Технические средства анализа вибрации. Простейшие средства измерения и анализа вибрации
Содержание
Простейшими по глубине анализа техническими средствами являются приборы и системы допускового контроля и аварийной защиты. К их обязательным функциям относится измерение величины (уровня) виброскорости или вибросмещения в стандартной полосе частот, например, от 2 до 1000 Гц или от 10 до 1000 Гц [25], которая должна укладываться в действующие нормы на вибрацию конкретного вида объектов контроля. Уровень вибрации либо определяется по мощности сигнала на выходе широкополосного фильтра, либо рассчитывается по результатам измерения спектра сигнала. При цифровой обработке сигнала в первом случае используется широкополосный FIR-фильтр со стандартной амплитудно-частотной характеристикой. Тогда время реакции измерителя на скачок вибрации контролируемого оборудования обратно пропорционально нижней граничной частоте фильтра и составляет для фильтра 10-1000Гц около 0,5 сек. При определении уровня вибрации по ее спектру время реакции обратно пропорционально ширине полосы спектра и составляет около 1,5 секунды при типовой ширине полосы в 2Гц.
Нормы на вибрацию в общем случае определяются для установившегося режима работы контролируемого оборудования, и основная ошибка использования средств аварийной сигнализации и защиты - ложные тревоги при неточной информации о текущем режиме работы, когда причиной регистрируемого роста вибрации может быть кратковременное изменение режима работы, а не обнаружение дефекта. Типовой рекомендацией для такого случая является проведение нескольких (обычно трех) последовательных измерений вибрации и сравнение полученных данных между собой и с нормами.
Пользователи переносных средств вибрационного контроля для оборудования, имеющего один режим длительной эксплуатации так и делают, а при контроле вибрации многорежимных машин используют дополнительные способы контроля текущего режима, например, с помощью датчиков оборотов, стробоскопов и т.п. На рис.2. приведен вид простейшего прибора (виброметра СМ-21) для допускового контроля вибрации производства Ассоциации «ВАСТ».
Рис.2. Виброметр СМ-21 для допускового контроля вибрации в стандартных полосах частот, прослушивания вибрации в звуковом диапазоне частот и обнаружения ударных импульсов в высокочастотной вибрации.
Виброметр также снабжен датчиком теплового излучения для бесконтактного контроля температуры и датчиком частоты вращения ротора для контроля режима работы многоскоростных машин.
В системах аварийной защиты опасно вводить задержки на принятие решений по группе последовательных измерений вибрации для снижения вероятности ложной тревоги, так как при появлении дефектов, влияющих на вибрацию в стандартной полосе частот только в конечной стадии развития, защита срабатывает слишком поздно. Поэтому в современных системах аварийной защиты или сигнализации по вибрации все чаще проводится параллельный контроль вибрации в стандартной полосе и в дополнительных полосах на более высоких частотах, где независимые измерения могут проводиться гораздо чаще. Соответственно, задача повышения помехоустойчивости аварийной сигнализации за счет принятия решения по группе последовательных измерений вибрации в значительной степени перекладывается на измерения в этих полосах частот. Так, на рис.3 приведена простейшая 4х-канальная система аварийной сигнализации высокой помехоустойчивости по вибрации объекта сразу в нескольких диапазонах частот. Это нижний уровень технических средств из серии стационарных систем мониторинга и диагностики СМД-4, производимых Ассоциацией ВАСТ.
Рис. 3. Простейшая стационарная система аварийной сигнализации СМД-4С повышенной помехоустойчивости. Один из входов системы предназначен для подключения датчика оборотов или датчика тока для контроля режима работы объекта. Выходы системы – реле управления сигнализацией и сеть Ethernet для анализа накапливаемой информации.
Существуют, кроме базовой системы СМД-4С без элементов индикации результатов контроля на месте, несколько модификаций системы, отличающихся числом измерительных каналов и способом визуализации информации на месте ее установки – светодиоды на корпусе, встраиваемый в корпус монитор или внешнее устройство (планшет, смартфон), работающие через USB порт или по Wi-Fi.
Основной проблемой создания систем аварийной сигнализации повышенной помехоустойчивости является определение порогов состояния по параметрам, используемым дополнительно к уровню вибрации в стандартной полосе частот. Стандартов по таким порогам нет, и они должны определяться путем самообучения системы сигнализации в процессе накопления результатов периодических измерений вибрации контролируемого объекта. А для этого система должна иметь собственную базу данных для накопления измерений и программу их обработки, т.е. переходить в класс систем мониторинга вибрации или состояния объекта.
Содержание
