Vibration Project Presentation

1. Vibration Project Presentation Vibration of Pump

2. Pump vibration problem

3. Misalignment

4. Misalignment (การเยื้องศูนย์) • แกนหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งต่อเข้ากับเพลาของเครื่องจักรกลหมุนจะต้องเชื่อมต่อกันเป็นแนวตรง และได้ระดับต่อกัน เรียกว่า “Alignment” • หากทั้ง 2 ส่วนเกิดการเยื้องศูนย์ หรือที่เรียกว่า Misalignment ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อทั้งระบบได้

5. ประเภทของ Misalignment • ปลายเพลาเคลื่อนในแนวแกน • (End float) • การบิดตัวรอบแกนเพลา • (Torsional flex) • การเยื้องศูนย์เชิงมุม  (Angular Misalignment) • การเยื้องศูนย์แนวขนาน   (Parallel Alignment)

6. สาเหตุการเกิด • การติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง หรือการสะสมของความคลาดเคลื่อนในระหว่างการประกอบชอ้นส่วนต่างๆเข้าด้วยกัน • การสึกหรอของตลับลูกปืน • การขยายตัวหรือหดตัว อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ • การโก่งงอของเพลา • แรงกระแทก • ความสั่นสะเทือน

7. ลักษณะการสั่น

8. ผลกระทบ • ทําให้อายุการใช้งานส้ันเกินควร • เกิดการเสียกําลังโดยสูญเปล่า • เครื่องจักรทํางานหนักมากเกินไป • เครื่องจักรมักชำรุดง่าย • กินไฟฟ้า

9. การป้องกัน การเยื้องศูนย์ ยากต่อการสังเกต เพราะหน่วยวัดค่าเยื้องศูนย์อยู่ในระดับ10-1 ถึง10-3 มิลลิเมตร ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า • ใช้โปรแกรม Preventive maintenance หรือ Condition based maintenance ซึ่งได้บรรจุรายการตรวจวัดการเยื้องศูนย์ไว้ด้วย ทั้งนี้ รายละเอียดและระยะห่างของการตรวจวัดแต่ละครั้ง ขึ้นอยู่กับลักษณะของการงาน ประเภทเครื่องจักร และชั่วโมงการทำงาน • การเลือกใช้อุปกรณ์ที่เหมาะสม และการติดตั้งที่ถูกต้อง สามารถช่วยยืดระยะเวลาในการเกิดการเยื้องศูนย์ได้อีกด้วย

10. Laser Alignment เครื่องมือการหาระนาบเพลา • Jack Lambleyเห็นว่าการแก้ไขAlignment แบบเดิมนั้นยุ่งยากเขาจึงทดลอง Laser Alignment ซึ่งเขามองว่าแม่นยำกว่าถึง 10 เท่า • คำนวณหาค่าใช้จ่าย แล้วพบว่าค่าลงทุนนั้นคุ้ม • ความต้องการโดยปกติ: 27 kW/pump* 8760 hrs/ปี *$0.1/kWh*1,000 pumps*0.01 = $236,520/ ปี ด้วย1,000 pumps ที่ใช้ Laser ประหยัดเงิน = $.25ล้าน/ปี

11. Cavitation

12. คือ ปรากฏการณ์การเกิดโพรงไอ เป็นปรากฏการณ์ในการเปลี่ยนสถานะของน้ำจากของเหลวเป็นไอเนื่องมาจากเมื่อน้ำไหลผ่านส่วนต่างๆของปั้ม

13. ปัจจัยการเกิดคาวิเทชั่นปัจจัยการเกิดคาวิเทชั่น • อุณหภูมิของของไหล • ความแตกต่างของแรงดันทางรับกับทางจ่าย • ค่าNPSHA >NPSHR

14. ค่าสมรรถภาพของเครื่องสูบค่าสมรรถภาพของเครื่องสูบ • ค่าที่แสดงถึงการสูญเสียแรงดันที่เกิดขึ้นภายในเครื่องสูบ ถ้าแรงดันที่นำเข้าไปมีค่าต่ำเกินกว่าแรงดันการระเหยเป็นไอ จะทำให้เกิดโพรงอากาศในของเหลวขึ้นในเครื่องสูบ ทำให้มีเสียงดังซึ่งก็คือการเกิดคาวิเทชั่นและทำให้เครื่องหยุดทำงานในเครื่องสูบทุกเครื่องจะมีการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสมรรถภาพการดูดของเครื่องสูบที่ต้องการ(NPSHR)

15. ค่าสมรรถภาพของเครื่องสูบค่าสมรรถภาพของเครื่องสูบ

16. ลักษณะความเสียหาย

17. ลักษณะความเสียหาย

18. ลักษณะความเสียหาย

19. แนวทางการแก้ไข • ค่า NPSHR น้อย • หลีกเลี่ยงสิ่งที่ขวางทางเดินของของไหลเข้าทางท่อดูด • ท่อทางดูดควรมีความยาวกว่า 6 เมตร • ตรวจสอบการรั่วซึมทางท่อดูด • ตรวจสอบความหนืดของของไหล

20. Rotating unbalanced mass

21. เมื่อมีความไม่สมมาตร (unbalance) ในระบบและมีการหมุนจะทำให้ระบบเกิดการสั่นได้ ซึ่งสามารถอธิบายได้จาก จะเห็นว่าระบบมีการสั่นที่ ωd = ωn(1 - Ϛ2) 1/2

22. ประเภทของ unbalance Static Unbalance – เกิดจากการที่ Inertia Axis เลื่อนออกไปจาก Rotating Axis โดยที่ยังมีลักษณะขนานกันซึ่งอาจเกิดจากการที่จุด C.G. เยื้องออกไปจากจุดศูนย์กลาง

23. การตรวจสอบ static unbalance สามารถทำได้โดยการนำ shaft ที่หมุนไปวางบน support จะพบว่าด้านที่หนักกว่าจะหมุนลงด้านล่าง

24. การแก้ไข สามารถทำได้โดยการเพิ่มมวลเข้าไปในฝั่งตรงข้ามกับที่มี unbalanced mass โดยจะต้องมีขนาดเท่ากัน หรืออาจใช้วิธีนำวัสดุบริเวณที่มี unbalanced mass ออกเพื่อให้เกิดความสมมาตร

25. Dynamic Unbalance – คือการที่ระบบมีระนาบ ที่เกิด unbalance มากกว่า 1 ระนาบ ซึ่งอาจมีขนาดและมุมเท่ากันหรือต่างกันก็ได้ ซึ่งจะทำให้ inertia axis ไม่อยู่ในแนว rotating axis และมีแรงคู่ควบไม่สมดุล โดยจะเกิดขึ้นได้เมื่อส่วนที่มีการหมุน (rotating part) มีความยาวในแนวแกนเมื่อเทียบกับเส้นผ่านศูนย์กลาง

26. การแก้ไขปัญหา dynamic unbalance สามารถทำได้ด้วยการเพิ่มน้ำหนักให้เกิดแรงคู่ควบในขนาดเท่ากันและทิศทางตรงกันข้ามหรืออาจใช้วิธีลดวัสดุลงเพื่อไม่ให้เกิดแรงคู่ควบ หากต้องการใช้งานเครื่องมือที่หมุนด้วยความเร็วรอบต่ำการแก้ไข static unbalance อย่างเดียวก็สามารถทำให้ใช้งานได้ตามปกติ แต่หากต้องการใช้งานที่ความเร็วรอบสูงจะมีความจำเป็นอย่างยิ่งในการแก้ไข dynamic unbalance ด้วยมิฉะนั้นจะทำให้เกิดการสั่นอย่างรุนแรงได้

27. Balancing Machine Balancing machine เป็นเครื่องที่ช่วยตรวจสอบสถานที่และขนาดของ unbalanced mass บนชิ้นส่วนหมุน เครื่องมือนี้จะหมุนชิ้นส่วนหมุนบนชุดสปริงและแบริ่ง unbalance จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วนหมุนจากนั้น Balancing machine จะวัดขนาดและมุมแล้วจึงคำนวณตำแหน่งและขนาดของ unbalanceออกมา

28. Vibration Monitoring

29. Vibration Measurement หน่วยที่ใช้ในการวัดการสั่นสะเทือนจะแบ่งออกเป็น 3 แบบ • การวัดระยะทางของการสั่นสะเทือน (Displacement) • ส่วนมากจะใช้กับการเคลื่อนที่ที่มีความเร็วรอบต่ำ ๆ ที่ไม่เกิน 1200 รอบ/นาทีหรือ 20Hz • การวัดความเร็ว (Velocity) • ในการวัดความเร็วเรามักจะวัดแบบ RMS เป็นการวัดการสั่นสะเทือนที่มีความถี่ระหว่าง 20Hz -1,000Hz  • การวัดอัตราเร่ง (Acceleration) • ในการวัดการสั่นสะเทือนที่ความถี่สูงคือตั้งแต่ 10,000 Hz ขึ้นไป

30. วิธีการและรายละเอียดในการวัดการสั่นสะเทือนของเครื่องจักรวิธีการและรายละเอียดในการวัดการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร (Vibration measurement Method) การวัดการสั่นสะเทือนใน 3 แนววัด จุดวัดในแนวแกน (Axial, A)  - ความไม่สมดุล - การแกว่งของเพลา 2. จุดวัดในแนวรัศมี (Radius) ที่เป็นแนวนอน (Horizontal, H)  - การหลุดหลวมของอุปกรณ์จับยึดและการยึดฐาน - การสึกหรอของแบริ่ง และ บูซรองรับการหมุน 3. จุดวัดในแนวรัศมี (Radius) ที่เป็นแนวตั้ง (Vertical, V)  - เพลาคดงอของเพลา - การไม่ได้ศูนย์ระหว่างข้อต่อหรือคัปปริ้ง

31. เครื่องวัดการสั่นสะเทือน (Vibration monitoring) • การวัดแบบ Proximity monitoring • อุปกรณ์ในการวัดเพื่อตรวจสอบค่าสั่นสะเทือนรวม(Overall) ตลอดเวลา • บ่งบอกถึงระดับความปลอดภัยของเครื่องจักรตามค่ามาตรฐาน ISO 2372 และ มาตรฐาน ISO10816

32. ค่ามาตรฐานและเกณฑ์ในการพิจารณาค่าการสั่นสะเทือน (Standard and Judgment)

33. การวัดแบบ Seismic monitoring • อุปกรณ์วัดการสั่นสะเทือนสามารถตรวจสอบได้ 2 ลักษณะ • 1. Overall วัดความสั่นสะเทือนโดยรวมตามการเปลี่ยนแปลงเวลานั้นๆ • 2. Spectrum แสดงการวัดระดับการสั่นสะเทือนและความถี่ โดยความถี่ และ ระดับที่เกิดขึ้นสามารถนำมาวิเคราะห์สาเหตุความผิดปกติที่เกิดขึ้น

34. การวิเคราะห์ Vibration Spectrum Unbalance Bent Shaft Pump and Motor Misalignment (Angular)

35. การวิเคราะห์ Vibration Spectrum Pump and Motor Misalignment (Parallel) Blade pass or Vane pass ไม่เหมาะสม Flow turbulence Cavitation

36. ตัวอย่างการคำนวณ • A pipe carrying steam through a section of a factory vibrates violently when the driving pump hits a speed of 232 rpm. In an attempt to design an absorber, a trial 1 kg absorber tuned to 232 rpm was attached. By changing the pump speed, it was found that the pipe-absorber system has a resonance at 198 rpm. Redesign the absorber so that the natural frequencies are less than 160 rpm and more than 320 rpm.

37. เดิม Absorber 1 kg ,= = 1 1 kg 2 dof=198 rpm =0.7284 แทนใน -[1+(1-)]+1=0 …(1) -[1+(1-)]+1=0 ==10 kg

38. ต้องการ 160 rpm, 320 rpm คิดที่ 160 rpm = 0.4756 1 แทนค่าในสมการ (1) จะได้ คิดที่ 320 rpm = 1.9025 1 แทนค่าในสมการ (1) จะได้ เราต้องการช่วงการทำงาน 160 rpm, 320 rpm ดังนั้นเราจึงเลือก = 5.782 kg =rad/s = = =3412.9 N/m