Технические средства анализа вибрации. Средства мониторинга вибрации и состояния

Содержание

1  2  3  4  5

Одним из естественных направлений развития средств контроля вибрации является переход к решению задач мониторинга параметров вибрации, т.е. накопления результатов измерений за длительное время с анализом тенденций их изменения во времени. Подобное изменение может быть быстрым (скачек параметра) или монотонным однонаправленным (тренд параметра), однократным и многократным. При монотонных изменениях параметра возможен прогноз его развития, но длительность прогноза не должна быть больше половины интервала, на котором выделяется обнаруживаемый тренд.

Мониторинг группы параметров вибрации, изменения которых связаны с изменением состояния (ростом дефекта) – это уже мониторинг состояния объекта по его вибрации, а простейшее стационарное средство мониторинга состояния – система СМД-4М, которая рассмотрена ранее на примере системы аварийной сигнализации, рис.3.

Систему мониторинга состояния можно формировать на базе переносного средства измерения и анализа вибрации и других процессов. Для этого необходимо решить три задачи – сформировать список параметров, отвечающих за состояние объекта мониторинга, выбрать оптимальное средство их измерения и сформировать базу данных, в каждой ячейке которой сохранять данные периодических измерений конкретного параметра в конкретной точке измерений. Простейшая система мониторинга состояния вращающегося оборудования по вибрации его опор вращения приведена на рис. 4.

Рис.4.Портативная система мониторинга состояния СМС-21 (виброметр ВТ-21 + программа Вибро-21) производства Ассоциации ВАСТ. Измерения проводятся по маршрутам, формируемым программой, типовая периодичность 10-15суток.

Основной целью такой системы является своевременное (задолго до возможного отказа) обнаружение изменений состояния оборудования, происходящих в результате износа и старения, без детализации вида дефекта. Такая постановка задачи позволяет отказаться от измерения и анализа узкополосных спектров вибрации, т.е. от участия специалистов в постановке диагноза. Это позволяет упростить и удешевить систему без снижения достоверности оценки состояния, получаемой за счет контроля широкополосного спектра вибрации, а также обнаружения высокочастотных импульсов вибрации ударного происхождения и, при необходимости, контроля температуры отдельных узлов оборудования.

Технические характеристики виброметра ВТ-21:

Типы преобразователей: акселерометр, пирометр, датчик оборотов

Измеряемые величины: виброперемещение, виброскорость, виброускорение, температура, частота вращения

Частотный диапазон: 0,5-25600 Гц

Максимальная неравномерность АЧХ: +/- 5 %

Частотные полосы измеряемой вибрации По ГОСТ ИСО 10816-3-2002: 2-1000, 10-1000, 10-2000, 10-5000 Гц

Спектральный 1/3 октавный анализ виброускорения в частотном диапазоне 2Гц- 25кГц

Анализ пиковой вибрации на высоких частотах в полосах 6,4-25кГц, 10-25кГц, 15-25кГц

Диапазоны измерения СКЗ:

• виброускорение: от 0,1 до 1000 м/с2
• виброскорость: от 0,1 до 1000 мм/с
• виброперемещение: от 1,0 до 10000 мкм

Вывод сигнала вибрации на наушники

Измерение температуры: от -40°С до +350°С, погрешность +/-4°С

Оптический датчик оборотов: от 120 до 39000 об/м, погрешность+/-1%, расстояние до объекта -до 200мм

Порт для обмена данных: USB

Хранение данных более 10000 результатов измерений, в том числе до 1000 спектров

Степень защищенности: IP65

Диапазон рабочих температур: 20/+50°С

Относительная влажность: 90 %

Масса: 200 г, Размеры: 133 х 76 х 26 мм

Время работы от аккумулятора: 12 часов

 Система мониторинга состояния рассчитана также и на оценку последствий ошибок обслуживания и управления объектами мониторинга по трендам изменения состояния после пуска (или после ликвидации ошибок управления), но необходимо существенно сокращать интервалы между измерениями

Пороги на все контролируемые параметры могут устанавливаться вручную или автоматически, после набора минимально необходимого числа либо периодических измерений (пороги по истории), либо измерений нескольких одинаковых агрегатов (пороги по группе)

Практически все средства контроля состояния, включая СМС-21, используют хотя бы один из методов обнаружения высокочастотной импульсной вибрации ударного происхождения для контроля состояния подшипников качения. Качество современных цифровых приборов позволяет получать практически одинаковые результаты как при использовании датчиков ультразвукового диапазона частот, так и используемых в составе продукции Ассоциации ВАСТ типовых акселерометров с собственным резонансом от 25кГц и выше.

Следующей ступенью в развитии систем мониторинга состояния вращающегося оборудования по вибрации можно считать выпуск многоканальной мобильной системы, приведенной на рис.5. Она может использоваться как в режиме переносной системы мониторинга или стендовой системы контроля вибрации и состояния, так и стационарной системы мониторинга, в том числе с расширением до системы диагностики.

Рис.5.Мобильная система мониторинга состояния СМД-4М производства Ассоциации ВАСТ. Состоит из трех основных частей – встроенного в один корпус блока измерения и анализа сигналов (БИАС) и компьютера (СМД-сервера) для автоматического управления, обработки и хранения данных, а также внешнего компьютера (планшета или ноутбука) для конфигурирования системы и визуализации результатов

Использование базового варианта системы не предполагает знания детальных характеристик объекта, так как автоматический мониторинг проводится по широкополосным спектрам вибрации и форме ее импульсных составляющих, а пороги автоматически выставляются в режиме самообучения системы. Необходимо только определиться с признаками тех режимов работы объекта, на которых будет производиться мониторинг состояния.

В то же время для специалиста предусмотрены широкие возможности проведения разных видов анализа сигналов, в том числе узкополосных спектров вибрации и ее огибающей, накопления результатов измерений и автоматического построения порогов на выделяемые параметры вибрации. Но для этого в программе мониторинга необходимо сформировать количественное описание технических характеристик объекта.

Дополнительно с системой мониторинга для конкретных видов агрегатов и конкретных видов анализа их вибрации могут поставляться модули диагностики – автоматической идентификации наиболее вероятного вида и места появления дефектов, являющихся причиной обнаруживаемого изменения состояния.

Технические характеристики СМД-4М:

Блок измерения и анализа сигналов БИАС

16 параллельных аналоговых входа, 4 входа для импульсов с датчика оборотов

Типы преобразователей: акселерометры, микрофоны, гидрофоны, измерительные трансформаторы тока, датчики оборотов

Частотный диапазон: 0,5 – 51200 Гц, динамический диапазон: не хуже 100дБ

Диапазон входного напряжения: ± 5В,

Неравномерность частотной характеристики: не более 3% в полосе 2 Гц - 10 кГц, во всем диапазоне – не более 7%.

Измеряемые сигналы: вибрация, ток, давление, частота вращения

Интервал обновления данных измерений: от 0,125с, задается пользователем

Одновременно во всех каналах в режиме онлайн до 12 видов онлайн анализа сигналов, из следующего списка:

• общие уровни вибрации в полосах частот по ГОСТам: 2-1000, 10-1000, 10-2000Гц и дополнительных, от 0,7Гц, в диапазонах СКЗ-виброускорения 0,1-3400м/сс, виброскорости 0,1-6000мм/с, виброперемещения 0,5-5000мкм
• форма сигнала или форма огибающей в 1/3 октавных полосах частот от 400 Гц и в более широких полосах частот:
• 25-400Гц, 400-1600Гц, 1600-6400Гц, 6400- 25600Гц и 25600Гц – 51200Гц.
• узкополосные спектры и спектры огибающей с количеством полос до 25600, частотным разрешением от 0,001Гц и граничными частотами от 25Гц
• широкополосные 1/3 октавные спектры от 0,63Гц до 25кГц
• пространственные характеристики (амплитуды и фазы, АЧХ и ФЧХ)
• частота вращения (до 4 каналов измерения)

Порт для обмена данными с СМД-сервером: USB, Ethernet

Степень защищенности: IP54, диапазон рабочих температур: от-20 до +50С

Программа мониторинга вибрации и состояния – три опции

Первая опция

Мониторинг по широкополосным измерениям, не требует знания технических характеристик объекта

Основа мониторинга – фильтры с оценкой СКЗ и формы импульсов, третьоктавный спектр 0,7Гц- 25кГц

Параллельное на разных интервалах времени накопление данных для автоматического построения порогов

Непрерывный и параллельный для разных точек контроля и разных скоростей развития контроль состояния

Краткосрочный прогноз состояния по обнаруживаемым трендам его ухудшения или восстановления

Возможность измерения, обработки и накопления узкополосных спектров вибрации и огибающей ее компонент периодически и по событиям

Связь с внешней программой визуализации данных (АРМ оператора) по Ethernet, в том числе, Wi-Fi

Возможно удаленное управление измерениями из внешней программы управления

Вторая, дополнительная опция

Мониторинг состояния по узкополосным спектрам, требует описания технических характеристик объекта

Основа мониторинга – дополнительные узкополосные спектры вибрации и тока, спектры огибающей вибрации

Расширенная база данных программы мониторинга

Модуль описания объекта с определением признаков состояния (частот информативных составляющих вибрации и тока)

Модуль автоматического построения порогов для идентифицируемых составляющих узкополосных спектров

Модуль идентификации текущего режима объекта мониторинга по спектрам вибрации и тока

Модуль сводной оценки состояния объекта по широкополосным измерениям и узкополосным спектрам

Третья опция

Оперативная диагностика агрегата с узлами вращения, требует отработанного под объект модуля диагностики

Основа диагностики – идентификация вида и степени опасности дефекта при фиксируемом изменении состояния

Отработанные для конкретных модификаций разных видов агрегатов диагностические модули

Обязательные условия:

• наличие у разработчика СМД-4 диагностического модуля для конкретной модификации агрегата,
• количество датчиков и точек контроля вибрации и тока, используемые в СМД-4, соответствует рекомендациям для конкретного модуля.

Содержание

1  2  3  4  5