کاهش ارتعاش ماشین آلات دوار با جاذب ارتعاشی تنظیم پذیر

در صنایع سنگین و پتروشیمی، ارتعاشات ناخواسته در ماشین آلات دوار یکی از عوامل اصلی کاهش عمر مفید و بروز خرابی های ناگهانی تجهیزات است. هدف این پژوهش، ارائه و اعتبارسنجی یک سامانه «جاذب ارتعاشی تنظیم پذیر» با قابلیت تطبیق هوشمند پارامترها برای سرکوب ارتعاشات فرکانس متغیر است. در این راستا، ابتدا مدل سازی دینامیکی روتور تحت تاثیر بارهای دینامیکی انجام شد و جاذب جرم-فنر-دمپر به گونه ای طراحی شد که با تغییرات سرعت دورانی، به صورت خودکار سختی خود را تغییر دهد. آزمایش های عملیاتی در واحد توسعه تولید انجام گرفت و داده های حاصل، به منظور تحلیل های فنی و آماری مورد استفاده قرار گرفت. روش شناسی شامل بررسی رفتار دینامیکی روتور در حالت های بدون جاذب، با جاذب ثابت و با جاذب تنظیم پذیر بود. برای تحلیل داده ها از آزمون های تحلیل واریانس و همبستگی پیرسون استفاده شد تا معناداری نتایج در سطوح مختلف عملیاتی تایید گردد. یافته ها نشان می دهد که جاذب تنظیم پذیر در سرعت ۳۰۰۰ دور در دقیقه، ارتعاشات را تا ۶۶ درصد کاهش می دهد که در مقایسه با جاذب های ثابت، دستاوردی قابل توجه است. تحلیل های پایداری بر اساس شاخص لیاپانوف، بهبود ۴۷ درصدی در پایداری سیستم را نشان داد. همچنین، الگوریتم ردیابی فرکانسی با دقت ۹۸.۶ درصد و خطای میانگین ۱.۴ هرتز عمل کرد. بر اساس توزیع وایبول، پارامتر شکل فرسودگی از ۲.۱ در حالت بدون جاذب به ۱.۴ در حضور سامانه پیشنهادی کاهش یافت که به معنای افزایش ۸۶ درصدی در میانگین زمان بین خرابی هاست. احتمال کارکرد بدون خرابی تجهیز در بازه ۲۰۰۰ ساعتی، از ۳۸ درصد به ۷۴ درصد ارتقا یافت. نتایج آماری نشان داد که این سیستم نسبت به نوسانات سیگنالی و خطاهای حسگر بسیار مقاوم است (p > ۰.۰۵) برای نرخ خطا. این پژوهش اثبات کرد که استفاده از جاذب های تنظیم پذیر، یک راهکار موثر برای افزایش طول عمر دارایی های صنعتی و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری است. بر اساس یافته ها، نسبت جرمی بهینه برای جاذب بین ۵ تا ۸ درصد تعیین شد. در نهایت، پیشنهاداتی جهت هوشمندسازی سیستم با استفاده از مواد هوشمند و مدل های کنترلی پیش بینانه ارائه گردید تا عملکرد سامانه در شرایط بحرانی بیش از پیش بهبود یابد. این رویکرد، مسیری نوین در مدیریت پایداری ماشین آلات دوار و تحقق تولید پایدار در صنایع فرآیندی است.