Lubrificazione e monitoraggio dei cuscinetti assistiti da ultrasuoni: Come funziona?
Utilizzando gli ultrasuoni, misuriamo in tempo reale i livelli di attrito dei cuscinetti, tradotti in livelli di decibel (dB). Ciò consente di individuare tempestivamente i problemi e le esigenze di lubrificazione, ben prima che i cuscinetti vengano danneggiati.
Utilizzando l'attrito del cuscinetto come guida, ciò consente di lubrificare con precisione i cuscinetti che necessitano di lubrificazione con la giusta quantità di lubrificante, evitando una lubrificazione eccessiva o insufficiente. Poiché il livello di attrito viene misurato in tempo reale, durante la lubrificazione, possiamo interromperla non appena il livello di attrito è sceso al valore di riferimento, o linea di base.
Stabilendo una linea di base del cuscinetto in dB e confrontandola con la lettura attuale, possiamo avere un'idea dello stato di salute dei cuscinetti. In generale, considereremo la lettura in dB rispetto alla linea di base come segue:
- +8dB al di sopra della linea di base indica una mancanza di lubrificazione
- +12dB sopra la linea di base indica un danno microscopico
- +16dB sopra la linea di base indica un danno visibile nello spettro sonoro del cuscinetto
- +35dB al di sopra della linea di base indica un guasto critico
Si tratta di un processo facile da attuare e da seguire, ma naturalmente ci sono sempre delle sfumature. Ad esempio, come possiamo valutare se un cuscinetto ha semplicemente bisogno di essere lubrificato o è anche danneggiato?
Analizziamo il caso di studio qui sotto.
Valutazione delle condizioni dei cuscinetti in un impianto siderurgico
L'atto di lubrificare un cuscinetto con l'aiuto di uno strumento a ultrasuoni ci fornisce alcuni indizi sulla sua salute, ma ci sono un paio di passi in più che possiamo fare per valutarne più accuratamente le condizioni:
- Valutare la qualità del suono: Gli strumenti a ultrasuoni consentono di ascoltare il suono del cuscinetto. Un suono uniforme e regolare indica normalmente l'assenza di problemi, mentre un suono ruvido, in cui possono essere presenti crepitii o scoppiettii, indica un danno al cuscinetto.
- Controllare lo spettro sonoro: Alcuni strumenti a ultrasuoni consentono di registrare il suono proveniente dal cuscinetto e di analizzarlo ulteriormente con un software di spettro sonoro. Osservando la forma d'onda temporale possiamo avere un'idea più precisa di cosa sta succedendo al cuscinetto, controllando l'ampiezza dell'onda sonora e gli eventuali picchi.
- Effettuare letture regolari: è buona norma effettuare letture regolari del dB, soprattutto quando si sospetta che il cuscinetto possa essere danneggiato. Più letture si effettuano, più dati si hanno a disposizione.
Questo è un buon esempio dell'utilizzo di tutti questi passaggi: in un'acciaieria, abbiamo effettuato un'ispezione su 2 cuscinetti di una ventola di combustione. Erano chiamati cuscinetto Est e cuscinetto Ovest.
Cuscinetto ovest:
Per determinare una linea di base per questo cuscinetto, lo abbiamo lubrificato osservando i livelli di dB e la registrazione del suono. Durante la lubrificazione, abbiamo potuto osservare come i livelli di dB siano scesi e rimasti costanti a 60 dB. Possiamo anche osservare di seguito, nella registrazione del suono, cosa accade quando si applica il lubrificante: l'ampiezza diminuisce man mano che il lubrificante entra nel cuscinetto, abbassando così i livelli di attrito.
Se il cuscinetto è in buone condizioni, i 60 dB che abbiamo stabilito come linea di base rimarranno stabili per un po' di tempo. Tuttavia, se il cuscinetto presenta problemi che vanno oltre la mancanza di lubrificazione, i livelli di dB aumenteranno e la qualità del suono peggiorerà a breve termine.
Così, il giorno successivo, abbiamo effettuato un'altra lettura e una registrazione del suono. La lettura mostrava 69 dB: 9 dB in più rispetto alla linea di base, in un solo giorno.
Abbiamo deciso di lubrificare nuovamente il cuscinetto e abbiamo notato immediatamente un miglioramento della qualità del suono e un calo dei livelli di dB, fino a 64 dB.
Abbiamo aspettato 8 minuti e abbiamo effettuato un'altra lettura e registrazione del suono e abbiamo potuto osservare che la lettura di 69dB era tornata, così come la qualità del suono precedente a questo secondo ciclo di lubrificazione.
Pertanto, concludiamo che la lubrificazione del cuscinetto non lo riporta ai valori di base e non è sufficiente a mantenere una qualità del suono uniforme e regolare. Il cuscinetto deve essere monitorato regolarmente, poiché è possibile che abbia già subito danni microscopici.
Cuscinetto est:
Abbiamo utilizzato lo stesso metodo per valutare il cuscinetto est di questa ventola di combustione. Dopo un primo ciclo di lubrificazione, abbiamo raggiunto i 60 db, che corrispondono alla nostra linea di base. L'immagine del file audio mostra chiaramente il calo di ampiezza quando viene applicato il lubrificante.
Anche in questo caso, abbiamo effettuato la stessa misurazione e la registrazione del suono il giorno successivo, per poi accorgerci che il cuscinetto era andato ben oltre la linea di base, mostrando una lettura di 72 dB. La qualità del suono ha mostrato alcuni segni di preoccupazione, con scoppiettii elevati. Dopo un secondo giro di lubrificazione, siamo riusciti a portare il cuscinetto a 67db e abbiamo notato un rapido miglioramento della qualità del suono, pur conservando alcuni toni di danno.
Come per il cuscinetto ovest, abbiamo atteso 8 minuti prima di effettuare un'altra lettura e abbiamo osservato che i 72 dB e la qualità del suono della lubrificazione precedente erano tornati.
Conclusione
Entrambi i cuscinetti mostrano chiari segni di danni, anche se ancora in fase iniziale (danni microscopici). Normalmente, i cuscinetti sani rispondono bene alla lubrificazione e si mantengono più a lungo sulla loro linea di base in dB, presentando un suono regolare e uniforme.
Possiamo constatare quanto sia utile la tecnologia a ultrasuoni per valutare il problema di un cuscinetto e quanto sia facile farlo. Anche se gli ultrasuoni non sono in grado di indicare la causa principale del problema, rappresentano un modo efficace, semplice e rapido per capire quali cuscinetti necessitano di maggiore attenzione.
Per questo ventilatore di combustione, si consiglia un monitoraggio regolare e l'utilizzo di altre tecnologie di manutenzione predittiva per determinare la causa principale dell'attrito aggiuntivo che si verifica nei cuscinetti. Pur non potendo formulare una prognosi sul problema di fondo, siamo in grado di osservare che esiste un problema che causa una sollecitazione sui cuscinetti che alla fine porterà a danni e/o guasti.
