۲-۴-۲- تحلیل صوت
درواقع صدا، انتشار صوتی در محیط‌های مادی اعم از گاز، جامدات و مایعات است. انتشار انرژی صوتی ایجاد تراکم و انبساط در فشار هوا می‌کند و به‌صورت امواج طولی در محیط پیش می‌رود. امواج صوت همواره به شکل ارتعاشات مکانیکی که توسط مواد و هوا منتقل می‌شوند، در اطراف ما وجود دارند. امواج صوتی با کمیتهای بسامد (فرکانس)، طول‌موج و سرعت انتشار مشخص می‌شوند. یکی از راه‌های تشخیص بهنگام خرابی‌ها، استفاده از تحلیل صوت است. در میان روش‌های مختلف عیب‌یابی در دستگاه‌ها و ماشین‌ها، روش انتشار صدا در شناسایی عیوب کاربردی نسبتا جدید است. به‌طورکلی در طی دوره‌ی کارکرد هر دستگاه، هر تغییر عمده در شاخص اندازه‌گیری شده‌ی صوت، حاکی از پیشرفت عیبی در آن دستگاه است؛ بنابراین شناسایی محدوده‌های مجاز و به کار بردن روش‌های جدید عیب‌یابی با بهره گرفتن از انتشار صوت، کاملاً لازم و ضروری است [۴، ۴۰ و ۷۰]. روش انتشار صدا مبتنی بر ثبت و تحلیل امواج نشر ناشی از جابجایی ارتجاعی بر فرکانس در سطح مواد است. اولین کاربرد عملی انتشار صدا در پایش مجموعه‌های روان کاری بود. در سال‌های اخیر نیز روش انتشار صدا در پایش وضعیت دستگاه‌ها و تشخیص از کار افتادگی قطعات مهندسی با موفقیت به کار گرفته‌شده است [۸۴]. تحقیقات نشان می‌دهد در اکثر موارد روش انتشار صدا توانایی خوبی در تشخیص عیب داشته است. محققان توانسته‌اند شاخص‌هایی از داده‌های انتشار صدا را بیابند که وقوع یک عیب را نشان دهد [۸۰، ۹۰ و ۹۹].
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
۲-۴-۲-۱- کمیتهای اندازه‌گیری صوت
برای بیان و اندازه‌گیری صوت دو گروه از کمیت‌ها بکار می‌رود. الف-کمیتهای فیزیکی (کمیتهای مطلق) شامل: فشار، شدت و توان ب-کمیتهای لگاریتمی (تراز): تراز فشار، تراز شدت و تراز توان
الف- کمیتهای فیزیکی
توان صوت: توان صوت[۱۹] برحسب وات، مقدار انرژی صوتی است که در واحد زمان در منبع صوتی تولید می‌شود. کمترین توان صوتی که می‌تواند گوش انسان را تحریک کند برابر ۱۲-۱۰ وات است. این میزان را توان مبنا یا آستانه درک توان صوتی می‌نامند. بیشترین توان صوتی که گوش می‌تواند بدون احساس درد تحمل کند ۱۰۰ وات است.
شدت صوت: شدت صوت[۲۰] (برحسب وات بر مترمربع) مقدار انرژی صوتی است که در واحد زمان از سطحی به مساحت یک مترمربع می‌گذرد. سطح مذکور عمود بر راستای انتشار موج صوتی است. کمترین شدت صوتی که می‌تواند برای گوش انسان قابل‌درک باشد برابر با ۱۲-۱۰ وات بر مترمربع است. این میزان را شدت صوت مبنا یا آستانه درک شدت صوت می‌نامند. بیشترین شدت صوتی که گوش انسان بدون درد قادر به تحمل آن است، ۱۰۰ وات بر مترمربع است.
فشار صوت: فشار صوت در سیستم متریک برحسب پاسکال است. کمترین فشار موج صوتی که می‌تواند گوش انسان را تحریک کند، ۵-۱۰×۲ پاسکال است که به آن فشار مبنا یا آستانه درک حسی از فشار صوت می‌نامند.
ب- کمیتهای لگاریتمی صدا
تبدیل کمیت مطلق به کمیت لگاریتمی کار با آن را ساده و درک ذهنی از کمیت را آسان می‌کند. در مقیاس لگاریتمی، لگاریتمی از یک نسبت (تراز)[۲۱] محاسبه و برحسب دسی‌بل[۲۲] (یک‌دهم بل) با علامت (دی بی)[۲۳] بیان می‌شود.
تراز عبارت است از کمیت اندازه‌گیری شده‌ی صوت به کمیت مبنا (آستانه درک) است. این نسبت‌ها به ترتیب برای توان، شدت و فشار است.
۲-۴-۲-۲- وسایل اندازه‌گیری صوت (ترازسنج صوت)
دستگاه صوتسنج برای اندازه‌گیری تراز فشار صوت طراحی گردیده است. هر ترازسنج صوت دارای حداقل سه بخش میکروفون، پردازشگر و نمایشگر است [۵۰].
۲-۴-۲-۳- روش‌های پایش وضعیت با بهره گرفتن از تحلیل صدا
الف-پایش وضعیت به‌وسیله صدا به‌صورت پیوسته (لحظه‌ای)
حسگرهای انتشار صدا روی قسمت‌های مختلف موتور نصب می‌شوند. این حسگرها برای پایش وضعیت موتور ازلحاظ عیب افشانه موتور دیزل، سایش پیستون، تغییرات آنی دمای سیلندر، رشد ترک، نشتی و خوردگی مورداستفاده قرار می‌گیرند [۴ و ۹۷].
ب- پایش وضعیت به‌وسیله صدا به‌صورت دوره‌ای
پایش وضعیت به‌وسیله صدا به‌صورت دوره‌ای با بهره گرفتن از صوتسنج، صدای ایجادشده از ماشین را اندازه‌گیری می‌کنند. دسی‌بل آن را به‌عنوان مقدار مبنا در نظر می‌گیرند. با توجه به تجربه‌ی اپراتور نت، انحراف از آن مقدار مبنا به‌عنوان هشدار در نظر گرفته می‌شود [۴۰ و ۶۹].
۲-۴-۳- تحلیل ارتعاشات
لرزش یا ارتعاش مکانیکی، یک حرکت نوسانی حول نقطه‌ی تعادل آن است. نوعی از حرکتهای سیستمهای دینامیکی هستند که به شکل نوسانی صورت میپذیرند و این عمل در یک بازه زمانی تکرار می‌شود [۲، ۶ و ۳۱].
یکی از این علائم مشخصه که با اندازه‌گیری آن میتوان خرابی سامانه را پیش‌بینی کرد تحلیل ارتعاش دستگاه است. در تحلیل ارتعاش، مقدار ارتعاشات ماشین با بهره گرفتن از حسگرهای خاص اندازه‌گیری می‌شود. زیرا دامنه‌ی ارتعاشات هر دستگاه معیاری از سلامت آن است [۲۸، ۸۶، ۸۹ و ۹۳].
بدین منظور میتوان یکی از متغیرهای جابجایی، سرعت یا شتاب را با حسگرهای مختلف در موقعیت‌های گوناگون و مکان‌های متفاوت در دستگاه اندازه‌گیری کرد. علاوه بر این، تجزیه وتحلیل ارتعاشات، می‌تواند به‌منظور عیب‌یابی در دستگاه‌ها استفاده شود، زیرا اکثر مشکلات دستگاه‌های متحرک به‌صورت علائم ارتعاشی یا تغییر در مشخصه های ارتعاشی سامانه ظاهر می‌گردد. از طرف دیگر، هر عیب یا مشکل مکانیکی علائم ارتعاشی مخصوص به خود را ایجاد می‌کند. به این ترتیب میتوان با تحلیل ارتعاشات دستگاه به مشکلات و عیوب آن پی برد [۴۲، ۵۳ ،۶۲ و ۶۸].
۲-۴-۳-۱ - مشخصه های اصلی امواج ارتعاشی
الف-دامنه[۲۴] (شامل دامنه‌های جابجایی، سرعت و شتاب) که معیاری از شدت ارتعاش است. دامنه یا بزرگی، تغییرات کمیت موج نسبت به نقطه تعادل بوده و با توجه به شکل موج دارای یک قله و یک دره است. در برخی مواقع دامنه مجموع یا دامنه قله به قله[۲۵] نیز مدنظر قرار می‌گیرد [۵۰].
همانطوری که شکل ۲-۱ نشان می‌دهد، دامنه را میتوان به سه شکل: مقدار صفرتا پیک، مقدار پیک تا پیک و مقدار مؤثر تعیین کرد، اما شاخص مقدار مؤثر رایجترین اندازه گیری دامنه است [۵].
شکل ۲-۲: امواج ارتعاشات مکانیکی [۵]
ب-فرکانس[۲۶] تعداد سیکل‌های ارتعاشی کامل در ثانیه است که معیاری از نرخ حرکت در واحد زمان است. واحد آن هرتز و هر هرتز برابر با یک ارتعاش کامل در ثانیه است.
ج-زمان تناوب[۲۷]، مدت‌زمانی برحسب ثانیه است که یک سیکل کامل ارتعاشی طی می‌شود.
د-طول موج[۲۸]، طول‌موج یک حرکت ارتعاشی تابعی خطی از سرعت و فرکانس است.
۲-۴-۳-۲- کمیتهای اندازه‌گیری ارتعاش
برای بیان و اندازه‌گیری ارتعاش از دو دسته کمیت استفاده می‌گردد، الف-کمیتهای فیزیکی (شامل جابجایی، سرعت و شتاب) ب-کمیتهای لگاریتمی (تراز جابجایی، تراز سرعت و تراز شتاب) [۵۰].
الف- کمیتهای فیزیکی
این کمیت‌ها مقادیر مطلق را نشان می‌دهد. با توجه به ماهیت ارتعاش سه کمیت جابجایی جسم از محور تعادل، سرعت ارتعاش و شتاب آن‌که بیانگر بزرگی ارتعاش هستند، موردمطالعه قرار می‌گیرند.
جابجایی[۲۹]، تغییر مکان جسم مرتعش از نقطه تعادل خود است. واحد جابجایی در سیستم متریک متر است.
سرعت[۳۰] عبارت است از جابجایی در واحد زمان که در سیستم متریک برحسب متر بر ثانیه بیان می‌گردد.
شتاب[۳۱] ، شتاب یک حرکت ارتعاشی برابر با تغییرات سرعت، نسبت به زمان (تغییرات سرعت در واحد زمان) است. ازآنجایی‌که به‌طور عملی شتاب دستگاه‌ها تغییرات لحظه‌ای دارد، بجای استفاده و اندازه‌گیری لحظه‌ای آن از یک کمیت دیگر بنام شتاب مؤثر[۳۲] استفاده می‌شود. با انتگرال زمانی تغییرات شتاب می توان میانگین زمانی مربعات شتاب ارتعاش را محاسبه نمود که به آن شتاب موثر می گویند.
ب- کمیتهای لگاریتمی ارتعاش
در مقیاس لگاریتمی سه تراز با واحد دسی‌بل برای ارتعاش معرفی می‌گردد، الف- تراز جابجایی ارتعاش ب- تراز سرعت ج- تراز شتاب [۵۰].
۲-۴-۳-۳- دلایل استفاده از سیگنال‌های ارتعاشی در پایش وضعیت در ماشینآلات
عمده‌ترین این دلایل عبارت‌اند از
الف- فراهم آوردن حجم بالای اطلاعات.
ب- سهولت در اندازه‌گیری و کسب داده‌ها.
ج- به دست آوردن اطلاعات مؤثر شامل: فرکانس‌های طبیعی و معیوب چرخش [۲۱ و ۳۵].
۲-۴-۳-۴- شناسایی عیوب از طریق تحلیل ارتعاشات
برخی عیوب مانند: نامیزانی جرمی، تشدید (رزونانس)، لقی مکانیکی، خرابی یاتاقان، خرابی چرخدنده، فونداسیون معیوب، اشکالات الکتریکی، اشکالات آئرودینامیکی و هیدرودینامیکی، خرابی کوپلینگ، خرابی تسمه و پولی و اشکالات پایپینگ اعوجاج پوسته، خارج از مرکزی و شفت خمیده را میتوان از طریق تحلیل ارتعاشات تشخیص داد. نکته مهم و کلیدی در عیب‌یابی از طریق تحلیل ارتعاشات این است که: هر عیبی در تجهیزات، لرزش و ارتعاشی با مشخصات خاص خود (از لحاظ دامنه، فرکانس، فاز و غیره) ایجاد مینماید [۲۴، ۳۶ و ۹۵].
