Fluke 805FC w diagnostyce silników elektrycznych

1. S
ilniki elektryczne w wielu zakładach
przemysłowych są często wpisane
na listę maszyn krytycznych dla całe-
go procesu produkcyjnego. Ich awaria nie-
jednokrotnie wiąże się z przestojem całego
zakładu. Dodatkowo, ze względu na swój
charakter pracy, urządzenia te są szczegól-
nie narażone na destrukcyjny wpływ wi-
bracji. W związku z tym, począwszy od do-
boru poprzez eksploatację wymagają one
dużej uwagi. Niezależnie od typu silnika,
pewne metody pomiarów komplementar-
nych, takich jak pomiar wielkości elek-
trycznych oraz nieelektrycznych, mogą zo-
stać wykorzystane w celu wyznaczenia
punktu na krzywej życia silnika i jego kom-
ponentów. W przypadku wielkości nie-
elektrycznych, dwa najistotniejsze parame-
try to temperatura oraz wibracje. Więk-
szość maszyn wirujących generuje pewną
ilość ciepła oraz poziomów wibracji pod-
czas normalnego stanu pracy, natomiast
wszelkie zarejestrowane odchyłki od nor-
malnych zakresów tych parametrów po-
zwalają natychmiast zidentyfikować wystę-
pujące problemy.
Pomiary wibracji
W przeszłości w wielu zakładach prze-
mysłowych stosowano metodę, w której
specjalista utrzymania ruchu bezpośrednio
przysłuchiwał się pracy silnika, np. poprzez
specjalny metalowy pręt przenoszący drga-
nia. Sposób ten, ze względu na niedosko-
nałość ludzkich receptorów, jest jednak
niedokładny i nieskuteczny. Częstotliwo-
ści, które jest w stanie usłyszeć człowiek,
zawierają się w przedziale od 20 Hz do 20
kHz, a wibracje towarzyszące pracy ma-
szyn często wykraczają poza ten zakres.
Aby efektywnie zrealizować pomiary, ko-
nieczne jest zastosowanie wyspecjalizowa-
nych przyrządów, dedykowanych do prze-
prowadzenia danego testu.
Przy przeprowadzaniu badań przy po-
mocy odpowiednich urządzeń należy
uwzględnić dwa istotne aspekty. Przyrzą-
dy do pomiarów wibracji nie są w stanie
zdiagnozować maszyny natychmiast
po dokonaniu pierwszego pomiaru. Jedno-
razowy test nie odzwierciedla rzeczywiste-
go stanu silnika. Pomiary powinny być
przeprowadzane w sposób regularny, tj.
raz na tydzień, raz na dwa tygodnie, raz
w miesiącu.
W niektórych przypadkach pomiar sa-
mych wibracji jest niewystarczający i wy-
maga wsparcia dodatkowym badaniem,
zapewniającym poszerzoną informację.
Tego rodzaju pomiarem komplementar-
nym może być sprawdzenie temperatury
na powierzchni maszyny.
Tester wibracji Fluke 805FC
Urządzeniem służącym do badania po-
ziomu wibracji jest tester Fluke 805FC.
Przykład I
Przykład danych pomiarowych pozyska-
nych z przyrządu pokazuje rysunek 1. Wy-
soki poziom ogólnego poziomu wibracji
(2,22 m/s) oraz wysoka wartość CF+ (= 6)
pozwalają wyciągnąć wniosek o potencjal-
nym problemie z łożyskiem. Na ogół łoży-
ska w dobrej kondycji charakteryzują się
wartością CF+ niewiększą lub równą 3.
W przypadku pomiaru ogólnego poziomu
wibracji należy również uwzględnić pasmo
pomiarowe urządzenia dla tego rodzaju
badań, które znajduje się w przedziale
od 10 Hz do 1 kHz. Należy mieć na uwa-
dze, że w tym zakresie przyrząd może rów-
nież uwzględnić drgania o niskich często-
sierpień 2017
p o m i a r y w i b r a c j i – t e s t e r F l u k e 8 0 5 F C
46
46
Pomiary wibracji
– tester Fluke 805FC
W przypadku wibracji występujących w przemyśle można rozróżnić te, które są pożądane i wy-
konują użyteczną pracę (np. myjki ultradźwiękowe czy podajniki wibracyjne), jak i oddziałują-
ce negatywnie – powodujące hałas, zużycie czy nawet mogące doprowadzić do uszkodzenia
urządzeń i maszyn. Kontrola wibracji i ich wpływu na stan maszyny jest możliwa przy pomocy
odpowiednich przyrządów, jak tester wibracji Fluke 805FC z oferty firmy Eltron.
Karol Bielecki
Rys. 1. Przykład danych pomiarowych pozyskanych z przyrządu Fluke 805FC

2. p o m i a r y w i b r a c j i – t e s t e r F l u k e 8 0 5 F C
47
47
tliwościach pochodzące od maszyn i urzą-
dzeń zainstalowanych w najbliższym oto-
czeniu badanego silnika. Pomiar CF+ do-
konywany jest w znacznie wyższym prze-
dziale częstotliwości (4-20 kHz).
Aby ułatwić badanie, Fluke 805FC po-
siada zaimplementowany sensor siły przy-
łożenia instrumentu pomiarowego do sil-
nika. Zbyt mocne, jak i zbyt słabe jego
przyłożenie zostanie wskazane poprzez za-
palenie się czerwonej diody LED znajdują-
cej się w dolnej części przyrządu. W przy-
padku, gdy siła docisku będzie odpowied-
nia, a czas przyłożenia urządzenia do silni-
ka wystarczająco długi (sam pomiar zaj-
muje nie dłużej niż 5 sekund), wówczas
dioda zaświeci kolorem zielonym.
Po naciśnięciu przycisku save dane po-
miarowe zostaną zapisane w pamięci we-
wnętrznej urządzenia oraz, w przypadku
połączenia z aplikacją Fluke Connect, rów-
nież w niej. Do przyrządu dołączony jest
również plik w formacie excel z zaimple-
mentowanym makrem, które automatycz-
nie nakreśla trendy w przypadku pomia-
rów dokonywanych w dłuższym przedzia-
le czasu, a przede wszystkim umożliwia po-
równanie pomiarów z normą ISO10418
dotyczącą wibracji maszyn wirujących.
Wykorzystując kamerę termowizyjną
podczas pomiaru uzupełniającego stwier-
dzono bardzo wysoką temperaturę tuż
przy tarczy łożyskowej silnika, co potwier-
dziło wcześniejsze przypuszczenia na te-
mat uszkodzonego łożyska. Podobnie jak
w przypadku pomiarów wibracji, pomiar
termowizyjny może być również przypisa-
ny do wcześniej zdefiniowanego w aplika-
cji silnika (Fluke Connect).
Przykład II
Kolejny przykład badania został pokaza-
ny w tabeli 1. Silnik A pracuje ze znacznie
niższą temperaturą niż silnik B, który nie
posiada dodatkowego chłodzenia mecha-
nicznego. Silnik B to specjalistyczna kon-
strukcja przystosowana do napędu wenty-
latorów w piecach służących do obróbki
cieplnej. Analizując dane można zauważyć,
że silnik A w tej samej aplikacji posiada
znacznie wyższy poziom wibracji w po-
równaniu do silnika B. Problem w tym
szczególnym wypadku leżał po stronie sil-
nika A, w którym łożyska zużyły się na
skutek niewyważenia wentylatora sprzę-
gniętego z wałem. Ten przykład wskazuje
także, że przed dokonaniem pomiarów
warto dokonać analizy konstrukcji silnika
(rodzaj wentylacji, sposób pracy: pionowa,
pozioma, typ łożysk, klasa izolacji, rodzaj
maszyny napędzanej przez silnik), co po-
może wyciągnąć właściwe wnioski.
Gromadzenie danych
W przypadku pomiarów z wykorzysta-
niem wielu urządzeń pomiarowych czę-
stym problemem jest kwestia gromadzenia
danych. Podczas tworzenia bazy danych
na dysku twardym w komputerze częstą
przeciwnością jest np. brak odpowiednich
sterowników. W dużych firmach akwizy-
cja wyników pomiarów do systemu może
wymagać dużych nakładów oraz interwen-
cji działu IT.
Fluke Connect
Ułatwieniem jest możliwość gromadze-
nia danych z wykorzystaniem nowych
technologii, takich jak urządzenia mobile
i chmura danych. Tester ogólnego pozio-
mu wibracji Fluke 805FC, jak i wszystkie
kamery termowizyjne znajdujące się
w portfolio Fluke, jest wyposażony w bez-
przewodową komunikację (Bluetooth,
WiFi) ze smartfonem lub tabletem z zain-
stalowaną aplikacją Fluke Connect.
Rys. 2. Do ujednolicenia u ułatwienia komunikacji pomiędzy różnymi przyrządami Fluke służy apli-
kacja Fluke Connect oferująca szereg funkcjonalności
Tabela 1. Przykład badania przyrządem Fluke 805FC
ze wsparciem pomiarem temperatury
Silnik A Silnik B

3. Program Fluke Connect został pomyśla-
ny jako swego rodzaju hub, pozwalający
na komunikację pomiędzy urządzeniami
pomiarowymi oraz chmurą danych
(do jednego konta przypisane są 4 GB
przestrzeni dyskowej). W sieci tej moż-
na zdefiniować i sprametryzować wszyst-
kie urządzenia zainstalowane w zakładzie
poddawane diagnostyce. Aplikacja daje
również możliwość automatycznego two-
rzenia trendów, a ponadto pozwala na eks-
port danych do formatu excel. Klika funk-
cji oprogramowania zostało także wspo-
mnianych w przykładach badań testerem
Fluke 805FC.
Jedną z ważnych funkcjonalności Fluke
Connect jest możliwość przyporządkowa-
nia alarmów (rys. 3) do konkretnego ro-
dzaju urządzenia. Dla przykładu może być
to alarm spowodowany zbyt wysoką tem-
peraturą zmierzoną z wykorzystaniem ka-
mery termowizyjnej. Gdy temperatura
przekroczy wcześniej ustalony próg, ope-
rator otrzyma wiadomość e-mail lub ko-
munikat pop-up wyświetlający się na ekra-
nie urządzenia mobilnego.
Przygotowanie pomiarów
Przed przystąpieniem do wykonywania
regularnych pomiarów z wykorzystaniem
przyrządu Fluke 805FC warto ustalić fi-
zyczne punkty pomiarowe na powierzch-
ni silnika. Przyjęte raz punkty pomiarowe
nie powinny być zmieniane podczas póź-
niejszych pomiarów. Jak pokazano w tabe-
li 2, poziomy wibracji zmierzone z wyko-
rzystaniem Fluke 805FC pokazują znaczne
różnice pomiędzy dwiema osiami. Dobrą
praktyką jest przyjęcie punktów pomiaro-
wych jak najbliżej tarczy łożyskowej. Apli-
kacja Fluke Connect umożliwia ustalenie
punktów pomiarowych (test point) po-
przez ich nazwanie oraz dodanie zdjęcia
(rys. 4). Częstym błędem w przygotowaniu
pomiarów jest obranie punktów pomiaro-
wych na osłonie wentylatora. Osłona czę-
sto posiada całkowicie inne częstotliwości
drgań, co może spowodować błędną ana-
lizę wyników.
Zewnętrzny sensor
W niektórych przypadkach silniki elek-
tryczne mogą być ulokowane w trudno do-
stępnych miejscach. Przykładem może być
silnik napędzający wentylator, znajdujący
się trzy metry nad poziomem podłogi. Eks-
tremalną sytuacją jest np. silnik służący
do napędu walcarki w hucie. Do Flu-
ke 805FC można podłączyć dodatkowy
sensor (akcelerometr) z mocowaniem ma-
gnetycznym. W portfolio Fluke można
sierpień 2017
p o m i a r y w i b r a c j i – t e s t e r F l u k e 8 0 5 F C
48
48
Tabela 2. Różnice poziomów wibracji wynikające
z różnych punktów przyłożenia przyrządu
Osiowa Tangencjalna
Rys. 3. Jedną z ważnych funkcjonalności Fluke
Connect jest możliwość przyporządkowania alar-
mów do konkretnego rodzaju urządzenia
Rys. 4. Aplikacja Fluke Connect umożliwia usta-
lenie punktów pomiarowych poprzez ich nazwa-
nie oraz dodanie zdjęcia

4. znaleźć tego typu sensor o oznaczeniu Flu-
ke 805EX (rys. 5), choć może być tu również
wykorzystany dowolny sensor o czułości za-
wierającej się w przedziale 80-120 mV/g.
Przy wykorzystaniu zewnętrznego senso-
ra badanie jest ograniczone tylko do ogólne-
go poziomu wibracji. Dzieje się tak, ponie-
waż mocowanie magnetyczne jest swoistym
tłumikiem drgań, który powoduje ograni-
czenie pasma pomiarowego urządzenia.
W związku z powyższym pomiar CF+, któ-
ry jest realizowany na wysokich częstotliwo-
ściach, jest – w przypadku użycia zewnętrz-
nego sensora – automatycznie wyłączany.
Karol Bielecki
Autor jest pracownikiem
firmy Eltron
p o m i a r y w i b r a c j i – t e s t e r F l u k e 8 0 5 F C
49
49
Rys. 5. Do badania wibracji w trudno dostępnych miejscach można wykorzystać zewnętrzny sensor
ELTRON
Pl. Wolności 7b,
50‐071 Wrocław
tel. 664 331 669
fax (71) 343 96 64
e‐mail: ...........
www.eltron.pl;
www.sklep.eltron.pl
R E K L A M A