Na czym polega analiza modalna w diagnostyce maszyn?

W dobie intensywnego rozwoju przemysłu, analiza modalna staje się niezastąpionym narzędziem w diagnostyce maszyn. Pozwala ona na identyfikację drgań, które mogą prowadzić do uszkodzeń i awarii, a tym samym zwiększa efektywność i bezpieczeństwo pracy. Zapraszamy do artykułu, w którym przybliżamy tę innowacyjną metodę oraz jej praktyczne zastosowania.

Analiza modalna – co to jest?

Analiza modalna to zaawansowana metoda badania drgań, która pozwala na identyfikację i opis charakterystycznych właściwości dynamicznych obiektów mechanicznych. W kontekście diagnostyki maszyn, analiza ta umożliwia wykrywanie potencjalnych problemów związanych z drganiami, które mogą prowadzić do przedwczesnego zużycia czy uszkodzeń elementów konstrukcji. Dzięki analizie modalnej, inżynierowie mogą precyzyjnie określić przyczyny niekorzystnych drgań oraz zaproponować skuteczne rozwiązania mające na celu ich eliminację. Podczas badań wykorzystywane są czujniki drgań, w tym specjalistyczne czujniki piezoelektryczne.

Zasada działania analizy modalnej

Podstawą analizy modalnej jest badanie odpowiedzi obiektu na wymuszenie zewnętrzne, takie jak siły mechaniczne, termiczne czy akustyczne. W trakcie badań mierzone są przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia drgań w różnych punktach konstrukcji. Następnie, na podstawie zebranych danych, wyznaczane są tzw. częstotliwości własne oraz kształty drgań własnych (mody drgań), które stanowią charakterystyczne właściwości dynamiczne badanego obiektu.

Praktyczne zastosowania analizy modalnej

Analiza modalna znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle, a jej efektywność potwierdzają liczne sukcesy w dziedzinie diagnostyki maszyn. Oto niektóre z nich.

• Diagnostyka wirników turbin i silników. W przypadku wirników turbin czy silników, analiza modalna pozwala na wykrycie problemów związanych z niewłaściwym wyważeniem czy nieprawidłowym ustawieniem łożysk. Dzięki temu możliwe jest zapobieganie awariom oraz przedłużenie żywotności tych kluczowych elementów maszyn.

• Badanie mostów i konstrukcji stalowych. W sektorze budowlanym analiza modalna jest wykorzystywana do oceny stanu technicznego mostów czy konstrukcji stalowych. Pozwala ona na identyfikację miejsc o podwyższonym ryzyku wystąpienia uszkodzeń, co umożliwia wdrożenie odpowiednich działań prewencyjnych.

• Optymalizacja konstrukcji maszyn. Analiza modalna jest również niezastąpionym narzędziem w procesie projektowania nowych maszyn. Dzięki niej inżynierowie mogą zoptymalizować konstrukcję pod kątem minimalizacji drgań oraz zwiększenia wytrzymałości i żywotności urządzeń. Badaniom poddawane są m.in. wentylatory, przekładnie mechaniczne, generatory elektryczne itd.

Podsumowując, analiza modalna to niezwykle efektywna metoda diagnostyczna, która pozwala na identyfikację i eliminację problemów związanych z drganiami w różnych rodzajach maszyn i konstrukcji. Narzędzia takie jak system SCADAS firmy Siemens są kluczowe w realizacji analiz modalnych, umożliwiając inżynierom przeprowadzanie zaawansowanych badań dynamicznych i skuteczne eliminowanie problemów związanych z drganiami. Dzięki zintegrowanym zaawansowanym algorytmom analizy modalnej, system SCADAS umożliwia precyzyjne określenie częstotliwości drgań własnych obiektów, ich postaci oraz współczynnika tłumienia.