Lâu nay người ta đã nhận ra rằng, bảo trì dựa trên tình trạng thiết bị (condition-based maitenance) là phương pháp mang lại hiệu quả nhất, nhất là hiệu quả về chi phí, trong việc tối đa tuổi thọ của các máy công nghiệp. Phân tích rung động và phân tích mảnh vụn kim loại do mài mòn lẫn trong dầu bôi trơn là hai thành phần chủ yếu của bất cứ chương trình theo dõi tình trạng thiết bị thành công và có thể được sử dụng như là công cụ bảo trì dự đoán và bảo trì tiên phong để xác định sự mài mòn và chẩn đoán các hư hỏng xảy ra bên trong máy. Khi các kỹ thuật này được tiến hành độc lập thì chỉ một phần trong các lỗi hư hỏng của máy được chẩn đoán. Tuy nhiên các kinh nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng sự kết hợp của hai kỹ thuật này lại trong một chương trình theo dõi tình trạng thiết bị sẽ cung cấp các lượng thông tin lớn hơn và đáng tin cậy hơn, mang lại lợi ích đáng kể về kinh tế cho sản xuất công nghiệp.
Phân tích rung động nói riêng đang ngày càng trở thành phổ biến như là một quy trình bảo trì dự đoán và như là một công cụ hỗ trợ ra các quyết định bảo trì máy. Như là một quy tắc chung, máy khi hư hỏng sẽ có các dạng cảnh báo mà cho thấy bởi một mức rung động tăng cao. Bằng việc đo và phân tích rung động máy, có thể xác định được cách thức và mức độ hư hỏng và từ đó có thể dự đoán các hư hỏng của máy. Tín hiệu rung động tổng overall từ một máy được tổng hợp từ nhiều thành phần và kết cấu máy được kết nối với nhau. Tuy nhiên các hư hỏng máy tạo ra đặc tính rung động ở các tần số khác nhau mà có liên hệ đến các tình trạng hư hỏng xác định. Bằng việc phân tích biểu đồ dạng phổ spectrum và biểu đồ quan hệ của tần số theo thời gian và sử dụng các kỹ thuật xử lý tín hiệu thì có thể xác định được các tần số khi hư hỏng và tần số tự nhiên hay tần số riêng của các thành phần kết cấu máy khác nhau. Vibration test
Vibration test
Thu thập dữ liệu rung động máy
Biểu đồ rung động dạng phổ spectrum và dạng sóng waveform hữu ích trong chẩn đoán hư hỏng máy
Vibration test
So với phân tích rung động, phân tích dầu và hạt bẩn có những thuận lợi đáng kể khi mà nó cung cấp trực tiếp và sớm các thông tin về các kiểu mài mòn và tình trạng của máy. Trên thực tế, nhiều trường hợp đã chứng minh phân tích dầu là một công cụ hàng đầu cho biết tình trạng mài mòn bên trong máy. Ngoài ra phân tích dầu có thuận lợi trong việc theo dõi tình trạng của các máy tốc độ thấp (dưới 5 vòng/phút), mà thường cho khó hoặc không thể áp dụng kỹ thuật phân tích rung động. Tuy nhiên, kỹ thuật phân tích mảnh vụn kim loại do mài mòn trong dầu không thể hoàn toàn hiệu quả trong tất cả các kiểu hư hỏng của các cơ cấu cơ khí. Chính vì lý do đó mà cả hai kỹ thuật phân tích dầu và phân tích rung động đều cần thiết và là thành phần sống còn của một chương trình bảo trì hiệu quả.
Cả hai kỹ thuật phân tích hạt vun kim loại trong chất bôi trơn và phân tích rung động được tổ hợp với nhau liên quan đến các yêu cầu phân tích của chúng và đòi hỏi của người có chuyên môn và kinh nghiệm. Các chuyên gia trong hai lĩnh vực phân tích này thường tách biệt thành hai mảng. Do đó sự kết hợp hiệu quả của hai kỹ thuật theo dõi tình trạng có thể là thách thức trong môi trường làm việc, đặc biệt là trong nghành công nghiệp như khoan thăm dò ngoài biển, khai thác mỏ và các nghành khác. Trong những năm gần đây, các nghiên cứu hướng tới mục tiêu này đã đang được tiến hành nhưng kết quả còn rất hạn chế. Tuy nhiên, những thuận lợi của sự cải tiến công nghệ, bao gồm kỹ thuật phân tích máy tính tiến bộ và trí tuệ nhân tạo đã tạo ra sự lạc quan về triển vọng của vượt qua khó khăn để phát triển một phương pháp thống nhất mới trong theo dõi tình trạng máy. Xem bài gốc:
Integrating Vibration and Oil Analysis for Machine Condition Monitoring
It has long been accepted that condition- based maintenance is the most effective and cost-efficient approach to maximizing the life of industrial machinery. Vibration and wear debris analyses are two key components of any successful condition-monitoring program and can be used as both predictive and proactive tools to identify active machine wear and diagnose faults occurring inside machinery. When these techniques are conducted independently, only a portion of machine faults are typically diagnosed. However, practical experience has shown that integrating these two techniques in a machine condition-monitoring program provides greater and more reliable information, bringing significant cost benefits to industry. Vibration test
Vibration analysis in particular is becoming increasingly popular as a predictive maintenance procedure and as a support for machinery maintenance decisions. As a general rule, machines do not break down or fail without some form of warning, which is indicated by an increased vibration level. By measuring and analyzing the vibration of a machine, it is possible to determine both the nature and severity of the defect, and hence predict the machine’s failure. The overall vibration signal from a machine is contributed from many components and structures to which it may be coupled. However, mechanical defects produce characteristic vibrations at different frequencies, which can be related to specific machine fault conditions. By analyzing the time and frequency spectrums and using signal processing techniques, both the defect and natural frequencies of the various structural components can be identified. Vibration test
Practitioners of oil analysis are familiar with the practice and advantages of oil wear debris analysis. Compared to vibration analysis, oil and particle analysis have certain advantages, as they can provide direct and early information on wear modes and the machine’s condition. In fact, in many instances it has been proven to be a leading indicator of active machine wear, compared to vibration analysis. In addition, oil analysis has certain advantages in monitoring low-speed machinery (less than 5 rpm), where it is usually difficult to apply vibration analysis techniques. However, wear debris analysis cannot effectively uncover all manners of failure mechanisms on its own. For this reason, both oil analysis and vibration analysis are necessary and vital parts to an effective program. Vibration test
Both wear debris analysis and vibration analysis are complicated in terms of their analysis requirements, and the demand of human expertise and experience. Experts in the two fields are often isolated from each other. Hence, effective integration of the two condition-monitoring techniques can be challenging in a working environment, especially for remote industries such as offshore drilling, mine sites and other isolated operations. In recent years, research toward this goal has been conducted, but with limited achievement. However, advances in technological innovation, including artificial intelligence and advanced computer analysis techniques, have created renewed optimism at the prospects of overcoming these obstacles to develop a new integrated approach to machine condition monitoring. Vibration test
Integrating Vibration Analysis and Wear Debris Analysis - A Test Case
To investigate the effectiveness of integrating both vibration analysis and wear debris analysis, researchers at the School of Engineering at James Cook University in Australia recently conducted a study that investigated the correlation of vibration analysis and wear debris analysis. An experimental test rig was constructed consisting of a worm gearbox driven by an electric motor. A series of studies was conducted on the gearbox test rig whereby a number of different machine defect conditions were introduced under controlled operating conditions. Numerical data provided by wear debris analysis was then compared with vibration analysis spectra in an attempt to quantify the effectiveness of both vibration analysis and wear debris analysis in predicting and diagnosing machine failures. Vibration test
Multiple wear debris analysis techniques, including a high-quality particle analyzer, confocal laser scanning microscope (CLSM) and electron probe microanalyzer, were used to provide reliable and objective data for this study. Three tests were conducted under the following conditions:
- normal operation
- lack of proper lubrication, and
- with the presence of contaminant particles added to the lubricating oil.
