МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ

МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ

2.1. Суть вибродиагностики и ее главные понятия

Колебания передвигающихся частей, также пульсации потока технологической среды делают в трубопроводах, машинном и емкостном оборудовании вибрации. Характеристики колебаний, вместе с величиной возмущающих сил, определяются параметрами технического состояния оборудования: наличием зазоров в сопряжениях, деформацией и износом деталей, просадкой фундаментов, нарушением центровки валов, ослаблением креплений и т.д МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ. Потому анализ вибрационных колебаний позволяет получить нужную информацию о состоянии оборудования. Вибрация является интегральным пока-зателем свойства конструкции, производства и монтажа оборудования, также конфигурации его технического состояния при эксплуатации.

Вибрационная диагностика базирована на измерении и анализе характеристик вибрации диагностируемого оборудования и занимает особенное место посреди иных видов диагностики. Более МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ удачно она употребляется для диагностики вращающегося оборудования, решая более 90% задач определения и прогноза его состояния.

По методу получения диагностической инфы вибрационная диагностика может относиться как к виду многофункциональной, так и испытательной диагностики (см. рис. 1.3). 2-ое направление при-меняется в главном для оценки колебательных параметров механических систем и конструкций и утраты МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ колебательной энергии на резонансных частотах. В качестве тестового воздействия при всем этом может быть применен ударный импульс либо особые режимы работы, к примеру режимы разгона-выбега крутящихся машин. Беря во внимание, что способы испытательной вибрационной диагностики употребляются в главном в процессе ремонта и виброналадки оборудования, в дан-ном учебном МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ пособии они не рассматриваются.

Многофункциональная вибрационная диагностика осуществляется без дополнительных тестовых воздействий и без нарушения режимов ра-боты оборудования, т. е. при его функционировании. Но по сопоставлению с диагностическими сигналами многофункциональной параметрической диагностики, характеризуемыми только одним либо несколькими параметрами (температура, давление, износ, напряжение, ток, мощность, наличие механических частиц в МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ смазке и др.), вибрационные сигналы содержат существенно больший объем диаг-ностической инфы. Это общий уровень сигналов, их диапазон, амплитуды, частоты и исходные фазы каждой составляющей, соотношение меж составляющими и т.д. Обработка и анализ вибрационных сигналов позволяет отлично решать задачки глубочайшей диагностики, определять техническое состояние и предсказывать состояние МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ и ресурс оборудования.

Средством вибродиагностики более просто реализуются системы мониторинга состояния оборудования (сначала роторного), дозволяющие на ранешном шаге обнаруживать и идентифицировать зарождающиеся недостатки, предсказывать их развитие, перейти на сервис и ремонт оборудования по фактическому техническому состоянию.

Вибрация — это механические колебания, характеризующиеся неоднократно циклическим отклонением физических тел от положения равновесия МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ. Эти колебания являются следствием взаимодействия 4 причин: упругой реакции системы, степени ее демпфирования, силы инерции, нрава и величины наружной нагрузки.

Вибрация может характеризоваться последующими основными параметрами: виброперемещением S, виброскоростью v, виброускорением а, угловой скоростью либо частотой колебаний w либо /.

Более обычным видом вибрации (колебаний) являются гармонические колебания, при которых колеблющаяся МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ величина меняется по косинусоидальному либо синусоидальному законам, к примеру колебания вращающегося физического тела с неурав-новешенным центром тяжести (ц. м.) в вертикальном направлении (рис. 2.1).

Виброперемещение ц. м. при всем этом обусловится из выражения

S(i) = Sasin(Htf + фо),

где S(f) — виброперемещение объекта; £а — амплитуда вибропереме­щения; w — угловая скорость колебаний МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ, с-1; t — время; <р0 — началь­ная фаза колебаний в начальном состоянии при t = 0; wt + ф0 = ср — фаза колебаний.

Фаза колебаний wt + tp0 определяет состояние колебательного процесса в данный момент времени t. Периодом колебаний Т на­зывается меньший просвет времени, через который колеб­лющаяся система ворачивается в начальное состояние. Величина МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ /= 1 /Т именуется частотой колебаний и измеряется числом колебаний в секунду (Гц). Частота/ и угловая скорость w связаны ме­жду собой соотношением

w = 2 п/.

Соответственно виброскорость v и виброускорение а определя-ются по формулам

v = dS/dt = Sawcos(wt + ф0) = vasin(w/ + ф0 + л/2);

а = dv/dt = d2S/d2t МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ = —Sawh\n(wt +

где va и aa — амплитуды соответственно виброскорости и виброуско­рения, va = s>; а.л = vaw = Sa w2.

Из приведенных выражений следует, что виброскоросгь относи­тельно виброперемещения имеет опережение фазы на 90°, виброу­скорение — на 180°.

Широкополосный установившийся вибрационный сигнал реальных машин имеет непростой МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ нрав и состоит из ряда гармонических составляющих (гармоник). Любая из этих составляющих определяется ее частотой, амплитудой и фазой относительно некого известного начала отсчета.

Колебания, которые могут быть представлены в виде суммы 2-ух и поболее гармонических колебаний с разной частотой, именуются полигармоническими, к примеру

5(0 = 5’alcos(w,/ + ср,) + Sa2 cos(h МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ,2Z + ф2),

где SiU 5а2 — амплитуды виброперемещений гармонических состав­ляющих соответственно с угловыми частотами и’, и w2 и исходными фазами ф, и ф2-

Используют два главных метода графического изображения вибрационного сигнала: зависимо от времени либо от частоты (угловой скорости) колебаний. Изображение сигнала зависимо от времени именуется временной разверткой МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ. Совокупа частот составляющих гармонических колебаний, расположенных в порядке возрастания амплитуд, именуется частотным диапазоном. Совокуп­ность амплитуд, характеризующих полигармонические колебания и расположенных в порядке возрастания частот, именуется амплитуд­ным диапазоном.

На рис. 2.2, а, б приведены временные развертки сигналов про­стейших гармонических колебаний с частотой / = щ/2л и /2 = \v-J2n и их амплитудные МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ диапазоны, а на рис. 2.2, в — временной сигнал и его диапазон, представляющий сумму этих простых колебаний при щ = 2w,

В общем случае спектральное представление сложных полигармонических колебаний получают, используя разложение вибрацион­ного сигнала в ряд Фурье. Сигнал при всем этом представляется в виде

Рис. 2.2. Временные развертки сигналов и их амплитудные диапазоны

суммы МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ гармонических колебаний с частотами, кратными основной частоте w, т. е

S(t) = Y,s* cos(iwt + ф, ),

где Sm, ф, — амплитуда и исходная фаза /-й гармонической состав­ляющей виброперемещений, = уД2 + В?, ф, = arctg(B,/^,); А/, В, — коэффициенты ряда Фурье, определенные по последующим выражениям:

1 т2 гAj = — J S{t) cos МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ(/w/)d?; Д. = — J S(t) sin(/w/)d/.

T о T Q

Случайный вибрационный сигнал может принимать хоть какое значение в определенном спектре. Реальный вибрационный сигнал машины, обычно, представляет собой совокупа гармонических и случайных составляющих, что осложняет его обработку и анализ.

Для стационарных случайных сигналов также можно использовать спектральное МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ представление. Исключительно в этом случае употребляется не разложение в ряд Фурье, как для повторяющихся сигналов, а интегральное преобразование Фурье

где \|/(w) — спектральная плотность, характеризующая рассредотачивание энергии по частоте.

Пример временной развертки реального вибрационного сигнала, содержащего гармонические и случайные составляющие, приведен на рис. 2.3.

Сложные полигармонические и гармонические колебания комфортно представлять в виде МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ среднеквадратических значений (СКЗ) виброперемещения Se, виброскорости ve и виброускорения ае.

СКЗ параметра вибрации хе = Se, ve, ае определяется по формуле


где Т — временной интервал, на котором определяется СКЗ; I — время.

Принципиальным параметром является так именуемый пикфактор К — амплитудный коэффициент, значение которого тем больше, чем больше выражен импульсный либо случайный нрав колебаний МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ:

Y

max

Для гармонических колебаний К = -у/2, при всем этом среднее значение параметра гармонической вибрации


Виброскорость соответствует линейной скорости движения центра тяжести физического тела в данном направлении. СКЗ виброскорости определяет импульс силы и кинетическую энергию (£к = mv2/2) и потому исследуется при исследовании эффективности вибрационных машин, также воздействия вибрации на человеческий организм МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ.

Виброускорение является мерой конфигурации виброскорости во времени и силовой чертой вибрации. По второму закону

Рис. 2.3. Временная развертка реального сигнала (с) и его диапазон (б)

Ньютона произведение массы на ускорение равно силе. Другими словами сила, действующая на массу, вызывает ее ускорение в направлении собственного деяния, при всем этом скорость, а тем паче МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ величина перемещения за­висят от времени деяния силы в данном направлении. С увеличе­нием частоты / период деяния силы миниатюризируется, соответственно миниатюризируется виброскорость и, тем паче, виброперемешение. По­этому виброускорение целенаправлено определять на больших частотах, потому что его амплитуда пропорциональна квадрату угловой частоты w2 = (2 к/)2.

Виброперемещение представляет энтузиазм в МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ тех случаях, когда следует знать относительное смещение объекта либо его дефор­мацию. Виброперемещение при одной и той же мощности уменьша­ется с ростом w. Потому в низкочастотном спектре почаще измеря­ют характеристики виброперемещения и виброскорости, в среднечастотномвиброскорости, а в высокочастотном — виброускорения. Но такое деление является условным, потому что современные МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ мик­ропроцессорные приборы позволяют просто пересчитывать вибропе­ремещение в виброскорость либо виброускорение и напротив.

Вибрация машин может иметь широкий диапазон частот от не­скольких герц до сотен килогерц. На базе результатов только ши­рокополосных измерений нельзя выявить возникновение и развитие со­ответствующего недостатка до того, как увеличивающаяся амплитуда определенной МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ гармоники достигнет величины, способной приметно поменять общий уровень вибрации. Потому для удобства измере­ния и анализа весь частотный спектр вибрации делят на полосы. Для реализации способности узкополосного анализа используют ап­паратурный либо алгоритмический (на базе резвого преобразова­ния Фурье) способы.

При использовании аппаратурного способа из всего частотного МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ спектра при помощи соответственных фильтров выделяют полосы частот с относительно неизменной шириной. Используют декадные, октавные и третьоктавные полосы частот. Верхняя и нижняя грани­ца декадных полос отличается в 10 раз, октавных — в 2 раза, третьоктавных — в 1,26 раза. При разделении частотного спектра на поло­сы результаты измерения относят к среднегеометрическим частотам f которые МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ для октавных полос находят из выражения

/ = л/лТГ = л/2лГ-

Графическое представление среднеквадратического значения па­раметра вибрации в октавных либо третьоктавных полосах частот на­зывается соответственно октавным либо третьоктавным диапазоном вибрации, изображенным в виде столбчатой гистограммы.

Время от времени ширину спектра определяют в процентах от частоты се­редины спектра. Употребляют МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ узкополосные диапазоны с шириной спектра 1,5; 3; 6 %.

Для выполнения спектрального анализа на базе алгоритмиче­ского способа используют цифровые виброанализаторы, использую­щие резвое преобразование Фурье (БПФ). БПФ работает с выбор­ками сигнала, равными по длине 2", где п — целое число, принимае­мое равным 9...11, т. е. длина выборок равна 512...2048 отсчетам. Все составляющие вибросигнала, попадающие в подборку МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ, приводятся к некому среднему значению, отражаемому на диапазоне.

Преимуществом анализа в полосах частот с относительно посто­янной шириной является возможность представления на одном гра­фике широкого частотного спектра с довольно узеньким разреше­нием на низких частотах. Разрешение в области больших частот усугубляется при всем этом с увеличением частоты. При МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ использовании БПФ-анализаторов весь частотный спектр разбивается на полосы с неизменной абсолютной шириной. При всем этом частотное разрешение повсевременно во всем спектре.

Линейными единицами измерения виброперемещения, вибро­скорости и виброускорения в системе СИ соответственно являются м, м/с и м/с2.

Характеристики вибрации метут изменяться в большенном МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ спектре (на несколько порядков), потому для свойства их уровня пользу­ются в главном логарифмической шкалой. Логарифмический уро­вень параметра вибрации, выраженный в децибелах, определяется по формуле

Lx = 201g(x/xnop),

где хпор — пороговое значение соответственного параметра.

В согласовании с ИСО-1683 употребляются последующие пороговые значения механических колебаний:

Smp - Ю-12 м; vnop МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ~ 10-9 м/с; апор ~ 10~6 м/с2.

Перечисленные пороговые величины приняты по ИСО-1683 та­ким образом, что числовые значения уровней виброперемещения, виброскорости и виброускорения механических колебаний с сину­соидальной формой волны и угловой скоростью vv0 = 1000 с-1 равны друг дружке.

Таким макаром, абсолютные значения S, v и а выражают в деци МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ­белах относительно их стандартного порогового значения. При срав­нении значений механических колебаний довольно показать только разность соответственных уровней х, и х2 в децибелах. Пример пере­вода децибел в относительные безразмерные единицы приведен в табл. 9.2.

При выражении вибропараметров в линейных единицах измере­ний их размерность определяется масштабами соответственных па­раметров. Для большинства МЕТОДЫ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ машинных агрегатов амплитуда вибро­перемещений составляет величины порядка 10-ов микрон, а виб­роскорости — порядка 10-ов мм за секунду (см., к примеру, табл. 2.1). Потому при выражении вибропараметров в линейных единицах виброперемещение принято определять в микро­нах (мкм), виброскорость — в мм/с, а виброускорение — в м/с2.


metodi-zashiti-ot-kompyuternih-virusov.html
metodi-zavoevaniya-i-uderzhaniya-klientov-biznes-plan-sozdanie-farmacevticheskogo-proizvodstva-v-g-volgograde-zao.html
metodicheskaya-baza-i-celi-vipolneniya-kontrolnoj-raboti.html