Analisi dei dati

Le tecniche per l’analisi dei dati di vibrazione più diffuse per le macchine continue, si basano sullo studio delle ampiezze delle componenti spettrali e sull’analisi dei segnali nel dominio del tempo.

La prima serie di misure di vibrazione è stata effettuata mediante un analizzatore di spettro ed ha evidenziato dei fenomeni anomali vibrazionali inerenti il sistema porta raschia. Lo strumento di misura, dotato di un sensore accelerometro in grado di registrare vibrazioni lungo i tre assi, ha permesso di misurare le vibrazioni sia lato trasmissione che lato operatore del porta raschia (vedi grafici seguenti).

Come si può osservare l’ampiezza delle vibrazioni è elevata soprattutto nelle direzioni assiale e radiale, la componente in frequenza è pari a quattro volte la velocità di rotazione del monolucido. Questa componente spettrale è legata probabilmente al numero dei sifoni presenti all’interno del monolucido e rappresenta quindi una forzante caratteristica. Presumibilmente, la deformazione del monolucido induce sulla raschia delle sollecitazioni periodiche che causano alti livelli di vibrazione e delle condizioni di risonanza strutturali.

LEGENDA

𝑚𝑚 s rms root mean square, radice quadrata della media aritmetica dei quadrati delle velocità di vibrazione.

Z Direzione assiale rispetto al cilindro monolucido.

Y Direzione radiale rispetto al cilindro monolucido.

X Direzione tangenziale rispetto al cilindro monolucido.

144 La seconda serie di misure di vibrazione, effettuate in data 21.02.2014, è stata eseguita, mediante l’utilizzo del sistema di acquisizione dati, sulla raschia crespatrice e su alcune parti della struttura di macchina, al fine di valutare la tipologia e l’entità delle forzanti presenti.

I punti di acquisizione sono i medesimi per ogni misura e si possono schematizzare come segue:

Nomenclatura Localizzazione Direzione di misura

Point 1 Struttura portante raschia lato operatore

Assiale Point 2 Struttura portante raschia

lato operatore

Orizzontale Point 3 Struttura portante raschia

lato operatore

Verticale Point 4 Struttura portante raschia

lato trasmissione

Assiale Point 5 Struttura portante raschia

lato trasmissione

Orizzontale Point 6 Struttura portante raschia

lato trasmissione

Verticale

Tab. 6.3.

Le misure acquisite nelle medesime condizioni di funzionamento della macchina (di cui si riportano i dati nella tabella di seguito), si possono suddividere in due macro aree temporali separate dalla sostituzione della raschia crespatrice.

Parametro Pressione raschia crespatrice (bar) Angolo di contatto (gradi) Stick out (mm) Pressione vapore (bar) Velocità macchina (m/min) Velocità pope (m/min) Valore 2,2 ÷ 2,4 19 30 9,3 1472 1249 Tab. 6.4.

145 Grammatura carta (g/m2) Umidità relativa (%) 16,8 7,65 Tab. 6.5.

Dall’analisi delle misure di vibrazione si può indicare quanto segue:

Prova A – prima della sostituzione della raschia (orario 15:04)

Struttura portante raschia lato operatore (LO) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN 37 ed armoniche, con ampiezza massima pari a 15 mm/s picco in direzione orizzontale.

Struttura portante raschia lato trasmissione (LT) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 15 mm/s picco in direzione verticale.

Prova B – prima della sostituzione della raschia (orario 15:23)

Struttura portante raschia lato operatore (LO) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 54 mm/s picco in direzione orizzontale.

Struttura portante raschia lato trasmissione (LT) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 14 mm/s picco in direzione verticale.

Prova C – a seguito della sostituzione della raschia (orario 16:31)

Struttura portante raschia lato operatore (LO) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 6 mm/s picco in direzione orizzontale.

Struttura portante raschia lato trasmissione (LT) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 4,5 mm/s picco in direzione verticale.

37 _{Frequenza di rotazione del monolucido.}

146

Prova D – a seguito della sostituzione della raschia (orario 16:47)

Struttura portante raschia lato operatore (LO) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 5,8 mm/s picco in direzione orizzontale.

Struttura portante raschia lato trasmissione (LT) – presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido, 1xN ed armoniche, con ampiezza massima pari a 3,7 mm/s picco in direzione verticale.

Di seguito una tabella riepilogativa dei valori globali di vibrazione, tra 1 e 10 Hz.

Overall 1-10Hz

(mm/s 0-PK) Prova A Prova B Prova C Prova D

Point 1 10,20 33,36 4,63 5,21 Point 2 17,02 67,01 8,73 7,12 Point 3 12,21 36,07 4,34 3,08 Point 4 4,40 10,88 4,09 3,21 Point 5 2,20 13,07 5,00 7,25 Point 6 21,49 30,12 5,98 4,29 Tab.6.6.

Di seguito una tabella riepilogativa dei valori globali di vibrazione, tra 10 e 1000 Hz.

Overall 1-10000Hz

(mm/s 0-PK) Prova A Prova B Prova C Prova D

Point 1 1,26 9,69 0,86 0,99 Point 2 3,52 12,86 2,61 2,89 Point 3 3,19 6,04 3,49 4,52 Point 4 0,78 1,48 0,83 0,86 Point 5 2,74 3,01 2,29 2,37 Point 6 5,22 8,79 3,23 4,03 Tab. 6.7.

147 Le prove sono state eseguite acquisendo due serie di dati di due raschie crespatrici differenti. Le prove A e B sono relative alla prima raschia, mentre le prove C e D sono state eseguite dopo il cambio della raschia.

Fra le diverse acquisizioni si è aspettato un lasso di tempo, di circa 15 o 20 min; in generale, dall’analisi dei dati, si può notare come, in tutti i dati acquisiti rimane preponderante la presenza di forzanti legate al funzionamento del cilindro monolucido. In particolare, le prove A e B, eseguite su una raschia crespatrice giunta quasi a fine vita, presentano valori di vibrazione globali particolarmente alti. Si può notare come tali valori aumentino drasticamente fra la prima e la seconda prova. Sia nella prova A che nella B i valori più alti sono presenti sul lato operatore.

Le prove C e D hanno dato delle risposte completamente differenti, infatti queste sono state effettuate su una raschia crespatrice nuova.

I valori di misurazione risultano decisamente più bassi rispetto ai precedenti. Da notare come i valori acquisiti con la prova C siano pressochè uguali a quelli acquisiti con la prova D.

Dall’analisi effettuata si evince come lo stato di usura della raschia sia collegato al fenomeno vibrazionale rilevato.

148

Conclusioni e sviluppi futuri

Il lavoro descritto nel presente elaborato di tesi è stato finalizzato all'approfondimento delle tecniche di monitoraggio e delle conoscenze diagnostiche relative alle macchine continue per la produzione di carta tissue, con particolare riferimento alla sezione relativa al processo di crespatura.

Lo studio è iniziato dalla analisi della struttura e dei principi di funzionamento delle macchine monocilindriche, basata su incontri occorsi con esperti del settore e sulle informazioni raccolte sugli impianti nel corso delle attività sperimentali.

Successivamente si è ristretto il campo dello studio alla sola sezione riguardante il processo di crespatura e quindi ad una forma di anomalia, le Chatter Marks, evidenziandone, le cause e le conseguenze più evidenti. Si è cercato di individuare i fattori chiave e le grandezze fisiche utili per monitorare questo fenomeno.

Come ulteriore step si sono individuati i metodi di monitoraggio e di diagnosi più adatti alle diverse situazioni.

L'evolversi del lavoro ha portato poi a concentrare l'attenzione su una particolare forma di monitoraggio del processo in grado di tenerne sotto controllo l’andamento ed ottenere informazioni in tempo utile sugli eventuali cambiamenti dello stesso. Seguendo questa tipologia di controllo si sono poste le basi per la realizzazione di un sistema di misura on line formato da un sistema di acquisizione dati collegato ad una serie di sensori in grado di monitorare e memorizzare i parametri più significativi relativi alle variabili fisiche scelte. Sono state definite le caratteristiche tecniche e funzionali dei trasduttori con particolare riguardo ai sensori di vibrazione con i quali sono state effettuate le prove sul campo.

Lo studio è proseguito quindi con un'attività sperimentale che ha permesso di approfondire la conoscenza sull’origine delle vibrazioni della macchina continua e di testare i metodi diagnostici individuati.

Un possibile sviluppo del lavoro presentato consiste dunque in uno studio sperimentale che preveda una attività di monitoraggio, con il sistema di misura on line, di un campione più ampio possibile di macchine continue per la produzione di carta tissue, finalizzato all'ulteriore approfondimento dei modi di guasto del processo di crespatura, con particolare riferimento proprio a quelli che possono generare la formazione delle Chatter Marks.

149 Per una valutazione più completa, delle condizioni del cilindro monolucido, si potrebbe introdurre il monitoraggio degli altri parametri di processo, individuati in questo elaborato.

Potrebbe infine risultare interessante dopo una fase di raccolta dati, interpretazione ed analisi, realizzare un database con le variazioni dei parametri significativi di processo e gli effettivi malfunzionamenti ad essi legati, per essere usato così come punto di riferimento per approfondire i modi di guasto del monolucido.

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