Monitoraggio delle vibrazioni su ventilatori industriali con VibSys®

I ventilatori industriali sono utilizzati nella produzione di energia, nelle industrie di processo, nella produzione manifatturiera, nei servizi per l’edilizia e in altre applicazioni in cui è essenziale un flusso d’aria o un movimento di gas affidabile. A seconda dell’applicazione, i ventilatori possono fornire ventilazione, raffreddamento, aria di combustione, flusso d’aria di processo, scarico o aspirazione delle polveri.

Sebbene i progetti dei ventilatori e le condizioni operative varino notevolmente, essi condividono una sfida comune in termini di affidabilità: il gruppo rotante deve rimanere meccanicamente stabile mentre la richiesta di flusso d’aria, la velocità, il carico e le condizioni di processo possono variare nel tempo. Il degrado meccanico può influire sulla disponibilità del ventilatore e, alla fine, interrompere il processo o il sistema che il ventilatore supporta.

La criticità dei ventilatori varia a seconda dell’applicazione. Alcuni ventilatori funzionano come apparecchiature di supporto con ridondanza disponibile, mentre altri svolgono funzioni che possono limitare direttamente la produzione quando non sono disponibili. Il monitoraggio continuo delle condizioni delle vibrazioni fornisce ai team di manutenzione una maggiore visibilità sui cambiamenti meccanici in atto e aiuta a determinare dove sono necessarie ulteriori analisi o interventi di manutenzione.

La sfida: diversi modelli di ventilatori e condizioni operative mutevoli

I ventilatori industriali sono disponibili in numerose configurazioni meccaniche. I ventilatori centrifughi e assiali movimentano l’aria in modo diverso, mentre i loro sistemi di trasmissione possono essere a cinghia, ad accoppiamento diretto o ad azionamento diretto. Queste differenze influenzano sia il comportamento meccanico sia le posizioni più rilevanti per la misurazione delle vibrazioni.

Le condizioni operative aggiungono un ulteriore livello di complessità. La velocità del ventilatore, il flusso d’aria, la resistenza del sistema, la posizione della serranda, la temperatura e le condizioni di processo possono tutte influenzare il comportamento delle vibrazioni. Nelle applicazioni di processo, la contaminazione o l’accumulo di materiale sulla girante possono modificare gradualmente il bilanciamento del rotore, mentre l’erosione o l’usura possono avere un effetto simile.

Una variazione delle vibrazioni, pertanto, non indica automaticamente un degrado meccanico. Le misurazioni devono essere interpretate nel contesto della configurazione del ventilatore e delle condizioni operative.

Per gli impianti con numerosi ventilatori distribuiti in diverse aree di processo, la copertura del monitoraggio rappresenta una sfida aggiuntiva. I percorsi periodici di misurazione delle vibrazioni forniscono utili istantanee, ma tra un’ispezione e l’altra possono verificarsi cambiamenti meccanici. Aumentare manualmente la frequenza delle misurazioni richiede inoltre tempo aggiuntivo e competenze specifiche in materia di vibrazioni.

Perché il monitoraggio delle vibrazioni è importante per i ventilatori industriali

Molti problemi meccanici rilevanti nei ventilatori industriali si sviluppano progressivamente e influenzano il comportamento delle vibrazioni prima che si verifichi un guasto funzionale. Il deterioramento dei cuscinetti, lo squilibrio del rotore, il gioco meccanico, i problemi legati all’allineamento e la risonanza strutturale possono tutti determinare variazioni misurabili.

L’origine e il significato di questi cambiamenti dipendono dalla configurazione del ventilatore. L’accumulo di materiale o l’erosione su una girante centrifuga possono causare uno squilibrio, mentre i cambiamenti nelle condizioni delle pale o del rotore possono influenzare il comportamento vibrazionale di un ventilatore assiale. I sistemi a trasmissione a cinghia introducono componenti meccanici aggiuntivi quali cinghie e pulegge, mentre i sistemi ad accoppiamento diretto attribuiscono maggiore importanza alle condizioni di accoppiamento e allineamento.

Anche gli alloggiamenti delle ventole, i supporti e le strutture collegate possono influenzare le vibrazioni misurate. In alcune applicazioni, l’eccitazione aerodinamica o le frequenze di passaggio delle pale possono interagire con le frequenze naturali strutturali e amplificare la risposta alle vibrazioni.

L’analisi continua delle tendenze fornisce il contesto storico necessario per distinguere le influenze operative temporanee dai cambiamenti persistenti nel comportamento meccanico. Le informazioni di supporto sulla velocità possono fornire un contesto aggiuntivo, in particolare per i ventilatori che funzionano a velocità variabile.

Ciò consente ai team di manutenzione di identificare quali variazioni richiedono un’analisi diagnostica più approfondita, anziché considerare ogni aumento delle vibrazioni come un guasto in fase di sviluppo.

Applicazione di VibSys® ai ventilatori industriali

VibSys® è progettato per il monitoraggio continuo delle condizioni di vibrazione su apparecchiature rotanti e può essere applicato a diverse configurazioni industriali di ventilatori e trasmissioni.

VibSys® acquisisce continuamente dati di alta qualità relativi alle vibrazioni e ai dati di supporto delle macchine in prossimità delle apparecchiature monitorate ed elabora queste informazioni localmente. Le vibrazioni possono essere misurate in punti rilevanti del motore, della trasmissione, dei cuscinetti e del gruppo ventola, a seconda della configurazione meccanica.

Laddove pertinente, le misurazioni della velocità forniscono un contesto operativo aggiuntivo per interpretare il comportamento delle vibrazioni ed eseguire ulteriori analisi diagnostiche. Dati dettagliati sulle vibrazioni rimangono disponibili quando l’andamento delle condizioni indica la necessità di un’indagine più approfondita.

Per gli impianti con un numero elevato di ventilatori, il monitoraggio continuo offre inoltre l’opportunità di aumentare la visibilità delle condizioni senza incrementare proporzionalmente il lavoro manuale di misurazione delle vibrazioni. Il monitoraggio può iniziare con ventilatori selezionati ed estendersi ad altre apparecchiature o aree di processo man mano che le esigenze crescono.

La connettività aperta consente di integrare le informazioni sulle condizioni e i dati relativi alle vibrazioni negli impianti e negli ambienti di analisi esistenti.

VibSys® è destinato al monitoraggio delle condizioni e alla diagnostica a supporto del processo decisionale relativo alla manutenzione. Non sostituisce i sistemi dedicati alla protezione delle macchine, i sistemi di arresto di sicurezza o altre funzioni di protezione.

Installazioni tipiche di VibSys® su ventilatori industriali

Le configurazioni dei ventilatori industriali variano a seconda dei requisiti di flusso d’aria, del design del ventilatore, della trasmissione, della velocità, della potenza e delle condizioni di processo. Gli esempi seguenti illustrano tre diverse configurazioni e mostrano come le misurazioni di vibrazioni e velocità possano essere applicate in posizioni rilevanti lungo l’intero gruppo rotante.

Ventilatori centrifughi azionati a cinghia

I ventilatori centrifughi azionati a cinghia utilizzano una trasmissione a cinghia e puleggia per trasferire la potenza dal motore all’albero del ventilatore. Questa configurazione introduce componenti meccanici aggiuntivi, le cui condizioni possono influenzare il comportamento delle vibrazioni, tra cui cinghie, pulegge, cuscinetti e il gruppo rotante del ventilatore.

Il monitoraggio delle vibrazioni in punti strategici dei cuscinetti fornisce informazioni sui cambiamenti meccanici in atto, mentre una misurazione opzionale della velocità aggiunge un contesto operativo per ulteriori analisi diagnostiche. L’analisi continua delle tendenze supporta l’identificazione del degrado dei cuscinetti, dello squilibrio del rotore, del gioco meccanico e delle vibrazioni associate alle condizioni della cinghia, alla sua tensione o al disallineamento delle pulegge. Monitorando questi cambiamenti nel tempo, i team di manutenzione possono identificare i problemi in fase di sviluppo e pianificare gli interventi prima che portino a un deterioramento più significativo delle apparecchiature o a tempi di inattività imprevisti.

 

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Ventilatori centrifughi ad accoppiamento diretto
Un ventilatore centrifugo ad accoppiamento diretto collega il motore all’albero del ventilatore tramite un giunto anziché una trasmissione a cinghia. La trasmissione è quindi costituita principalmente dal motore, dal giunto, dall’albero, dai cuscinetti e dalla girante del ventilatore.

Le misurazioni delle vibrazioni nelle posizioni del motore e dei cuscinetti del ventilatore forniscono informazioni sul comportamento meccanico dell’intero gruppo collegato. La misurazione della velocità a supporto può fornire un contesto aggiuntivo per l’interpretazione delle variazioni delle vibrazioni.

In assenza di una trasmissione a cinghia, l’attenzione diagnostica si sposta sulle condizioni dei cuscinetti, sul comportamento degli accoppiamenti e dell’allineamento, sullo squilibrio del rotore e sul gioco meccanico. L’analisi continua delle tendenze aiuta a identificare cambiamenti persistenti e a determinare quando sono necessarie ulteriori indagini.

 

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Ventilatori assiali ad azionamento diretto
In un ventilatore assiale ad azionamento diretto, il rotore del ventilatore è azionato direttamente dal motore, creando un gruppo rotante relativamente compatto. L’aria si muove prevalentemente parallelamente all’asse di rotazione, rendendo questa configurazione fondamentalmente diversa da quella di un ventilatore centrifugo.

Il monitoraggio delle vibrazioni può essere applicato al gruppo motore e ventola, con le informazioni sulla velocità utilizzate come contesto operativo aggiuntivo. I cambiamenti nelle condizioni dei cuscinetti, nell’equilibrio del rotore o delle pale, nelle condizioni di montaggio e nel comportamento strutturale possono tutti influenzare le vibrazioni misurate.

Poiché la struttura composta da motore, rotore e ventola forma un insieme strettamente interconnesso, i dati relativi alle vibrazioni dovrebbero essere interpretati considerando la macchina nel suo complesso, anziché presumere che una variazione misurata in una posizione identifichi un guasto locale specifico.

 

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Vantaggi chiave per i ventilatori industriali

• Monitoraggio continuo delle condizioni di vibrazione in diverse configurazioni di ventilatori e trasmissioni
• Visibilità anticipata sulle modifiche meccaniche in fase di sviluppo
• Dati sulle vibrazioni di alta qualità per l’analisi delle tendenze e la diagnostica
• Posizioni di misurazione multiple sull’intero gruppo rotante, ove richiesto
• Informazioni sulla velocità per fornire un contesto operativo aggiuntivo
• Elaborazione locale in prossimità delle apparecchiature monitorate
• Implementazione scalabile su popolazioni di fan più ampie e distribuite
• Ridotta dipendenza dalle misurazioni manuali periodiche delle vibrazioni
• Connettività aperta con gli impianti esistenti e gli ambienti di analisi
• Uso più efficiente delle competenze in materia di vibrazioni e affidabilità

Impatto sulla manutenzione e sull’affidabilità dei ventilatori

Il monitoraggio continuo delle condizioni delle vibrazioni offre ai team di manutenzione una maggiore visibilità sull’evoluzione delle condizioni del ventilatore nel tempo.

Cambiamenti persistenti nei cuscinetti, nel bilanciamento del rotore, nell’allineamento della trasmissione, nel montaggio meccanico o in altri componenti rotanti possono essere identificati in anticipo, fornendo più tempo per indagare e pianificare gli interventi di manutenzione appropriati.

Ciò risulta particolarmente utile quando i ventilatori sono distribuiti in numero elevato all’interno di una struttura. Anziché misurare manualmente ogni ventilatore con la stessa frequenza, i team di manutenzione e affidabilità possono utilizzare le informazioni continue sulle condizioni per identificare le apparecchiature che richiedono maggiore attenzione.

Il risultato è un approccio alla manutenzione basato sulle condizioni più mirato, con competenze specialistiche rivolte ai ventilatori che mostrano variazioni significative, piuttosto che basarsi principalmente su intervalli di ispezione fissi.

Dalle misurazioni periodiche al monitoraggio scalabile delle condizioni
Gli impianti industriali possono contenere un gran numero di ventilatori nei sistemi di ventilazione, raffreddamento, scarico, aria di processo e altri. Coprire frequentemente l’intera popolazione tramite percorsi di misurazione manuale delle vibrazioni richiede tempo e competenze specialistiche significative.

Il monitoraggio continuo offre un approccio più scalabile. I dati relativi alle vibrazioni e alle macchine di supporto possono essere acquisiti in modo coerente senza che sia necessaria la presenza di una persona per ogni misurazione.

I team di manutenzione possono così dedicare più tempo all’interpretazione dei cambiamenti rilevanti, all’esecuzione di diagnosi e alla pianificazione della manutenzione, anziché alla raccolta ripetitiva di misurazioni di routine.

Il monitoraggio non deve necessariamente coprire l’intera popolazione di ventilatori sin dall’inizio. Può partire da ventilatori selezionati, dove un’analisi continua offre il massimo valore, ed espandersi ad altre risorse o aree di processo man mano che la strategia di monitoraggio si sviluppa.

Aumentate la copertura del monitoraggio con VibSys®
Un monitoraggio efficace delle condizioni dei ventilatori non consiste semplicemente nel raccogliere più dati sulle vibrazioni. Si tratta piuttosto di creare una visibilità sufficiente sull’insieme dei ventilatori per individuare quali impianti richiedono attenzione.

VibSys® fornisce una base scalabile per ampliare tale visibilità. L’acquisizione continua delle vibrazioni, a supporto delle misurazioni della velocità ove pertinente, l’elaborazione locale, i dati diagnostici di alta qualità e la connettività aperta rendono possibile il monitoraggio di un maggior numero di ventilatori senza comportare un aumento equivalente del lavoro di misurazione manuale.

L’approccio di monitoraggio può essere adattato alla configurazione meccanica del ventilatore, indipendentemente dal fatto che i dati sulle condizioni siano richiesti per una trasmissione azionata a cinghia, un ventilatore centrifugo ad accoppiamento diretto o un ventilatore assiale compatto ad azionamento diretto.

Ciò consente ai team di manutenzione e affidabilità di estendere il monitoraggio continuo delle condizioni a diverse configurazioni di ventilatori centrifughi e assiali, identificare prima i cambiamenti rilevanti e concentrare le competenze specialistiche sulle macchine e sulle posizioni di misurazione che richiedono attenzione.