Stainless steel pipes in the factory. Construction on food production.

Dynaaminen analyysi ja värähtelymittaus varmistamaan tuotantolaitoksen optimaalinen ja luotettava toiminta

Kirjoittaja Janne Komulainen

Tuotantolaitoksen luotettava ja kustannustehokas toiminta on oleellista nykyaikaisessa valmistuksessa ja tuotannossa.

Tuotantolaitoksen oikeanlainen toiminta riippuu pyörivien koneiden mekaanisesta kunnosta, kuten laakereiden kunnosta ja tasapainotasoista.

Kuitenkin rakenteiden ja komponenttien suunnittelulla on mekaanisen kunnon lisäksi ratkaiseva rooli laitoksen suorituskyvyn optimoinnissa. Tehokkuuden ja optimoinnin tavoittelu tuo usein haasteita, kuten ei-toivottuja tärinöitä koneissa, laitteissa, putkistoissa tai rakenneosissa.

Optimoinnin haasteet

Tuottavuuden parantaminen, energiankulutuksen vähentäminen ja suunnittelun optimointi johtavat usein kevyempiin ja hoikempiin komponentteihin. Tämä puolestaan voi lisätä dynaamista herkkyyttä ja tärinäriskejä. Esimerkiksi:

  • Paperi- ja kartonkikoneet: Suuremmat käyttönopeudet voivat aiheuttaa kohonneita tärinäriskejä.
  • Sellutehtaat: Ennätyssuurissa tehtaissa voi ilmetä odottamattomia dynaamisia ongelmia pumppausprosesseissa.
  • Energian tuotanto: Suuret virtausnopeudet energiantuotantojärjestelmissä voivat aiheuttaa virtauksesta johtuvaa tärinää ja melupäästöjä.
  • Nopeasti pyörivät komponentit: Painon puolesta optimoidut pyörivät koneet ovat alttiita ongelmille, kuten vääntövärähtelyille ja gyroskooppisille vaikutuksille.

Vaikka kevyet pyörivät komponentit vähentävät energiankulutusta ja auttavat pääsemään vastuullisuustavoitteisiin, ovat ne myös alttiimpia dynaamisille ilmiöille; tätä tasapainoa laitevalmistajien on vaalittava huolellisesti.

Kustannustehokkuuden ja kunnossapidon rooli

Kustannustehokas tuotantolaitos pystyy ylläpitämään kilpailukykynsä tuotemarkkinoilla. Teollisuuden suuret hankkeet voivat hyötyä merkittävästi materiaalien ja valmistuskustannusten asianmukaisesta optimoinnista. Käyttökustannuksia ajatellen strateginen kunnossapito ja hyvin suunnitellut seisokit ovat kriittisiä kannattavuuden kannalta. Hyvällä pitkän aikavälin huoltosuunnittelulla yritykset voivat saavuttaa vastuullisuustavoitteensa ja säilyttää samalla kilpailukykyisen tuotantotasonsa.

Dynamiikan huomiointi suunnittelussa on tärkeää

Materiaalikustannustehokkuutta painottava rakennesuunnittelu pystyy helposti täyttämään staattisen kuormituksen vaatimukset. Dynaamiset kuormitukset ovat kuitenkin usein yksinkertaistettuja tai niitä ei ole huomioitu, mikä voi johtaa odottamattomiin ongelmiin laitoksen käynnistyttyä. Tämä voi aiheuttaa laitteiden toimintahäiriöitä, tuotannon menetyksiä tai jopa rakenteellisia vikoja. Tällaisten hintavien lopputulosten välttämiseksi dynaamisten ilmiöiden huomiointi suunnitteluvaiheessa on erittäin tärkeää. Keskeisiä kysymyksiä ovat:

  • Voiko dynaamisia kuormia ilmaantua, vaikka niitä ei ole määritelty?
  • Ovatko toimitetut kuormitustiedot tarkkoja ja voiko niiden yhteisvaikutuksia esiintyä?
  • Ymmärtävätkö suunnittelijat täysin, miten järjestelmä käyttäytyy ja toimii?

Näihin kysymyksiin vastaaminen vaatii usein monialaista yhteistyötä ja tehokasta viestintää tiimien välillä. Muutossuunnittelun kohteena oleville laitteille tehtävät mittaukset voivat määrittää todelliset kuormitusolosuhteet ja käyttäytymisen, mikä mahdollistaa tarkemman suunnittelun.

Luotettavat ratkaisut tarkan mallinnuksen ja mittausten avulla

Elementtimenetelmä (Finite Element Method, FEM) on yleinen arviointitapa, jota käytetään rakenteiden mallintamiseen ja dynaamisen käyttäytymisen arviointiin. FEM-analyysin tarkkuus perustuu rakenteellisten ilmiöiden ja käyttäytymisen syvään ymmärtämiseen. On tärkeää muistaa, että simulaatiot ovat todellisten olosuhteiden yksinkertaistuksia, joissa voi ilmetä poikkeamia laskelmien ja kokonaisuuden todellisen suorituskyvyn välillä. Mallinnuksen laajuus, valmistuksen laatu ja oletukset vaikuttavat analyysin tarkkuuteen.

Image of Ansys Modal
Puhaltimen moottoreiden ja teräsrakenteen simuloidut siirtymät.

Vastaanottotarkastuksella on ratkaiseva rooli korkealaatuisten tulosten saavuttamiseksi. Se ei ainoastaan vahvista, että laitteet toimivat odotetulla tavalla, vaan se tarjoaa myös arvokasta tietoa ennakoivaan kunnossapitoon. Vastaanottotarkastuksen aikana arvioitavat keskeiset osa-alueet ovat:

  • Vaatimustenmukaisuus: Täyttääkö laite sovitut tärinätasot ja standardin vaatimukset?
  • Dynaaminen käyttäytyminen: Onko ominaistaajuudet ja ominaismuodot tunnistettu suunnitteluvaiheessa riittävällä tarkkuudella?
  • Mekaaninen kunto: Arvioituja tekijöitä ovat mm. laakereiden mekaaninen kunto, epätasapainot, valmistustarkkuus ja asennuksen onnistuminen.

Mittaustiedot voivat paljastaa ongelmia, kuten epätasaisen perustuksen, riittämättömän kiinnityksen tai rakenteen riittämättön jäykkyyden. Kun kaikki mitatut arvot ovat sovittujen rajojen sisällä, mittaustulokset toimivat referenssituloksena laakereiden kunnon seurannalle, jossa mahdollisten ominaistaajuuksien vaikutukset voidaan ottaa huomioon.

Dynaamisen käyttäytymisen testaaminen tarjoaa lisäksi pohjan pitkän aikavälin kunnossapidon suunnittelulle. Se mahdollistaa rakenteellisen eheyden jatkuvan seurannan, mikä auttaa havaitsemaan väsymisvauriot tai kriittisten elementtien, kuten betonirakenteiden, rapautumisen varhaisessa vaiheessa.

Vastaanottotarkastuksia priorisoimalla yritykset voivat parantaa toiminnan luotettavuutta, pidentää laitteiden käyttöikää ja tukea kunnossapidon ennakoivaa lähestymistapaa.

Vibration Measurement, Process Industries Finland
Korkeatasoiset mittalaitteet varmistavat tarkat mittaustulokset.

Miksi valita AFRY?

AFRYn kokeneiden asiantuntijoiden tiimi on erikoistunut vastaamaan eri teollisuudenalojen haasteisiin. Yhdistämällä teknisen asiantuntemuksemme huippuluokan mittaustyökaluihin varmistamme tarkat analyysit ja käytännölliset suunnitteluratkaisut. Olitpa optimoimassa uusia laitteistoja tai ratkaisemassa olemassa olevia ongelmia, AFRYn monialainen lähestymistapa auttaa haasteiden voittamisessa ja toiminnan tehostamisessa.

Luotettava tuotanto varmistetaan älykkäillä suunnitteluvalinnoilla

Materiaalien optimointi suorituskyvystä tinkimättä on tasapainoilua. Keskittyminen pelkästään kustannusten alentamiseen voi johtaa tärinä- tai meluongelmiin, jotka voivat aiheuttaa laitteiden toimintahäiriöitä ja tuotantotappioita. Varmistamalla dynaamisten kuormien huomioiminen ja käyttämällä kehittyneitä suunnittelutekniikoita, kuten FEM-analyysit ja vastaanottotarkastukset, yritykset voivat turvata pitkän aikavälin toimintavarmuuden.

Two people discussing together
AFRY-tiimiltä tukea
Mikäli kohtaat haasteita suunnittelussa, vianetsinnässä, tai uusi konehankinta vaatii kokonaisvaltaisen vastaanottotarkastuksen, olemme valmiina auttamaan.

Kysy lisää artikkelin kirjoittajalta

Janne Komulainen - Office Manager, Mikkeli Finland

Janne Komulainen

Toimistopäällikkö, Mikkeli

Ota meihin yhteyttä

Täytä lomake ja kerro siinä tarkemmin, mitä tiedustelusi koskee. AFRYllä työskentelyyn liittyviin kysymyksiin löydät tietoa urasivuiltamme.

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.