و از محل مناسبی أخذ نشود، اعتبار کل برنامه زیر سؤال خواهد بود.

 

 

·         تعیین تستهای مورد نیاز:

درباره انواع مختلف تستهایی که بر روی نمونه روغن قابل انجام هستند، قبلاً مطالبی ارائه گردید. شایان ذکر است برای انتخاب تستهای مورد نیاز برای هر تجهیز یا ماشین تحت مراقبت، می توان از استانداردهای موجود و یا توصیه های ارائه شده توسط آزمایشگاه های معتبر روغن بهره برد. ضمن اینکه این موضوع به هدفهای تعیین شده برای برنامه آنالیز روغن نیز بستگی دارد.

 

 

·         تعیین بازه زمانی نمونه برداری:

این أمر با لحاظ کردن فاکتورهایی همچون: اهميت و حساسیت ماشین از نقطه نظر تولید، سرعت کاری و میزان بار وارد به آن، هزینه های خرابی و تعمیر ماشین و ... بستگی دارد. در این مورد نیز استفاده از استانداردها و توصیه های آزمایشگاه های معتبر پیشنهاد می گردد

 

 

 

 

 

 

معرفی بخش ترموگرافی (گرما نگاری - ترموویژن - تصویر برداری حرارتی)

آنالیز ترموگرافی که به نامهای گرما نگاری، ترموویژن  و تصویر برداری حرارتی نیز شناخته می شود، تکنیک مهمی است که دامنه کاربردهای آن بسیار گسترده و فراتر از بحث مراقبت وضعیت (CM) تجهیزات و ماشین آلات است. داده برداری به کمک دوربین ترموگرافی (ترمو ویژن) صورت می پذیرد. از این طریق کلیه اشکالاتی که منجر به تغییر در الگوی توزیع دمای سطحی می شوند، قابل شناسایی خواهند بود.

دسته بندی کاربردهای ترموگرافی (گرما نگاری):

به طور کلی می توان کاربردهای ترموگرافی (گرمانگاری) را در شش موضوع دسته بندی کرد: 

 

  1. کاربرد در بحث مدیریت ساختمان (نشت یابی، ارزیابی اتلافهای گرمایش/سرمایشی و ...)
  2. کاربرد در بخش R&D صنایع (مثلاً در صنایع الکترونیک، مطالعه رفتار مواد و ...)
  3. کاربرد در بخش QC صنایع
  4. کاربرد در نت پیشبینانه/پیشگویانه
  5. کاربردهای پزشکی
  6. کاربردهای نظامی و دید در شب

 

در این بخش مطالب مقدماتی را درباره کاربرد ین تکنیک در حيطه نت پیشبینانه (پیشگویانه) و یا همان پایش وضعیت خواهید خواند و با جنبه های مختلف کاربرد آن همراه با ارائه نمونه ای از تصاویر ترموگرافی آشنا خواهید شد.

کاربردهای ترموگرافی در برنامه مراقبت وضعیت (CM)

جدول زیر برخی از زمینه های کاربردی این تکنیک برای مراقبت  و پایش وضعیت و تشخیص عیب سیستمها و تجهیزات صنعتی (اعم از مکانیکی، الکتریکی و فرآیندی) را نشان می دهد:

 

گروه

نام تجهیزات

بخشهای مورد نظر برای تصویربرداری

تجهیزات

الکتریکی

سوئیچ گیر و MCC

اتصالات

خطوط فشار قوی

اتصالات

پست برق

ترانسفورماتورها (بدنه، سیستم خنک کاری، تب چنجرها، اتصالات، . . .)،  رله ها و بریکرها

تجهیزات

فرآیندی

پایپینگ و اجزاء آن

وضعیت عایق، ولوها، تله های بخار، تشخیص ساییدگی و خوردگی لوله ها

تجهیزات

انتقال حرارت

کوارها و هیترها، برجهای خنک کن، بویلرها، مشعلها

تجهیزات دوار

الکتروموتور

هوزینگ بیرینگها، بدنه موتور

پمپ، فن، گیربکس

هوزینگ بیرینگ

 

نمونه تصاویر ترموگرافی (ترمو ویژن)

ذیلاً چند نمونه از تصاویر ترموگرافی (گرما نگاری) را در سه گروه مختلف از کاربردهای مراقبت وضعیت (کاندیشن مانیتورینگ)می بینید.  سعی شده است تا حتی المقدور، توضیحات مختصر و مفیدی نیز درباره هر مورد ارائه شود.

هدف از ارائه این تصاویر، آشنایی بیشتر با چگونگی ارزیابی وضعیت و عیب یابی به کمک روش ترموگرافی (گرمانگاری) است. در هر ردیف علاوه بر شرح عیب، تصویر گرفته شده با دوربینهای معمولی در کنار تصویر ترموگرافی آورده شده است.

 

گروه اول: تصاویر مربوط به تجهیزات الکتریکی

گروه دوم: تصاویر مربوط به تجهیزات فرآیندی

گروه اول: تصاویر مربوط به تجهیزات مکانیکی

 

 

 

معرفی بخش آنالیز Acoustic Emission و کاربردهای آن برای مراقبت وضعیت

منظور از آناليز Acoustic Emission در مباحث مانیتورینگ و عیب یابی تجهیزات دوار، با آنچه در تستهای غیرمخرب (NDT) رایج است، متفاوت می باشد. در واقع در بحث مراقبت وضعیت تجهیزات و ماشین آلات، امواج صوتی منتشر شده توسط آنها مورد مطالعه قرار می گیرد. در حالیکه در بحث NDT امواج مصنوعی در حالت کاملاً کنترل شده ایجاد شده و با بررسی چگونگی انعکاس امواج فوق، برخی عیوب ساختاری مورد کنکاش قرار می گیرند.

با توجه به رنج فرکانسی تحلیل، آناليز Acoustic Emission در موضوع مراقبت وضعیت را به دو بخش آنالیز آلتراسونیک (فرکانسهای بالاتر از 20 کیلوهرتز)  و آنالیز صدا (فرکانسهای کمتر از 20 کیلو هرتز) تقسیم می کنیم که البته در برخی موارد ریشه های مشترک دارند. این نامگذاری با توجه به حد بالای فرکانس صوتی قابل تشخیص توسط انسان یعنی 20 کیلوهرتز صورت پذیرفته است.

 

آنالیز آلتراسونیک و کاربردهای آن در مراقبت وضعیت

طیف امواج صوتی با فرکانس بالاتر از 20 کیلوهرتز که حد انتهایی شنوایی انسان است ، ” امواج آلتراسونیک“ نامیده می شود.

برخی از اشکالات و عیوب، منجر به ایجاد امواج آلتراسونیک و پخش آنها می شوند. با در نظر گرفتن محیط واسط، به طور کلی دو نوع موج آلتراسونیک داریم:

 

Structure borne

Air Borne

 

که هر دو نوع آن به کمک دستگاه دتکتور آلتراسونيک و انواع سنسورهای موجود، تشخیص داده شده و با تحلیل ویژگیهای آنها، نوع عیب قابل شناسایی است. همچنین با توجه به شدت امواج، محل عیب با دقت قابل ملاحظه ای تعیین می گردد. زيرا به علت وجود دمپينگ (میرایی)، با دور شدن از منبع اصلی، امواج آلتراسونيک به سرعت میرا می شوند.

 

برخی از عیوبی که از طریق تحلیل امواج آلتراسونیک قابل شناسایی هستند، عبارتند از:

 

خرابی بیرینگهای غلتشی، برخورد،(Rubbing) 

خرابی چرخ دنده ها  و . . .

در تجهیزات دوار

انواع نشتی های جریان (آرک، کورونا، ترکینگ)

در تجهیزات الکتریکی

نشتی داخلی ولوها (پسینگ)، خرابی تله های بخار،  نشتی از خطوط و مخازن هوای فشرده، نشتی از مخازن تحت فشار و یا به مخازن تحت خلأ، .  .  .

در تجهیزات فرآیندی

 

برای دریافت فایلهای صوتی نمونه (case study) مربوط به عیوب مختلف در انواع تجهیزات،  می توانید به صفحه دانلودها مراجعه نمایید.

دستگاه ها و دتکتورهای آلتراسونیک

شایان ذکر است برای دتکت کردن و یا به عبارت دیگر دریافت امواج آلتراسونیک از منبع ایجاد، نیاز به استفاده از انواع دتکتورهای موجود به همراه دستگاه آنالایزر مربوطه است. دستگاه آنالایزر آلتراسونیک عملیات دریافت سیگنال و تبدیل فرکانسی آن به حیطه شنوایی انسان را انجام می دهد. لذا می توان امواج تبدیل یافته را به کمک گوشی (head phone) شنید و تفسیر امواج دریافتی نیز توسط اپراتور دستگاه صورت می پذیرد.

در زیر تصاویری از دستگاه آلتراسونیک (سری SDT 170ساخت شرکت SDT) در حین انجام ارزیابی را مشاهده می کنید. از این نوع دستگاه ها می توان برای اجرای برنامه مراقبت وضعیت بر مبنای تحلیل آلتراسونیک استفاده نمود.

تصویر اول، یافتن محلهای نشتی هوای فشرده:

 

تصویر دوم، بررسی وضعیت بیرینگهای یک موتور الکتریکی:

آنالیز صدا و کاربرد آن برای مراقبت وضعیت

علاوه بر امواج آلتراسونیک، امواج صوتی نیز از تجهیزات در حال کار در محیط منتشر می شود.

طیف فرکانسی صدا با کمک یک میکروفون و دستگاه آنالایزر قابل مشاهده است که از جهات بسیاری شبیه طیف ارتعاشات خواهد بود، زیرا با مکانیزم مشابهی ایجاد می شوند.

البته بهترین ابزار برای عیب یابی از طریق صدا، قدرت شنوایی انسان است. زیرا گوش انسان قادر به تشخیص الگوهای پیچیده صوت و تفکیک آنها از یکدیگر و نیز ربط دادن آن به انواع خرابی است. در حالیکه برای انجام این کار از طریق آنالایزرها با مشکلات زیادی روبرو خواهی بود. برای شنیدن بهتر، می توان از گوشیهای چک صدا (استتسکوپ) استفاده کرد که یک نمونه از آن را در شکل زیر می بینید.

 

 

 

مقدمه ای بر آنالیز کارآیی و کاربرد آن برای پایش وضعیت

آنالیز کارآیی (Performance Monitoring) یکی از تکنیکهای مهم مانیتورینگ و پایش وضعیت است که برای انواع مختلف ماشین آلات و به ویژه تجهيزاتی که در واحدهای فرآیندی به کار می روند، کاربرد دارد.

جمع آوری اطلاعات اولیه (مانند دبی، دما، فشار و ...) به کمک انواع گیج ها، نشانگرها، سنسورها و ترانسمیترها صورت می پذیرد. برخی از این وسایل اندازه گیری دارای نشان دهنده در محل هستند و اطلاعات برخی دیگر از طریق سیستم کنترل مرکزی قابل دستیابی است.

پارامترهای بیان کننده کارآیی ماشین (نظیر راندمان، هد تولیدی و . . .) به کمک فرمولها و روابط ریاضی و بر اساس اطلاعات اولیه محاسبه می شوند.

با trend کردن مقادیر پارامترهای بیان کننده کارآیی ماشین در طول عمر آن، هرگونه انحراف از وضعیت نرمال مشخص شده و می توان با انجام اقدام اصلاحی، وضعیت را نرمال نمود.

این تکنیک به ویژه برای توربینها، پمپها، فنها، مبدلهای حرارتی، بویلرها و . . . از اهمیت خاصی برخوردار است.

 

 

مقدمه ای بر آنالیز مدار موتور و کاربرد آن برای عیب یابی و پایش وضعیت

مطابق با تعریف، مدار موتور کلیه المانهای در ارتباط با الکتروموتور را در بر می گیرد. این المانها از باس تغذیه برق موتور که وارد MCC (Motor Control Center) می شود آغاز شده و به خود الکتروموتور ختم می گردد.

به طور کلی خرابی های محتمل در مدار موتور به 6 ناحیه (Fault Zone) تقسیم بندی می شود که عبارتند از:

 

استاتور

روتور

فاصله هوایی

عایق

مدار قدرت

کیفیت توان

 

البته این گروه از تستها صرفاً شامل یکسری تستهای الکتریکی می شود و لذا آنالیز مدار موتور (Motor Circuit Analysis) یکی از اجزاء برنامه نگهداری و تعمیرات پیش بینانه/ پیشگویانه الکتروموتورها به شمار می رود. تکنیکهایی همچون آنالیز ارتعاشات، ترموگرافی، آنالیز آلتراسونیک و ... برای تکمیل برنامه ضروری هستند.

  

عیوبی که هر کدام از نواحی خطای فوق در بر می گیرند و روشهای تست شامل در هر یک در ادامه بررسی می شوند.

 

عیوب و تستهای مربوط به استاتور

بر اثر انواع تنشهای وارده به استاتور (تنش مکانیکی، الکتریکی، حرارتی و تنشهای ناشی از آلودگی محیط) استاتور همواره در معرض آسیب دیدگی است.

 

برخی از پتانسیلهای خرابی عبارتند از: 

 

-  اتصال حلقه به حلقه

-  اتصال حلقه به زمین

-  اتصال فاز به فاز

 

برخی از تستهایی که برای تشخیص عیب استاتور به کار می روند:

 

-  اندازه گیری اندوکتانس و محاسبه ضریب نفوذپذیری هسته

-  اندازه گیری و محاسبه نامیزانی امپدانس سیم پیچ استاتور

-  بررسی تقدم و تأخر فاز  جریان و ولتاژ

 

عیوب و تستهای مربوط به روتور

10 درصد از خرابی های الکتروموتورها مربوط به روتور است. این خرابی ها شامل شکستگی روتور بارها، وجود عیب در اتصال روتور بارها به رینگ انتهایی و ... می شود.

 

تستهایی که برای عیب یابی روتور انجام می شوند:

 

-  آنالیز جریان راه اندازی

-  تست نفوذ روتور (Rotor Influence Check)

-  آنالیز فرکانسی جریان (MCSA)

 

در زیر تصویری از یک روتور بار شکسته را می بینید:

 

 

عیوب و تستهای مربوط به فاصله هوایی

نامیزانی فاصله هوایی منجر به افزایش ارتعاشات موتور به علت برهم خوردن توازن میدان مغناطیسی می شود. همچنین در این شرایط  احتمال برخورد روتور و استاتور نیز وجود خواهد داشت.

 

تستهایی که برای تشخیص فاصله هوایی نامتقارن به کار می روند:

 

-  آنالیز فرکانسی جریان (MCSA)

-  تست نفوذ روتور (Rotor Influence Check)

عیوب و تستهای مربوط به عایق

خرابی عایق یکی از علتهای اساسی fail کردن الکتروموتورها به شمار می رود.

تستهای مربوطه عبارتند از:

 

     - تست میگر (اندازه گیری مقاومت عایقی)

     - اندیس PI

     - اندیس DA

     - تست ولتاژ پله ای

 

 

در زیر تصویری از چگونگی ساختار نوعی عایق موتورهای فشار قوی را می بینید:

 

عیوب و تستهای مربوط به مدار قدرت

گاهی اوقات بروز اشکال در مدار قدرت، منجر به عملکرد نامناسب موتور می شود، بدون اینکه اشکالی در خود موتور وجود داشته باشد. در زیر تصویر نوعی مدار قدرت موتورهای الکتریکی را مشاهده می کنید:

 

 

 برخی تستها در این گروه، عبارتند از:

 

-  اندازه گیری مقاومت فاز به فاز

-  محاسبه نامیزانی مقاومتی  (Resistive Imbalance)

 

عیوب و تستهای مربوط به کیفیت توان

نامیزانی ولتاژ اعمال شده بر موتورهای 3 فاز، رابطه  نزدیکی با حرارت تولید شده در آن دارد. برای مثال 3.5 درصد آنبالانسی ولتاژ منجر به افزایش 25 درصدی دمای سیم پیچ می شود.

 

برخی تستها عبارتند از:

 

-  اندازه گیری و محاسبه THD (اعوجاج کلی هارمونیکی)

-  اندازه گیری ولتاژ فاز به فاز

-  محاسبه crest factor

-  منحنی Phasor

-  محاسبه نامیزانی ولتاژ، جریان و مقاوت

 

 

 

 

 

 

معرفی بخش تستهای الکتریکی

در این بخش تستهای الکتریکی مربوط به ترانسهای قدرت و توزیع و نیز ژنراتورهای برق را معرفی و بررسی خواهیم کرد. همچنین آن دسته از تستهای مربوط به موتورهای الکتریکی که در دسته بندی "آنالیز مدار موتور" قرار نمی گیرند، در این بخش ارائه خواهند شد.

 

 

 

 

http://www.cbmschool.com/

|+| نوشته شده توسط مهدي آخوندزاده در یکشنبه بیست و یکم آذر 1389  |
 
 
بالا