Pomiar drgań chillera pozwala wykryć usterkę, zanim usłyszy ją obsługa. Wibracje chillera zmieniają się powoli, dlatego przez długi czas nikt ich nie zauważa. Tymczasem analiza drgań sprężarki pokazuje zużycie łożysk, luzy i niewyważenie wiele tygodni przed awarią. Diagnostyka drganiowa to zatem prosty sposób, aby planować naprawy zamiast reagować na przestój.
W tym artykule opisujemy, jak wykonujemy pomiar na agregacie wody lodowej. Pokazujemy też, jak czytać wyniki i kiedy wynik wymaga działania. Tekst przyda się kierownikom utrzymania ruchu oraz osobom, które zlecają audyt instalacji chłodniczej.
Po co pomiar drgań chillera
Każda maszyna wirująca drga. Problem zaczyna się wtedy, gdy poziom drgań rośnie albo zmienia się ich charakter. Chiller ma kilka takich maszyn: sprężarki, wentylatory skraplacza oraz pompy wody lodowej. Każda z nich zużywa się inaczej, dlatego jeden ogólny odczyt niewiele mówi.
Awaria sprężarki w sezonie letnim oznacza zwykle przestój procesu albo brak chłodu w budynku. Natomiast łożysko wymienione w planowanym terminie to krótka przerwa i znacznie mniejsze ryzyko. Właśnie tę różnicę daje regularny pomiar.
Pomiar daje liczby, które można porównać z normą i z wcześniejszymi wynikami. Dzięki temu decyzja o wymianie łożyska czy wyważeniu wirnika opiera się na danych, a nie na wrażeniu. Ponadto wyniki trafiają do protokołu audytu. Następnie stanowią punkt odniesienia przy kolejnej wizycie.
Wibracje chillera mają też drugi, mniej oczywisty skutek. Przenoszą się na rurociągi czynnika chłodniczego i z czasem powodują pęknięcia miedzi przy lutach. W efekcie pojawia się wyciek, którego przyczyny nikt nie łączy z drganiami. Dlatego pomiar warto wykonać także przy powtarzających się nieszczelnościach.
Kiedy jeszcze zlecić badanie? Przede wszystkim po uruchomieniu nowego agregatu, aby mieć wynik bazowy. Warto też po wymianie sprężarki, silnika lub łożysk, ponieważ pomiar potwierdza jakość montażu. Kolejny moment to okres przed końcem gwarancji, gdy jest jeszcze czas na zgłoszenie usterki. Diagnostyka drganiowa sprawdza się też przy zakupie używanego urządzenia.
Gdzie i jak mierzymy drgania
Pomiar drgań chillera wykonujemy w punktach, w których drgania przechodzą z wirnika na obudowę. Są to przede wszystkim okolice łożysk silników oraz korpusy sprężarek. Na każdym punkcie mierzymy w trzech kierunkach: poziomym, pionowym i osiowym. Kierunek, w którym drgania są największe, często wskazuje rodzaj usterki.
Mierzymy przy ustabilizowanej pracy agregatu. Chiller powinien pracować co najmniej kilkanaście minut przy stałym obciążeniu. Jeżeli maszyna ma kilka stopni wydajności, notujemy, przy którym stopniu wykonano pomiar. Inaczej porównanie z kolejnym badaniem będzie niemiarodajne.
Ważne jest też samo mocowanie czujnika. Najlepiej sprawdza się podstawa magnetyczna na czystej, płaskiej powierzchni metalu. Z kolei pomiar przez warstwę farby, izolacji lub na cienkiej blasze obudowy zaniża albo zawyża wynik. Dlatego punkty pomiarowe oznaczamy na zdjęciach w protokole. Następnie przy kolejnej wizycie mierzymy dokładnie w tych samych miejscach.
Podstawowym wynikiem jest prędkość drgań w milimetrach na sekundę. Z kolei przy sprężarkach i łożyskach przydaje się też widmo częstotliwości. Ocenę ogólnego poziomu drgań odnosimy do wytycznych normy ISO 20816-1, która dzieli wyniki na strefy stanu maszyny.
Co pokazuje analiza drgań sprężarki
Analiza drgań sprężarki zaczyna się od porównania wszystkich sprężarek w agregacie. Maszyny tego samego typu, pracujące w tych samych warunkach, powinny drgać podobnie. Jeżeli jedna wyraźnie odstaje, to właśnie ją trzeba obejrzeć jako pierwszą.
Widmo z analizy drgań chillera pozwala zawęzić przyczynę. Wyraźny składnik przy prędkości obrotowej wskazuje zwykle na niewyważenie. Natomiast składnik o podwójnej częstotliwości często oznacza niewspółosiowość lub luz mechaniczny. Z kolei szerokie pasmo wysokich częstotliwości bywa pierwszym sygnałem zużycia łożysk.
Przy sprężarkach scroll i śrubowych ważny jest również stan wibroizolatorów. Twarde, popękane podkładki przenoszą drgania na ramę i rurociągi. Po ich wymianie poziom drgań na ramie często spada wyraźnie, choć sama sprężarka pracuje tak samo.
Wentylatory, pompy i rurociągi
Wentylatory skraplacza są najbardziej narażone na niewyważenie. Wystarczy brud na łopatkach, uszkodzona krawędź albo zimą warstwa lodu. Wtedy drgania silnika rosną, a łożyska zużywają się szybciej. Diagnostyka drganiowa wentylatorów pozwala wskazać konkretną jednostkę do czyszczenia lub wymiany, bez demontażu wszystkich.
Podczas pomiaru drgań chillera pompy wody lodowej sprawdzamy podobnie jak silniki wentylatorów. Szczególną uwagę zwracamy na sprzęgło i współosiowość pompy z silnikiem. Ponadto kawitacja daje charakterystyczny, szumiący obraz w widmie. Taki wynik zestawiamy z pomiarem ciśnień, ponieważ kawitacja wynika zwykle z warunków hydraulicznych.
W agregatach z falownikami wentylatorów lub pomp pomiar wykonujemy przy kilku prędkościach. Niektóre konstrukcje mają bowiem obroty, przy których wpadają w rezonans. Po ich wskazaniu można w falowniku zablokować ten zakres pracy. To proste ustawienie, a wyraźnie zmniejsza drgania. Następnie warto powtórzyć pomiar, aby potwierdzić efekt zmiany.
Przy analizie drgań chillera rurociągi oceniamy głównie wzrokowo i dotykiem. Jeżeli odcinek rury rezonuje przy pewnym stopniu wydajności, warto dodać podporę lub obejmę z wkładką. To drobna zmiana, a skutecznie chroni luty przed pęknięciem.
Osobną grupą są drgania pochodzące z otoczenia. Agregat posadowiony na lekkiej konstrukcji dachu może wzbudzać drgania stropu, które z kolei wracają na ramę. Wtedy wibracje chillera rosną przy konkretnych obrotach wentylatorów, a maleją przy innych. W takiej sytuacji diagnostyka drganiowa obejmuje także konstrukcję wsporczą, nie tylko samą maszynę.
Jak czytać wyniki pomiaru drgań chillera
Pojedynczy pomiar drgań chillera daje obraz stanu w danym dniu. Jednak największą wartość ma trend, czyli seria pomiarów w tych samych punktach. Dlatego w protokole zapisujemy miejsce czujnika, kierunek pomiaru, obciążenie oraz temperaturę otoczenia.
| Obraz w pomiarze | Możliwa przyczyna | Co sprawdzamy |
|---|---|---|
| Składnik przy prędkości obrotowej | Niewyważenie wirnika | Czystość i stan łopatek |
| Składnik podwójnej częstotliwości | Niewspółosiowość, luz | Sprzęgło, mocowania, śruby |
| Szerokie pasmo wysokich częstotliwości | Zużycie łożysk | Temperatura łożyska, smarowanie |
| Wysokie drgania ramy przy spokojnej sprężarce | Zużyte wibroizolatory | Podkładki, posadowienie |
Ocena wyniku zależy od rodzaju maszyny i sposobu jej posadowienia. Norma dzieli maszyny na grupy, dlatego tę samą wartość można ocenić różnie dla małej pompy i dużej sprężarki. W praktyce ważniejsze od jednej liczby jest więc porównanie punktów między sobą oraz zmiana w czasie.
Wzrost drgań o kilkadziesiąt procent między pomiarami jest sygnałem ostrzegawczym, nawet przy wyniku w dopuszczalnej strefie. Wtedy skracamy odstęp do kolejnego badania. Pomiar drgań dobrze uzupełnia też termowizja chillera, ponieważ przegrzane łożysko widać od razu na obrazie cieplnym.
Wyniki zestawiamy z danymi o energii. Maszyna z luzami i niewyważeniem pobiera więcej prądu, o czym piszemy w artykule zużycie energii przez chiller. Gdy pomiary wskazują na wyeksploatowane podzespoły, dane z audytu są podstawą planu. Taki plan opisujemy na stronie modernizacja agregatów wody lodowej.
Zamów pomiar drgań chillera
Na miejscu potrzebujemy dostępu do agregatu oraz możliwości pracy przy stałym obciążeniu przez około godzinę. Jeżeli instalacja pracuje zmiennie, ustalamy z obsługą dogodną porę pomiaru. Ponadto prosimy o historię awarii i wcześniejsze protokoły, ponieważ pozwalają one szybciej ocenić trend. Dzięki temu pierwszy pomiar od razu daje użyteczne wnioski.
Pomiar wykonujemy podczas audytu lub przeglądu, bez wyłączania instalacji. Po badaniu otrzymujesz protokół z wynikami dla każdego punktu i wskazaniem działań. Zdjęcia poniżej pokazują typowe miejsca pomiaru na agregacie chłodzonym powietrzem.
Najczęściej zadawane pytania
Jak często wykonywać pomiar drgań chillera?
Przy pracy całorocznej zwykle raz lub dwa razy w roku, najlepiej przy przeglądzie. Gdy wynik rośnie, skracamy odstęp między pomiarami.
Czy pomiar drgań chillera wymaga wyłączenia agregatu?
Nie. Mierzymy podczas normalnej pracy, ponieważ tylko wtedy wynik odzwierciedla rzeczywisty stan maszyn.
Co daje analiza drgań sprężarki?
Pozwala wykryć zużycie łożysk, luzy i problemy z mocowaniem, zanim dojdzie do awarii. Dzięki temu naprawę można zaplanować na okres mniejszego obciążenia.
Co zawiera protokół z pomiaru?
Protokół zawiera wyniki dla każdego punktu i kierunku, warunki pracy agregatu oraz zdjęcia miejsc pomiaru. Ponadto wskazujemy w nim działania i termin kolejnego badania.
Czy wibracje chillera mogą powodować wycieki?
Tak. Drgania przenoszone na rurociągi z czasem prowadzą do pęknięć przy lutach i obejmach. Dlatego przy powtarzających się wyciekach warto zlecić pomiar.
