Diagnostyka wibroakustyczna w predykcyjnej konserwacji sprężarki śrubowej

Sprężarka śrubowa jest kluczowym elementem wielu procesów przemysłowych – zapewnia stabilne i wydajne źródło sprężonego powietrza, niezbędnego m.in. w sektorze motoryzacyjnym, spożywczym, farmaceutycznym czy elektronicznym. Wysoka niezawodność urządzenia przekłada się na efektywność całej linii produkcyjnej oraz zmniejszenie kosztów przestojów. Aby sprężarka śrubowa mogła pracować w sposób optymalny, niezbędne jest wdrożenie odpowiednich metod konserwacji i diagnostyki. W ostatnich latach dużą popularność zyskała diagnostyka wibroakustyczna, która stanowi istotny element predykcyjnej konserwacji.

W poniższym artykule omówimy, czym jest diagnostyka wibroakustyczna, jak przebiega proces pomiarów i analizy oraz dlaczego ma tak duże znaczenie w minimalizowaniu awarii i przedłużaniu żywotności sprężarek śrubowych. Dzięki temu dowiesz się, jak usprawnić utrzymanie ruchu i ograniczyć koszty eksploatacji.

Czym jest diagnostyka wibroakustyczna sprężarek śrubowych?

Diagnostyka wibroakustyczna polega na rejestrowaniu i analizie sygnałów drgań oraz hałasu generowanych przez pracujące urządzenie. W przypadku maszyn takich jak sprężarka śrubowa, istotne jest śledzenie wibracji na elementach mechanicznych (łożyska, wały, przekładnie, obudowy) oraz emitowanego dźwięku.

Główne elementy w diagnostyce wibroakustycznej

  1. Czujniki drgań (akcelerometry) – montowane najczęściej w miejscach krytycznych, np. w pobliżu łożysk i na obudowach, w celu rejestracji zmian przyspieszeń.
  2. Mikrofony pomiarowe – służą do zbierania sygnałów akustycznych, co pozwala na ocenę poziomu hałasu i identyfikację anomalii w działaniu sprężarki śrubowej.
  3. Rejestratory i analizatory – specjalistyczne urządzenia elektroniczne lub oprogramowanie komputerowe, umożliwiające zapis oraz obróbkę sygnałów wibroakustycznych w czasie rzeczywistym lub offline.
  4. Algorytmy analizy sygnałów – zaawansowane metody (np. FFT – Fast Fourier Transform, filtracja pasmowa, analiza korelacyjna), które pozwalają wychwycić charakterystyczne wzorce wibracji wskazujące na konkretne typy uszkodzeń.

Znaczenie wibroakustyki w konserwacji predykcyjnej

Konserwacja predykcyjna (ang. Predictive Maintenance) to strategia polegająca na wykrywaniu wczesnych oznak zużycia lub nieprawidłowości w pracy urządzeń. W przeciwieństwie do konserwacji reaktywnej (naprawa po awarii) czy prewencyjnej (regularna wymiana komponentów niezależnie od stopnia zużycia), predykcyjna konserwacja stawia na optymalne planowanie działań serwisowych.

Zalety konserwacji predykcyjnej sprężarek śrubowych:

  • Minimalizacja przestojów produkcyjnych – wczesne wykrywanie uszkodzeń pozwala na zaplanowanie napraw w dogodnym terminie.
  • Redukcja kosztów eksploatacyjnych – unikanie niepotrzebnych wymian podzespołów, a zarazem zapobieganie poważnym awariom, które mogą generować wysokie koszty naprawy.
  • Wydłużenie żywotności urządzenia – monitorowanie stanu sprężarki śrubowej umożliwia utrzymanie jej w optymalnym reżimie pracy przez długi czas.
  • Bezpieczeństwo i zgodność z przepisami – stabilna praca sprężarki śrubowej to mniejsze ryzyko wypadków oraz spełnienie norm środowiskowych i akustycznych.

Diagnostyka wibroakustyczna jest jednym z fundamentów predykcyjnej konserwacji, ponieważ dostarcza informacji o kondycji poszczególnych elementów mechanicznych w sposób ciągły lub cykliczny (w zależności od wdrożonego systemu).

Jak przebiega proces diagnostyki wibroakustycznej w sprężarce śrubowej?

1. Montaż czujników i przygotowanie do pomiarów

Na początek należy zdefiniować punkty pomiarowe – miejsca, w których drgania i hałas są najlepiej reprezentatywne dla pracy kluczowych elementów sprężarki. Do monitorowania wibracji używa się akcelerometrów mocowanych na obudowach łożysk, wałów lub korpusach sprężarki. Natomiast mikrofony pomiarowe instaluje się w pobliżu wylotu powietrza czy też przy układach wentylacyjnych i chłodzących.

2. Zebranie danych w czasie rzeczywistym lub w trybie okresowym

  • Monitoring ciągły – polega na stałym przekazywaniu sygnałów z czujników do systemu monitorującego (lokalnego lub w chmurze).
  • Pomiary okresowe – operator w określonych odstępach czasu (np. raz na tydzień) gromadzi dane za pomocą przenośnego analizatora.

3. Analiza częstotliwościowa (FFT) i charakterystyka sygnału

Kluczowym etapem jest rozbicie sygnału na składowe częstotliwościowe. Dzięki temu można:

  • Zidentyfikować konkretne pasma związane z pracą łożysk, przekładni czy samych śrub kompresyjnych.
  • Wykryć anomalie (piki, drgania o nietypowej amplitudzie), które wskazują na zużycie elementów lub niewłaściwe warunki pracy.

4. Identyfikacja potencjalnych usterek

Na podstawie porównania bieżących parametrów wibracji i hałasu z bazą danych historycznych (lub z wartościami referencyjnymi) można wskazać:

  • Luz łożyska – charakterystyczne zwiększenie amplitudy w określonych zakresach częstotliwości.
  • Niewłaściwe osiowanie wałów – wibracje niskoczęstotliwościowe połączone z nieprawidłowym rozkładem obciążeń.
  • Zjawiska kawitacji w układzie chłodzenia olejowego – nietypowy szum w zakresie średnich i wysokich częstotliwości.
  • Zbyt wysoki poziom hałasu – sygnał do sprawdzenia stanu tłumików, osłon akustycznych lub jakości oleju.

5. Raportowanie i rekomendacje serwisowe

System analizy wibroakustycznej generuje raporty, w których podaje się:

  • Aktualny stan sprężarki śrubowej – np. “Stan łożysk w normie, nie stwierdzono anomalii” lub “Wykryto nadmierne drgania w paśmie X–Y”.
  • Prognozy żywotności kluczowych elementów – np. łożyska mogą wymagać wymiany w ciągu najbliższych 500 godzin pracy.
  • Zalecenia eksploatacyjne – w tym konieczność kontroli osiowania, wymiany oleju, czyszczenia chłodnicy czy kalibracji zaworów.

Kluczowe korzyści diagnostyki wibroakustycznej dla kompresorów śrubowych

  1. Wzrost niezawodności: Wczesne wykrywanie problemów pozwala uniknąć nagłych awarii i związanych z nimi kosztów postoju.
  2. Zmniejszenie kosztów serwisu: Dokładna lokalizacja usterek ogranicza zakres napraw, a długofalowo – wydłuża czas między kolejnymi interwencjami serwisowymi.
  3. Kontrola jakości produkcji: Stabilne działanie sprężarki śrubowej przekłada się na równomierne zasilanie linii produkcyjnych w sprężone powietrze i poprawę jakości wytwarzanych towarów.
  4. Optymalizacja zużycia energii: Maszyna pracująca w optymalnych warunkach generuje niższe straty energii (m.in. na pokonanie zbędnych oporów).
  5. Poprawa bezpieczeństwa i ergonomii pracy: Mniejsza liczba drgań i ograniczenie hałasu wpływa na poprawę warunków pracy operatorów i obsługi technicznej.

Przykładowe zastosowania i studia przypadków

  • Przemysł spożywczy: W instalacjach o podwyższonych wymaganiach higienicznych diagnostyka wibroakustyczna umożliwia utrzymanie clean roomów w stanie gotowości, eliminując ryzyko zanieczyszczenia powietrza oraz produktów spożywczych.
  • Przemysł farmaceutyczny: Wartościowe szczególnie tam, gdzie wymagana jest stabilność ciśnienia i absolutna czystość powietrza. Każda niestabilność sprężarki śrubowej (związana np. z wahaniem temperatury lub wibracjami łożysk) może wpływać na proces produkcji leków.
  • Przemysł chemiczny: Odpowiednio dobrane metody wibroakustyczne pozwalają na wykrycie nieszczelności w układach pneumatycznych, dzięki czemu można zapobiec utracie cennych lub niebezpiecznych gazów.
  • Duże centra przemysłowe: Często korzystają z wielu sprężarek śrubowych jednocześnie. Systemy wibroakustyczne pozwalają na monitorowanie całej floty i szybką interwencję w przypadku wykrycia nieprawidłowości.

Jak wdrożyć skuteczną diagnostykę wibroakustyczną?

  1. Dobór odpowiedniego sprzętu: Wybór akcelerometrów o właściwej czułości, mikrofonów o odpowiednim zakresie częstotliwości oraz analizatorów sygnału z funkcjami niezbędnymi do wykrywania typowych usterek sprężarek śrubowych.
  2. Szkolenie personelu: Inżynierowie i technicy muszą znać podstawy analizy drgań oraz wiedzieć, jak interpretować wyniki (np. typowe widma FFT dla zużytych łożysk).
  3. Integracja z systemem SCADA/CMMS: Umożliwia automatyczną rejestrację parametrów i generowanie powiadomień o przekroczeniu krytycznych wartości.
  4. Regularne przeglądy i kalibracje: Czujniki wibroakustyczne, jak każde urządzenia pomiarowe, wymagają okresowej weryfikacji, aby zachować dokładność pomiarów.
  5. Analiza trendów: Sam jednorazowy pomiar to za mało – istotne jest prowadzenie rejestru i obserwacja zmian w czasie. Można w ten sposób wychwycić subtelne tendencje wskazujące na stopniowe zużywanie się elementów.

Podsumowanie

Diagnostyka wibroakustyczna stanowi fundament konserwacji predykcyjnej w obszarze sprężarek śrubowych. Pozwala na bieżąco monitorować stan mechaniczny, przewidywać ewentualne usterki oraz efektywnie planować działania serwisowe. Jej wdrożenie przynosi szereg korzyści – od minimalizacji przestojów i redukcji kosztów, po poprawę bezpieczeństwa i jakości produkcji.

Niezależnie od branży, w której działa Twoje przedsiębiorstwo, inwestycja w diagnostykę wibroakustyczną sprężarki śrubowej to krok w stronę nowoczesnego, efektywnego utrzymania ruchu. Sprężarka śrubowa, monitorowana z wykorzystaniem zaawansowanych metod analizy drgań i hałasu, pracuje dłużej, stabilniej i generuje mniejsze koszty eksploatacyjne. Warto więc rozważyć wdrożenie systemu wibroakustycznego jako integralnej części strategii konserwacji predykcyjnej – zwłaszcza w czasach, gdy niezawodność i rentowność procesów produkcyjnych stają się priorytetem w coraz bardziej konkurencyjnym otoczeniu rynkowym.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *