الإجابة المختصرة: ماذا يعني الاهتزاز العالي في مطحنة الطحن عادةً؟

غالبًا ما يكون الاهتزاز العالي في طاحونة الطحن أحد أعراض مشكلة ميكانيكية أو تشغيلية أو هيكلية أساسية – ليست قضية قائمة بذاتها. في معظم الحالات، يقع السبب الجذري في واحدة من أربع فئات: عدم التوازن، أو عدم المحاذاة، أو فشل المحمل، أو الرخاوة الهيكلية. تحديد الفئة التي تتعامل معها يحدد كل شيء يتعلق بكيفية إصلاحها.

المطاحن تعمل عند مستويات الاهتزاز أعلاه 10 ملم/ثانية جذر متوسط المربع (كمعيار صناعي عام وفقًا لمعيار ISO 10816) تعتبر في منطقة "تحذير" أو "خطر" اعتمادًا على فئة الماكينة. عند هذه النقطة، قد يؤدي استمرار التشغيل إلى خطر تسارع تآكل المحامل، وتلف الأساسات، وفي الحالات الشديدة، الفشل الهيكلي الكارثي. لا يعد التقاط الاهتزازات العالية وحلها مبكرًا مجرد مهمة صيانة - بل إنها أولوية للسلامة والإنتاج.

الأسباب الشائعة للاهتزاز العالي في مطحنة الطحن

يتطلب فهم السبب مطابقة توقيع الاهتزاز بآلية مادية. فيما يلي المصادر الأكثر شيوعًا:

الدوار أو خلل وسائل الإعلام طحن

يعد عدم التوازن هو السبب الوحيد الأكثر شيوعًا للاهتزاز في الآلات الدوارة. في طاحونة الطحن، يمكن أن ينجم ذلك عن التوزيع غير المتساوي لوسائط الطحن (الكرات أو القضبان أو الحصى)، أو البطانات البالية أو المفقودة، أو تراكم المواد على الدوار أو الغلاف. يؤدي عدم التوازن إلى إنتاج تردد اهتزاز مهيمن يساوي 1× سرعة التشغيل (1X RPM) ، مما يجعل من السهل نسبيًا التعرف عليه باستخدام محلل الطيف.

على سبيل المثال، طاحونة الكرات التي تعمل بسرعة 18 دورة في الدقيقة مع تحميل كروي غير متساوٍ قد تظهر ذروة واضحة تبلغ 0.3 هرتز (18/60) في طيف اهتزازها. حتى الفرق الكتلي الذي يبلغ بضعة كيلوغرامات في نصف قطر القذيفة يمكن أن يولد قوى اهتزاز قابلة للقياس عند سرعة التشغيل.

رمح أو اقتران اختلال

يعد عدم المحاذاة بين محرك تشغيل الطاحونة وعلبة التروس وعمود ترس الطاحونة سببًا رئيسيًا للاهتزاز المحوري والقطري المرتفع. عادةً ما ينتج عن المحاذاة الزاويّة اهتزازات قوية عند 2 × سرعة التشغيل (2X دورة في الدقيقة) ، في حين أن اختلال المحاذاة المتوازية يميل إلى إثارة المكونات 1X و2X. يمكن أن يتطور عدم المحاذاة تدريجيًا بسبب النمو الحراري أو القدم الناعمة أو تسوية الأساس.

القاعدة الأساسية المستخدمة في العديد من برامج صيانة المصانع: يمثل عدم المحاذاة ما يصل إلى 50٪ من جميع أعطال المعدات الدوارة . في مطاحن الطحن الكبيرة، حتى 0.1 مم من الإزاحة عند أداة التوصيل يمكن أن تترجم إلى حمل محمل كبير واهتزاز مرتفع.

تحمل العيوب والتآكل

تولد المحامل البالية أو المثقوبة أو الملوثة اهتزازات عالية التردد. كل عيب في المحمل - العرق الداخلي، أو العرق الخارجي، أو العنصر المتدحرج، أو القفص - له تردد عيب مميز (BPFI، BPFO، BSF، FTF) يمكن حسابه من هندسة المحمل وسرعة العمود. غالبًا ما تظهر أخطاء المحمل في المرحلة المبكرة في نطاق التردد العالي (أعلى من 1 كيلو هرتز) قبل حدوث أي تغيير كبير في اهتزاز التردد المنخفض.

في المطاحن المدعومة بمرتكز الدوران، يعد انهيار التشحيم في محامل مرتكز الدوران أحد أوضاع الفشل الخطيرة بشكل خاص. يمكن أن يؤدي انهيار طبقة الزيت عند هذه المحامل ذات الحمولة العالية والبطيئة إلى حدوث تلامس بين المعدن وتصاعد سريع في سعة الاهتزاز.

مشاكل شبكة التروس

في المطاحن التي يتم تشغيلها بواسطة ترس حلقي وترس، تعد مشكلات شبكة التروس مصدرًا رئيسيًا للاهتزاز. تشمل المشاكل أسنان التروس البالية، ورد الفعل العكسي غير الصحيح، وتركيب التروس اللامركزية، وفشل التشحيم. يظهر اهتزاز شبكة التروس عند تردد شبكة التروس (GMF = عدد الأسنان × عدد دورات العمود في الدقيقة) و التوافقيات لها. تشير النطاقات الجانبية حول GMF إلى التعديل الناتج عن الانحراف المركزي أو التحميل غير المتساوي للأسنان.

الرخاوة الهيكلية أو مشاكل الأساس

تسمح مسامير التثبيت السائبة، أو جص الأساس المتصدع، أو الصفائح الوحيدة المتدهورة للطاحونة بالتحرك تحت الأحمال الديناميكية، مما يؤدي إلى تضخيم مستويات الاهتزاز بشكل كبير. عادة ما يولد الرخاوة التوافقيات الفرعية (0.5X) والتوافقيات المتعددة لسرعة التشغيل في طيف الاهتزاز. يمكن أن يحدث رنين الأساس أيضًا إذا كان التردد الطبيعي لهيكل الأساس يتزامن مع تردد إثارة المطحنة.

الأسباب المتعلقة بالعملية

ليس كل اهتزاز مطحنة الطحن يأتي من أخطاء ميكانيكية. شروط العملية مهمة أيضًا:

• يؤدي التحميل الزائد للطاحونة بمواد التغذية إلى زيادة الحمل الديناميكي على المحامل ومكونات القيادة.
• تقلل وسائط الطحن ذات الحجم المنخفض أو غير الصحيح من تأثير التوسيد داخل المطحنة، مما يزيد من اهتزاز القشرة.
• تؤدي سرعة المطحنة غير الصحيحة (أعلى من السرعة الحرجة) إلى وضع الشحنة في جهاز الطرد المركزي على الغلاف بدلاً من تتاليها، مما يؤدي إلى توليد اهتزازات غير طبيعية وتحميل تصادمي.
• يمكن أن تؤدي الاختلافات في كثافة الملاط في مطاحن الطحن الرطب إلى إنشاء نبضات تحميل غير متساوية.

كيفية تشخيص المصدر: الشيكات المنهجية

التشخيص الفعال يتبع تسلسل منظم. إن القفز مباشرة إلى العمل التصحيحي دون التحليل المناسب يضيع الوقت ويخاطر بإغفال السبب الحقيقي.

الخطوة 1: جمع بيانات الاهتزاز

استخدم محلل اهتزاز معايرًا لقياس سرعة الاهتزاز الإجمالية (مم/ثانية RMS) والتسارع (ز) عند نقاط القياس الرئيسية: نهاية القيادة ونهاية عدم القيادة لكل محمل، وإسكان علبة التروس، والأساس. سجل كلا من الشكل الموجي الزمني والطيف الترددي. قم دائمًا بالقياس في ثلاثة اتجاهات: الشعاعي والمحوري والمماسي.

الخطوة 2: تحديد التردد السائد

قم بتعيين الترددات المقاسة مقابل ترددات الأعطال المعروفة للمطحنة:

الخطوة 3: إجراء الفحوصات المادية

قبل وأثناء إيقاف التشغيل المخطط له، قم بإجراء عمليات الفحص المادي التالية:

• مرساة البراغي والأساس: تحقق من عدم وجود شقوق في الجص، أو مسامير مفككة أو متآكلة، أو فجوات بين لوحة القاعدة والأساس.
• محاذاة اقتران: استخدم مؤشر الاتصال أو أداة محاذاة الليزر لقياس الإزاحة الزاوية والمتوازية. تتطلب معظم أدوات توصيل المطاحن محاذاة ضمن 0.05 مم TIR.
• حالة تحمل: تحقق من كمية ونوعية التشحيم، ودرجة الحرارة (يساعد التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء)، واستمع إلى الضوضاء غير الطبيعية أثناء الدوران البطيء.
• نمط الاتصال والعتاد: ضع مركب العلامات للتحقق من ملامسة أسنان التروس. يجب أن يغطي التلامس الصحيح 70% على الأقل من عرض وجه السن و50% من ارتفاع السن.
• حالة الخطوط الملاحية المنتظمة: افحص البطانات المكسورة أو المفقودة أو البالية بشدة والتي تسبب عدم توازن داخلي وتحميل تأثير غير طبيعي.
• مستوى وحالة وسائط الطحن: التحقق من أن نسبة شحن الكرة ضمن مواصفات التصميم (عادةً 28-35% من حجم المطحنة لمطاحن الكرات).

الخطوة 4: التحقق من معلمات العملية

قم بمراجعة سجلات البيانات التشغيلية: معدل التغذية، وسحب طاقة المطحنة، وكثافة التفريغ، ومستوى صوت المطحنة (إذا تمت مراقبته). غالبًا ما تشير الزيادة المفاجئة في سحب طاقة المطحنة جنبًا إلى جنب مع زيادة الاهتزاز إلى التحميل الزائد. يمكن أن يشير انخفاض سحب الطاقة مع الاهتزاز العالي إلى فقدان الخطوط الملاحية المنتظمة أو الوسائط.

إصلاحات عملية للاهتزاز العالي في مطحنة الطحن

بمجرد تأكيد السبب الجذري، يصبح الإجراء التصحيحي المناسب واضحًا. تعالج الإصلاحات التالية السيناريوهات الأكثر شيوعًا:

تصحيح عدم التوازن

بالنسبة للوسائط أو عدم التوازن المتعلق بالبطانة، يكون الإصلاح عمليًا: إعادة توزيع أو استبدال وسائط الطحن، واستبدال البطانات المفقودة أو المكسورة، وتنظيف المواد المتراكمة من داخل الغلاف. بالنسبة إلى عدم توازن العمود أو الدوار الذي يتم تأكيده بواسطة معدات الموازنة الموجودة في الموقع، أضف أوزان التصحيح في الموضع الزاوي والحجم المحسوب لتحقيق اختلال التوازن المتبقي ضمن تفاوت ISO 1940 لدرجة التوازن المطبقة (عادةً G6.3 أو G2.5 لمكونات محرك الدقة).

إعادة تنظيم قطار القيادة

استخدم معدات محاذاة الليزر الدقيقة لتصحيح محاذاة العمود في واجهات علبة تروس المحرك وترس علبة التروس. يجب إجراء المحاذاة في درجة حرارة التشغيل أو مع تطبيق تعويضات النمو الحراري بناءً على قيم التمدد الحراري المقاسة أو المحسوبة. بعد إعادة المحاذاة، أعد عزم دوران جميع مسامير التوصيل وفقًا للمواصفات وأعد فحص المحاذاة قبل إعادة التشغيل.

تحقق أيضًا من وجود القدم الناعمة وقم بتصحيحها — وهي الحالة التي لا تستقر فيها إحدى أقدام الماكينة بشكل مسطح على اللوح الأساسي. حتى 0.05 مم من القدم الناعمة يمكن أن تتسبب في تشويه إطار الماكينة تحت عزم الدوران المثبت بمسامير، مما يؤدي إلى عدم المحاذاة والاهتزاز.

استبدال أو تجديد المحامل

عندما يتم تأكيد ترددات خلل المحمل في طيف الاهتزاز، خطط لاستبدال المحمل في نافذة الصيانة التالية المتاحة — لا تؤجل بمجرد ظهور الترددات المعيبة مع النطاقات الجانبية ، لأن هذا يدل على الضرر التدريجي. قبل تركيب محامل جديدة، افحص تجويف المبيت ومجلة العمود بحثًا عن أي تلف، وتحقق من الملاءمة الصحيحة وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة للمحامل، وتأكد من استخدام مادة تشحيم نظيفة ومحددة بشكل صحيح.

بالنسبة للمحامل ذات السرعة البطيئة، تحقق من سمك طبقة الزيت ودرجة اللزوجة لمادة التشحيم. اللزوجة المنخفضة جدًا بالنسبة لدرجة حرارة التشغيل والحمل ستؤدي إلى تشحيم الحدود والتآكل السريع لسطح المحمل.

معالجة مشاكل شبكة التروس

بالنسبة لاهتزاز شبكة التروس، تعتمد الإجراءات التصحيحية على خطورته:

1. التحقق من وضبط رد الفعل العكسي وفقًا للنطاق المحدد من قبل الشركة المصنعة (عادةً 0.1-0.3% من قطر دائرة الملعب لمجموعات الترس الحلقي والترس الكبير).
2. تحقق من محاذاة عمود الترس الصغير وصححها بالنسبة إلى الترس الحلقي باستخدام مؤشرات الاتصال لقياس الجريان والطفو المحوري.
3. افحص شكل أسنان التروس بحثًا عن التآكل أو الحفر. إذا تم تآكل أكثر من 30% من شكل السن، فيجب تحديد موعد لاستبدال التروس.
4. تأكد من أن نظام تزييت التروس يقدم درجة التشحيم الصحيحة ومعدل التدفق. يعد التشحيم غير الكافي هو السبب الرئيسي لتآكل التروس المتسارع.

إصلاح الأساس والرخاوة الهيكلية

إعادة حشو مناطق الأساس المتدهورة باستخدام الجص الإيبوكسي، الذي يوفر تخميدًا أفضل للاهتزاز ومقاومة للمواد الكيميائية مقارنة بالجص الأسمنتي القياسي. استبدل مسامير التثبيت المتآكلة أو المشدودة، وقم بعزم جميع المسامير وفقًا للمواصفات باستخدام مفتاح عزم الدوران المُعاير. بعد الحشو، اتركه لمدة 72 ساعة كاملة قبل إعادة تشغيل الطاحونة لتجنب تشقق الجص الجديد تحت الحمل.

ضبط ظروف العملية

إذا كان الاهتزاز العالي يعتمد على العملية، فاضبط معلمات التشغيل:

• قم بتقليل معدل التغذية إذا كانت المطحنة محملة بأكثر من طاقتها (استخدم سحب الطاقة كدليل - استهدف 85-95% من طاقة التصميم).
• قم بملء وسائط الطحن إلى مستوى الشحن الصحيح، واستخدم التوزيع الصحيح للحجم للكرات أو القضبان لمواد التغذية التي تتم معالجتها.
• تحقق من أن سرعة المطحنة تقع ضمن نطاق التصميم — عادةً 70-78% من السرعة الحرجة لمعظم تطبيقات مطحنة الكرة.
• بالنسبة للمطاحن الرطبة، حافظ على كثافة الملاط المستهدفة ضمن نطاق التشغيل المحدد لضمان سلوك الشحن المتسق.

معايير شدة الاهتزاز: ما مدى سوءها؟

ولوضع القيم المقاسة في السياق، يوفر معيار ISO 10816-3 إرشادات عامة لشدة اهتزاز الآلات. في حين أن مطاحن الطحن قد يكون لها حدود معينة لتصنيع المعدات الأصلية، إلا أن ما يلي يعطي مرجعًا عمليًا للآلات الدوارة الكبيرة وبطيئة السرعة:

قم دائمًا بالرجوع إلى وثائق الشركة المصنعة الأصلية للمطحنة للحصول على نقاط ضبط الإنذار والرحلة الدقيقة، حيث إنها قد تكون أكثر تحفظًا من الإرشادات العامة للصناعة.

منع الاهتزاز العالي: أفضل الممارسات على المدى الطويل

الصيانة التفاعلية مكلفة. عادةً ما تعاني المطاحن التي تتعرض لأحداث اهتزاز عالية متكررة من ثغرات في برنامج الصيانة الوقائية. الممارسات التالية تقلل بشكل كبير من مخاطر الاهتزاز على المدى الطويل:

• تنفيذ برنامج مراقبة الاهتزاز الروتيني — قياس الاهتزاز واتجاهه على فترات زمنية محددة (شهريًا للفحوصات الروتينية، وأسبوعيًا إذا كانت المطحنة بها مشكلة معروفة). يعد الاتجاه مع مرور الوقت أكثر إفادة من أي قياس منفرد.
• قم بفحص وإعادة التحقق من محاذاة العمود بعد كل عملية إيقاف رئيسية أو استبدال للمحمل، نظرًا لأن التحولات الحرارية واضطرابات الصيانة تؤدي عادةً إلى حدوث اختلال في المحاذاة.
• احتفظ بجدول زمني مفصل لاستبدال الخطوط الملاحية المنتظمة استنادًا إلى بيانات معدل التآكل بدلاً من انتظار تعطل البطانات، حيث تتسبب البطانات المكسورة في أحداث اختلال مفاجئة.
• استخدم تحليل الزيت في علبة التروس وأنظمة التشحيم للكشف عن حطام التآكل وتدهور مواد التشحيم مبكرًا، قبل ارتفاع مستويات الاهتزاز.
• قم بفحص مسامير تثبيت الأساس وعزم دورانها على فترات زمنية محددة - سنويًا على الأقل بالنسبة للمطاحن التي تعمل في بيئات عالية الاهتزاز.
• تدريب المشغلين على التعرف على الأصوات غير الطبيعية أو الاهتزازات غير العادية أو التغيرات في سلوك المطحنة والإبلاغ عنها. غالبًا ما يكتشف المشغلون المشكلات قبل أن تقوم الأجهزة بذلك.