Tổng quan về chẩn đoán kỹ thuật chẩn đoán kỹ bằng biện pháp đo dao động

Đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo Phạm Minh Hải, ngời đà hớng dẫn em suốt trình thực đồ án đà cung cấp cho em tài liệu để nghiên cứu đề tài ý kiến đóng góp quý báu cho việc hoàn thành đồ án Em bày tỏ lòng cảm ơn đến tất thầy cô giáo Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội nói chung khoa Cơ Khí nói riêng đà dìu dắt em năm học vừa qua Bộ môm Cơ Sở Thiết Kế Máy & Robot trờng Đai Học Bách Khoa Hà Nội đà tạo điều kiện để em thực tập hoàn thành đề tài Cuối cùng, lần em xin cảm ơn tất thầy cô môn khoa khí, bạn bè đồng nghiệp đà giúp đỡ em mặt để em hoàn thành nhiệm vụ đợc giao Lời nói đầu Hiện nay, dới áp lực cạnh tranh gay gắt thị trờng, việc cần thiết phải giảm tối đa giá thành sản phẩm nh chi phí quản lý nhà máy vấn đề xúc cần phải giải cách triệt để Hàng năm công ty phải bỏ khoản chi phí lớn để bảo dỡng sửa chữa máy móc Để giảm đợc tối thiểu chi phí cho bảo dỡng sửa chữa ta cần phải chủ động công tác lập kế hoạch sửa chữa Nhằm Đồ án tốt nghiệp thoả mÃn tăng suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm tăng khả cạnh tranh sản phẩm thị trờng đòi hỏi nhà Quản Lý sản xuất phải đổi công nghệ sản xuất nh việc ứng dụng thành tựu khoa học vào dây chuyền sản xuất phơng pháp đợc thực chủ yếu nhà máy nâng cao công tác tổ chức, quản lý bảo dỡng thiết bị tận dụng tối đa lực sản suất hệ thống thiết bị giảm tối thiếu h hỏng hệ thống thiết bị Từ năm 50 kỷ 20 kỹ thuật tiên tiến đà liên tục đợc phát triển ứng dụng dây chuyền sản xuất nớc công nghiệp phát triển Hàng loạt phơng pháp bảo dỡng liên tục đời thay cho phơng pháp cũ lạc hậu dây chuyền sản xuất nh bảo dỡng h hỏng Hệ thống giám sát chẩn đoán tình trạng thiết bị hệ thống tích hợp ( phần cứng máy đo, đầu đo; phần mềm giải pháp ) thực giám sát tình trạng hoạt động hệ thống máy móc thiết bị, phân tích yếu tố tác động lên thiết bị qua dự báo xác đợc tuổi thọ thiết bị, chẩn đoán h hỏng suất hệ thống, xác định đợc vị trí nguyên nhân mức độ h hỏng Cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết giúp nhà quản lý kỹ bảo dỡng hoàn toàn chủ động việc tổ chức sản xuất, chuẩn bị vật t thay lên lịch sửa chữa bảo dỡng thiết bị Cùng với phát triển công nghệ thông tin thiết bị đo trở lên nhỏ gọn, có khả phân tích xử lý tín hiệu cao Hệ thống giám sát chẩn đoán tình trạng thiết bị đại cho phép tích hợp với hệ thống điều khiển trung tâm nh từ đơn giản ( PLC ) đến hệ thống phức tạp ( SCADA, DCS ) tạo thành hệ thống tác động toàn diện cho phép vừa giám sát, điều kiển công nghệ, vừa giám sát đợc tình trạng làm việc chi tiết thiết bị dây chuyền sản xuất Vì năm gần đây, hệ thống giám sát chẩn đoán tình trạng thiết bị trở thành phận thiếu dây chuyền sản xuất nớc có công nghiệp tiên tiến Phơng pháp bảo dỡng phòng ngừa theo tình trạng thiết bị đợc đa vào áp dụng chủ yếu nhà máy nhiệt điện, điện nguyên tử, nhà máy hoá chất Từ năm 90 trở lại ph Từ năm 90 trở lại phơng pháp đợc áp dụng cho nhà máy giấy, dây chuyền cán thép, nhà máy ximăng Từ năm 90 trở lại phvà nhanh Đồ án tốt nghiệp chóng thể đợc u điểm bật công tác bảo dỡng phòng ngừa nhà máy Chơng I Tổng quan chẩn đoán kỹ thuật, chẩn đoán kỹ biện pháp đo dao động 1.1 Khái niệm kỹ thuật chẩn đoán tình trạng thiết bị Các máy móc thiết bị đựơc trang bị nhà máy, xí nghiệp ngày tăng kích cỡ, tốc độ, tính liên tục độ phức tạp Do đó, ảnh hởng xấu bở điều kiện bất thờng máy móc thiết bị lên dây chuyền sản xuất khó xác định, chi phí cho việc bảo dỡng máy móc ngày tăng chi phí quản lý nhà máy Để việc bảo dỡng máy móc thiết bị trở lên xác có hiệu quả, cần phải biết xác tình trạng h hỏng nh nguyên nhân gây h hỏng hệ thống máy thiết bị cần bảo dỡng Sau đà nắm rõ thực trạng máy móc thiết bị, bớc thao tác quan trọng sau phải đợc thực theo yêu cầu kỹ thuật thiết bị: - Xác định thời gian khối lợng chi tiết cần sửa chữa, thay - Đảm bảo độ tin cậycủa công tác sửa chữa, thay - Xác định thời gian đặt hàng chi tiết thay - Xác địng phơng pháp bảo dỡng xác Đồ án tốt nghiệp Do đó, thực tất thao tác bảo dỡng máy cách xác có hiệu quả, việc áp dụng kỹ thuật chẩn đoán tình trạng thiết bị ( Machine Condition Diagnosis Technique CDT ) đặc biệt cần thiết Với kỹ thuật này, h hỏng, độ sai lệch, độ bền hiệu suất Từ năm 90 trở lại phcủa máy đợc đo đạc để phục vụ cho công tác chuẩn đoán sau Kỹ thuật chuẩn đoán tình trạng thiết bị đợc định nghĩa là: kỹ thuật mà tình trạng máy nh ngoại lực tác động lên máy, độ bền hiệu suất máy, h hỏng thiếu sót hệ thống máy móc đợc định lợng nhằm phân tích dự báo độ tin cậy tính hệ thống, tình trạng bất thờng đợc phát hiện, nguyên nhân, vị trí, mức độ nguy hiểm Từ năm 90 trở lại ph đ ợc xác định đợc phân tích nhằm đa phơng pháp xử lý xác Do đó, cần phải ý rằng: kỹ thuật chuẩn đoán tình trạng thiết bị khái niệm rộng nhiều so với kỹ thuật khảo sát tìm hiểu h hỏng thiết bị ( tất nhiên kỹ thuật bao hàm kỹ thuật chuẩn đoán tình trạng) Thiết bị Độ bền hiệu suất Tác động Các h hỏng khí Phát tính toán tác động Hỏng hóc Truyền động khí Fm Phát tính toán mức độ h hỏng - Phát mức độ h - Kỹ thuật phát Chẩn hỏng.đoán toàn diện tác động - Nguyên nhântích và mức độtoán h hỏng - Phân tính - Kỹ thuật tính toán - Dự đoán cậy tuổi thọ mứcđộ độtin h hỏng tác động - Lựa chọn phơng pháp cải tiến, sửa chữa Xác định tính toán độ bền hiệu suất thiết bị - Kỹ thuật xác định độ bền hiệu suất - Phân tích tính toán hiệu suất độ bền Hình 1.1 Các khái niệm kỹ thuật chẩn đoán tình trạng thiết bị Kỹ thuật chẩn đoán tình trạng thiết bị Bình thờng Kỹ thuật giám sát tình trạng trạng Đồ án tốt nghiệp Kỹbị, thuật tíchbởi tình trạng thiếtngoài bị đhiện ợc thực chuyên gia gọi đội phân tích ật chẩn đoán ban đầu cho thiết đợc phân thực công nhân trờng Các y tá cho thiết bị Các chuyên gia y tế cho thiết bị Hình 1.2 Hệ thống kỹ thuật chẩn đoán tình trạng thiết bị 1.2 Các thành phần chẩn đoán tình trạng thiết bị Kỹ thuật giám sát tình trạng ( Condition Monitoring Technique CMT) đợc thực chủ yếu công nhân trờng đa chẩn đoán ban đầu tình trạng thiết bị Kỹ thuật phân tích tình trạng ( Condition analysis Technique - CAT) đợc thực chuyên gia nhằm đa định cuối tình trạng thiết bị Mối liên hệ hai kỹ thuật ( CMT & CAT ) tơng tự nh mối liên hệ y tá bác sĩ y học Có nghĩa hệ thống phát sớm bệnh để điều trị bảo vệ sức khoẻ không áp dụng cho ngời mà áp dụng cho thiết bị máy móc CMT tơng tự nh việc kiểm tra sức khoẻ ban đầu bệnh nhân nhằm giám sát tình trạng thiết bị cách nhanh chóng có hiệu quả, kỹ thuật bao gồm chức sau: - Định hớng tác động lên máy phát tác động bất bình thờng - Xác định xu hớng phát triển cđa sai xãt, h háng nh»m ph¸t hiƯn chóng ë giai đoạn sớm - Xác định đặc tính, hiệu suất Từ năm 90 trở lại ph máy móc nhằm phát trạng thái bất thờng - Giám sát bảo vệ máy móc Đồ án tốt nghiệp - Tìm kiếm máy móc h hỏng ( tìm bệnh nhân ) CAT kỹ thuật phân tích xác tợng bất thờng thiết bị đợc phát CMT, nhằm đa định việc sửa chữa, bảo dỡng Do đó, bao gồm chức sau: - Xác định kiểu, dạng bất thờng - Xác định nguyên nhân gây bất thờng - Xác định mức độ nguy hiểm dự báo trình phát triển - Đa phơng pháp xử lý thích hợp Ngoài ra, CAT bao gồm số kỹ thuật đo phân tích nh: - Kỹ thuật định lợng tác động - Kỹ thuật tìm kiếm phân tích lỗi - Kỹ thuật định lợng độ bền hiệu suất thiết bị Hình 1.3 bao gồm nội dung CAT Ngoài ra, bao gồm nhiều chơng trình tính toán phân tích h hỏng vật lý Bảng1.1 chi tiết việc áp dụng CAT cho thiết bị cụ thể Từ bảng ta chọn phơng án thích ứng với loại thiết bị mức độ ứng dụng chúng thực tế Phân loại Chi tiết máy Thiết bị Phơng pháp chẩn Hớng dẫn khai triển đoán - ổ lăn - Bạc - Bánh - Phơng pháp đo Các phơng pháp xung dao động âm SKF, phơng pháp vòng MTL, phơng pháp - Phơng pháp sóng dao động với tần số cách điện cao Nippon Steel đợc - Phơng pháp biến sư dơng thùc tÕ ®ỉi vËn tèc chÈn đoán ổ lăn Với - Phơng pháp hệ thống bánh máy móc lý thuyết phân tích dấu chẩn đoán ĐHTH Southampton (NASA) Đồ án tốt nghiệp hay đợc sử dụng Với ổ trợt ngời ta hay dùng phơng pháp đo độ ổn định cách điện Các - Hệ trục dẫn - Phơng pháp dao Để dò vết nứt trục cấu - Chi tiết quay động âm phơng pháp đo rung truyền với vận tốc - Phơng pháp đo ồn thờng đợc áp dụng lực Khi chẩn đoán dao cao ồn động bất thờng - Các trục - Phơng pháp chi tiết quay với tốc độ máy rung cao, ngời ta hay dùng kết GE (Mỹ) Đức Thuỵ Điển Các máy thuỷ khí - Các máy - Phơng pháp dao thuỷ lực bơm, động âm tua bin thuỷ - Phơng pháp - Máy dùng xung áp suất áp suất dầu: - Phơng pháp siêu bơm, âm khí xilanh,van - Phơng pháp thay - Các máy đổi nhiệt độ khí: máy nén, - Phơng pháp đo quạt hiệu Các máy phát - Động Để chẩn đoán tua bin thuỷ, bơm Từ năm 90 trở lại phNgời ta thờng dùng phơng pháp xung áp suất Phơng pháp siêu âm khí, phơng pháp nhiệt độ thờng đợc dùng để dò tìm kẽ hở van Từ năm 90 trở lại ph Các kỹ thuật chẩn đoán cho máy dùng áp suất dầu Từ năm 90 trở lại phĐợc nghiên cứu từ năm 50 - Phơng pháp đo Các kỹ thuật chẩn đoán dao động âm máy móc dạng đTua bin -Phơng pháp ợc chủ yếu nghiên cứu cho - Động động máy bay, tàu chạy áp phân tích khí đốt biển Từ năm 90 trở lại phvà đợc áp suất dầu - Phơng pháp dụng nhiều nhà xung áp suất máy điện - Phơng pháp Đồ án tốt nghiệp phân tích khí thải Các máy chế biến - Máy công - Phơng pháp dao Các phơng pháp chẩn cụ động âm đoán cho máy công cụ đà - Máy cắt - Phơng pháp đợc thực hiên khoảng 20 năm trớc đà đợc hệ dòng điện - Máy hàn thống hoá Việc chẩn đoán - Phơng pháp tia máy hàn điện lửa điện không thờng xuyên, nhiên đà xuất máy hàn có tính tự động chẩn đoán Các máy tĩnh điện - Bồn áp suất Các máy điện - Máy điện có - Phơng pháp dao Các phơng pháp nh chẩn chi tiết quay động âm đoán cách điện, định vị - Máy điện - Phơng pháp điểm lồi Từ năm 90 trở lại ph đà đợc áp dụng chi phân tích dòng từ lâu Hiện phơng pháp đo dao động tiết quay điện âm, phơng pháp phân tích - Cáp điện - Phơng pháp dòng, bớc đầu đợc nghiên chẩn đoán dòng cứu áp dụng nằm nâng - Phơng pháp đo - Các kết cấu ồn thép - Phơng pháp camara - Hệ đờng dùng hồng ngoại ống Với hệ buồng áp suất cấu trúc dàn tĩnh đặc biệt dạng dàn khoan, ngời ta hay dùng phơng pháp đo độ ồn Để chẩn đoán độ dày vỏ, - Phơng pháp siêu độ ăn mòn tháp âm thùng chứa ngời ta thờng - Phơng pháp đo áp dụng phơng pháp độ mòn siêu âm, phơng pháp - Phơng pháp dự khí Từ năm 90 trở lại ph báo khí Đồ án tốt nghiệp điện cao hiệu việc - Phơng pháp chẩn đoán lĩnh vực định điểm lỗi Các hệ ®iỊu khiĨn - HƯ khiĨn c¬ ®iỊu - Lý thut cố Phơng pháp chuyển đổi động định hệ thống chức đợc áp dụng - Lý thuyết thống hầu hết hệ điều khiển Hiện ngời ta - Hệ điều kê khiển thuỷ - Lý thuyết phân cố gắng áp dụng cụ phơng pháp chẩn đoán lực tích nhiều biến đại nh phơng pháp - Hệ điều lọc Kalman, nhằm đạt độ khiển dụng cụ xác chẩn đoán cao Bảng 1.1 Các kỹ thuật áp dụng cho chẩn đoán tình trạng thiết bị 1.3 Hệ thống bảo dỡng phòng ngừa (bảo dỡng theo tình trạng) Trong hầu hết công tác bảo dỡng nay, bảo dỡng phòng ngừa đợc áp dụng hầu hết nghành công nghiệp Ví dụ nghành công nghiệp gang thép, 10 ngày lần nhà máy dừng 10 để thực sử chữa nhỏ 10 ngày năm để sử chữa lớn Khi công tác sử chữa đợc thực định kỳ theo khoảng thời gian, công tác bảo dỡng đợc gọi bảo dỡng theo thời gian ( Time Based Maintenance TBM) Ngợc lại công tác bảo dỡng thực theo tình trạng h hỏng thiết bị đợc xác định kỹ thuật chẩn đoán tình trạng gọi bảo dỡng theo tình trạng gọi bảo dỡng theo tình trạng (Condition Based Maintenane CMB ) bảo dỡng theo phòng ngừa (Predictive Maintenance PRM) Bảo dỡng theo thời gian thờng đợc thực theo chu kỳ thời gian ngắn so với tuổi thọ thiết bị Khoảng thời gian đợc xác định dựa theo phân bố h hỏng trình làm việc thiết bị cụ thể Nếu khoảng thời gian đợc đặt dài, h hỏng xuất Đồ án tốt nghiệp phân bố h hỏng máy, khoảng thời gian kỳ bảo dỡng phải đủ ngắn khối lợng bảo dỡng tăng lên Mặc dù thiết bị đợc sử chữa tất h hỏng nhng sau lần sửa chữa, độ tin cậy hệ thống không đợc nâng cao nh muốn Vì vậy, phơng pháp bảo dỡng theo thời gian không đảm bảo độ tin cậy làm việc máy nh tiết kiệm chi phí bảo dỡng Mặt khác, phơng pháp bảo dỡng đờng theo tình trạng Chu kỳ sửa chữa phơng pháp bảo dỡng theo thời gian đợc thay chu kỳ chẩn đoán phơng pháp bảo dỡng theo tình trạng, sửa chữa mà có chẩn đoán giám sát đợc thực theo chu kỳ sửa chữa theo tình trạng Hệ thống bảo dỡng theo thời gian Thời điểm sửa chữa theo lịch Thời điểm kỹ s CDT yêu câù sửa chữa Hệ thống bảo dỡng theo tình trạng Thời gian Điểm giám sát mức dao động theo chu kú H háng Thùc hiƯn sưa ch÷a1