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振動檢測診斷

 

 

 

振動與潤滑油檢測診斷
 




振動檢測診斷
量測前須依現場之環境條件,控制在適當狀況。

•振動時域檢測案例---射出成形機之振動量測:

根據量測人員與現場人員及維修人員之討論,初步瞭解現場人員操作射出成形機時,會調整開模、閉模或 低壓閉模之相關參數以使產品塑膠模之良率達到最佳,而機台之振動與維修情況會因上述相關參數之調整 而有所變化。是故,藉由振動進一步分析能找出影響到產品之良率或機台零件壽命之相關頻率。 唯此一分析需經由長期之量測與統計始能找出彼此之對應關係,此次量測僅在察看:量測參數之不同, 機台之振動情況是否有較大之差異。雖其如此,後段也將說明長期振動量測分析之建議流程。

量測目的:
(1).瞭解射出成形機之開、閉模參數與振動頻譜之關係
(2).瞭解振動頻譜分析對於射出成形機可能提供之幫助與建議
量測硬體/軟體:資料收集器、加速規

量測設定:
(1).量測頻寬:0~10KHz
(2).解析條數:1600
(3).Window:Hanning
(4).量測筆數:為求量測之可靠性高,取30筆不重複
(5).擷取Peak-Hold之振動加速度值 (單位:g),也就是在量測之30筆資料中,保留每一個頻率之最大值顯現於頻譜圖中
(6).量測方向:與開閉模之方向平行
(7).量測結果圖:此次量測以頻域圖及時域圖表現量測結果,頻域圖之橫軸為頻率、縱軸為振動量;時域圖之橫軸為時間,縱軸為振動量
測試條件:
此次量測共測了十種情況(分別為編號Case 1至Case 10),相關之參數設定值如附件A。附件中包含了開模與 閉模的三段位置與速度,以及低壓閉模之位置與壓力。主要調整之參數為開模或閉模之速度, 而低壓閉模只在Case10作了壓力之改變。

量測結果與討論:
針對Case 1至Case 10之量測結果,每個Case第一張圖為頻域圖、第二張圖為時域圖。每張頻域圖之上方ID為Case之編號, 圖之下方有產生突波(Peak)之位置值及其相對應之振動量大小,而時域圖之功能在於觀看振動之大小是否改變相當大。 10個Case中以Case 1之參數設定為中心來討論。 Case 6及Case 7與Case 1比較,僅閉模之第一段速度不同,Case 1之閉模速度為50%,而Case 6 及Case 7之閉模速度 分別為70%及55%,亦即Case 6及Case 7之閉模速度皆較Case 1大。Case 1之最大突波值為0.05607g(發生於5631.2Hz), 而Case6與Case 7所量得之振動突波分別為0.03285g (發生於7462.5Hz) 及0.108g (發生於5150Hz), Case 6之速度為最大,但最大突波值為三者中最小,其結果為:速度快所得之振動不見得愈大。 Case 9與Case 1 之比較,僅開模之第三段速度不同,兩者之速度分別為60%與65%,Case 9之最大突波值位置 產生於150Hz,屬較低頻之位置,其值為0.02386g,而在5631Hz處之振動量並無大,約只有0.005g左右。 以最大之突波值比較,僅為粗略之比較,並無絕對之實值意義,且每張頻譜圖所產生之突波位置也不盡相同, 故需對頻譜圖、良率及零件壽命之間作長期且有規劃性之追蹤,始能對振動之量測結果作近一步之建言。

如欲將參數調整與良率或零件壽命之間關係找出,建議進一步振動之實施流程大略如下:
step1:提供一定數目之機台作長期量測,這些長期量測機台之開、閉模參數需固定,以獲得相關之良率及零件壽命資料。
step2:長期之量測機台每天需量測至少十次以上,以觀看參數固定時,其振動大小是否會隨著開、閉模次數過多而有所改變。
step3:將不同之機台設定相同之參數,比較所量測之振動頻譜圖是否相同。
step4:若步驟二與步驟三所得之結果發現:長時間及不同機台只要參數設定相同其振動是穩定的, 則較容易由振動找出三者之間的關係。否則很難找出振動與良率及零件壽命間之關係。
step5:若步驟二發現:長時間之作動後,振動大小會有所改變,則可依振動並無改變之固定時間,對產品之良率加以統計。
step6:若步驟三發現:不同機台即使設定相同之參數,所得之振動情形並不同,則表示振動情形會因組裝上之個機差異而有所不同。 此時則需針對個別機台作模態測試,找出個別機台之共振頻率,在生產過程中,機台之振動需盡量避開機台之共振, 則可延長零件之壽命。
step7:結合步驟五與步驟六,找出機台振動之最佳模式


潤滑油檢測診斷
在工業生產上,對油樣的分析、檢驗可分為兩大類。

一類是油品本身的檢驗,測定油品本身是否合格,是否能使用,這就是油品理化性能檢驗, 這類分析、檢驗手段不是設備故障診斷討論的內容。另一類是對於油品的分析,來判斷設備運轉是 否正常、嚴重磨損是否發生等問題。 對於這一類,通常使用鐵譜分析技術和光譜分析技術。通過對油中所含磨粒的分析與監視,來判斷 設備的運行狀態和磨損情況。我們知道,設備在運轉過程中,兩個相對運動的金屬表面必然發磨擦 ,磨擦產生的金屬碎片和微粒就會從金屬表面上脫落而進入潤滑油中。這樣,通過對油中磨損微粒 的分析,就可判斷設備磨損部位、磨損程度及磨損狀態。
油樣成分分析通常從以下幾個方面進行:
(1)油樣成分分析:
潤滑油中出現的不同化學元素,來源於含有相應元素材料製成的零件。通過對油中所含化學元素成分 的分析,就可以確定設備的磨損部位。
(2)磨粒度分析:
對於一般的液壓傳動系統,油液中的磨粒度與零件的磨損量存在有線性 關系,因而通過測量磨粒度,就可判斷零件的磨損程度。
(3)磨粒形態分析:
我們知道,磨粒大小與磨損速度有關。根據磨損規律,當零件處於正常磨損階段時,磨損顆粒細小而 均勻,一般小於3μm;在磨合階段,磨粒相對較大;而在達到磨損極限狀態時,可能出現粗大顆粒; 正常的磨料磨損,磨粒呈不規則截面的粒狀;粘著磨損會出現條狀磨粒,磨粒表面無光澤;齒輪和滾 動軸承的疲勞剝落,其碎屑成片狀,一面光滑而明亮,另一面呈布紋狀的粗糙組織。

油樣分析可分為採樣、檢測、診斷、預測和處理五個步驟進行。從潤滑油中取樣,必須採集能反映當 前機器中各零件運行狀態的油樣,即油樣應具有代表性;檢測是指對油樣進行分析,測定油樣中磨損 殘渣的數量、粒度分佈、化學成分,初步判斷設備屬正常磨損或異常磨損,診斷就是確定異常磨損狀 態的零件及磨損類型,如磨料磨損、疲勞剝落等;預測就是預估異常磨損零件的剩餘壽命及今後的磨 損趨勢;處理就是根據以上結果,確定維修方式和維修時間。

滑油鐵譜分析法是對設備潤滑系統中取樣,並透過定性和定量的方式, 了解潤滑油脂的變化,及設備磨耗的顆粒數目與性質,來判斷設備狀態 的方法。任何機械設備的零組件,只要有相對運動,就一定會有磨耗的 產生,磨耗的結果,就會產生設備劣化、材質磨損或溫度昇高等效應。

磨耗的現象,發生在設備出現異常之前,因此能更早期的發現設備異常 的現象,同時潤滑油脂是直接從設備內部流出的,更可以反應設備內部 狀態,對於設備材質的變化,材質的疲勞,甚至媒介物與材質間的相互 反應,提供了直接的有力證據。另一方面,潤滑油脂的取樣,可自各個 不同的取樣口收集,因此可以隔離設備不同零組作異常現的相互干擾, 有助複雜性異常現象的隔離與確認,這對於大型的、複雜的連續性的且 相關連性高的設備,更具備了優越性。然而,滑油鐵譜分析方法也有其 先天的限制。

例如:並不是所有的零組件都有潤滑油脂,而有潤滑油脂 的部位,並不一定有潤滑油脂的取樣口,尤其是設備在高速運轉的狀態 ,沒有取樣口,將無法取得潤滑油脂,因此造成了取樣上的困難,同時 滑油譜分析所使用的設備笨重、體積龐大,適合在實驗室中操作,不利 於現場實施,而且滑油鐵譜分析法主要是針對設備各零組件磨耗與材質 變化進行診斷,對於設備的作動狀態,無法判斷,因此需經由振動診斷 法來配合。

光譜分析法、鐵譜分析法和磁塞檢測法是目前常用的三種油樣分析技術 通常,光譜分析適用於8μm以下磨粒分析;磁塞檢測適用於100μm以上 磨損顆粒。光譜技術能可靠地鑑別磨粒的成分,並對其進行定量分析, 但不能獲得磨粒形態的信息;鐵譜技術能將磨粒按尺寸大小排列,並可 獲得顆粒形態及成分等方面信息;磁塞檢測法通過對磨粒的大小、數量 和形態的觀測,可以判斷零件的磨損狀態。

油液應該定期地測試每台設備的每一部份,因為每個系統都有它自己的 特性。

定期取樣能夠得出磨損速率以及污染生成速率的原始曲線。因此 ,按一定時間間隔抽取油樣作為這些數據的基礎,這樣,專家們才能對 油液中的情況有最深入的了解。要使每次取樣的費用與檢測發現問題的 可能性相平衡,若時間間隔較短,將使費用增加。但取樣次數太少將會 失去很多油液變化信息。雖然這樣可減少費用,但卻增加了風險即不能

檢測出有足夠時間經濟地進行修理的情況,經証明如下的取樣時間間隔 較為合適。

(1)發動機:如每隔120小時和240小時換油,則在換油時取油樣;如每隔 500小時換油,則每隔250小時取油樣;R大修後,10小時取樣;‾當發現有 讀數超常時,應縮短取樣時間。

(2)非發動機:新機械在第一個1000小時的工作中,應每隔250小時取一次 抽樣;-1000小時後,每隔500小時取一次抽樣;大修後,其取樣時間在 50∼250小時之間;‾當出現異常讀數時,應縮短取樣時間間隔。