Diagnostica delle vibrazioni eccessive nei macchinari rotativi: albero delle decisioni dall'analisi dello spettro alla causa radice

1. Descrizione dei problemi e campo di applicazione

Questo manuale diagnostico riguarda le vibrazioni eccessive nei macchinari rotativi, tra cui pompe, compressori, ventilatori e generatori. Le vibrazioni possono essere critiche, causando guasti al macchinario, danni ai cuscinetti o pericoli per il personale. È necessario identificare la causa radice — squilibrio, allineamento scorretto, difetto del cuscinetto o risonanza.

2. Misure preventive di sicurezza

Disattivare l'alimentazione elettrica e eseguire la procedura di blocco/etichettatura prima di eseguire qualsiasi azione diagnostica.
Utilizzare dispositivi di protezione individuale: guanti, occhiali, caschi protettivi.
Verificare la presenza di tensioni energetiche accumulate nei circuiti elettrici.

3. Strumenti diagnostici necessari

4. Valutazione iniziale: checklist

5. Schema diagnostico sistematico

1. Misurare il livello di vibrazione nell'intervallo appropriato (0–100 mm/s).
1. Se il livello di vibrazione supera 4,5 mm/s — esegui l'analisi dello spettro.
2. Se il livello di vibrazione non supera 4,5 mm/s — verificare lo stato dei cuscinetti.
2. Esegui l'analisi dello spettro di vibrazione.
1. Se sono rilevate armoniche alla frequenza di rotazione — ritorna all'instabilità.
2. Se armoniche a frequenza 2×rotazione — ritorna all'allineamento errato.
3. Se armoniche alla frequenza del cuscinetto — ritorna al difetto del cuscinetto.
4. Se le armoniche alla frequenza di risonanza — torna alla risonanza.
3. Eseguire la termografia.
1. Se viene rilevato il surriscaldamento dei cuscinetti - si torna al difetto del cuscinetto.
2. Se viene rilevato surriscaldamento dell'anello — ritorna all'instabilità.
4. Controllare i collegamenti elettrici.
1. Se viene rilevato un'infiltrazione o un'interruzione, si torna ai problemi elettrici.

6. Matrice delle cause di vibrazione

7. Analisi delle cause radice

7.1 Diseguaglianza

L'inerzia non equilibrata si verifica a causa di un'incorporazione non uniforme della massa sull'elemento rotante. Questo provoca vibrazioni alla frequenza di rotazione. Per confermare eseguire un'analisi dello spettro. Se si rilevano armoniche alla frequenza di rotazione, si può considerare che il problema sia dovuto all'inerzia non equilibrata. Se l'inerzia non equilibrata non viene corretta, potrebbe verificarsi un danneggiamento dei cuscinetti o del bordo.

7.2 Allineamento errato

L'inerzia non corretta si verifica quando gli assi degli elementi rotanti non sono allineati. Questo provoca vibrazioni a frequenza 2×di rotazione. Per confermare eseguire un'analisi dello spettro. Se si rilevano armoniche a frequenza 2×di rotazione, si può considerare che il problema sia dovuto all'inerzia non corretta. Se l'inerzia non viene corretta, può verificarsi un danneggiamento dei cuscinetti o della corona.

7.3 Defetto del cuscinetto

Il difetto del cuscinetto può verificarsi a causa dell'usura, mancanza di lubrificazione o perdita di olio. Questo provoca vibrazioni alla frequenza del cuscinetto. Per confermare eseguire una termografia. Se si rileva un surriscaldamento dei cuscinetti, si può considerare che il problema sia dovuto al difetto del cuscinetto. Se il difetto del cuscinetto non viene corretto, può verificarsi un danno all'anello o al meccanismo.

7.4 Risonanza

Il risonanza si verifica quando la frequenza di vibrazione coincide con la frequenza naturale del sistema. Questo porta ad un considerevole aumento dell'ampiezza delle vibrazioni. Per confermare eseguire un'analisi dello spettro. Se si rilevano armoniche alla frequenza di risonanza, si può considerare che il problema sia dovuto alla risonanza. Se la risonanza non viene corretta, può verificarsi un danneggiamento del bordo o del meccanismo.

8. Procedura passo dopo passo per la correzione

8.1 Diseguaglianza

1. Esegui l'equilibratura dell'elemento rotante utilizzando l'apparecchio di equilibratura.
2. Posizionare il peso sull'elemento rotante nei punti indicati dal dispositivo di bilanciamento.
3. Verificare il livello di vibrazione dopo il bilanciamento. Se la vibrazione si è ridotta a 4,5 mm/s, considerare il problema risolto.

8.2 Allineamento errato

1. Eseguire l'allineamento degli elementi rotativi utilizzando l'apparecchio di allineamento.
2. Impostare l'allineamento degli assi nei punti definiti dall'apparecchio di allineamento.
3. Verificare il livello di vibrazione dopo l'allineamento. Se la vibrazione si è ridotta a 4,5 mm/s, considerare il problema risolto.

8.3 Defetto del cuscinetto

1. Disattivare l'alimentazione elettrica e eseguire la procedura di blocco/etichettatura.
2. Rimuova il cuscinetto e verifichi la sua assenza di usura, perdita di olio o danni.
3. Installare il nuovo cuscinetto e eseguire l'allineamento.
4. Verificare il livello di vibrazione dopo l'installazione del nuovo cuscinetto. Se la vibrazione si è ridotta a 4,5 mm/s, considerare il problema risolto.

8.4 Risonanza

1. Determinare la frequenza naturale del sistema tramite l'analisi dello spettro.
2. Modificate la frequenza di rotazione dell'elemento rotante per evitare il risonanza.
3. Verificare il livello di vibrazione dopo la modifica della frequenza di rotazione. Se la vibrazione si è ridotta a 4,5 mm/s, considerare il problema risolto.

9. Metodi di prevenzione

10. Parti e componenti

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11. Riferimenti

• ISO 10816:1995 — Vibrazione — Misurazione e valutazione della vibrazione delle macchine
• EN 60034-16:2001 — Vibrazione di motori elettrici a motore rotativo
• DSTU 3167-97 — Vibrazione dell'attrezzatura rotante
• Catalogo dei documenti tecnici UNITEC-D