Второй великий этап развития
Введение анализа (частотного) вибрации – По мере приобретения опыта практики поняли, что хотя амплитуда является хорошим интуитивным показателем опасности (чем больше тряска, тем хуже состояние), частота и частотная характеристика определяют тип присутствующего дефекта. Полное применение этой теории ограничивалось приборным обеспечением, которое было очень примитивным по сравнению с современными стандартами. Самый ранний анализатор сигнала, механический Ручной Виброграф, показанный на Рис. 2, писал форму временного сигнала виброперемещения на чувствительную к давлению вощеную бумагу. Опытный пользователь с огромным воображением мог определить является ли основная вибрация на частоте вращения, присутствуют ли другие частоты – и, возможно, еще что-нибудь.
Рис. 2. Ручной виброграф.
Современная эра анализа вибрации, похоже, началась в 1950 году, когда Арт Крауфорд (Art Crawford), в то время студент, уже закончивший бакалавриат, а в настоящее время общепризнанный уважаемый гигант в промышленности, принял вызов – найти средства для надежной балансировки высокоскоростных шпинделей. Конечным результатом стало то, что IRD (фирма International Research & Development) была оформлена в качестве юридического лица и стала лидером в области динамической балансировки, частотном анализе и оценке технического состояния оборудования более чем на тридцатилетний срок.
Большинство электронных приборов для контроля вибрации в то время измеряли общий уровень перемещений и амплитуды скорости. (Рис. 3).
Рис. 3. Ранний измеритель вибрации с фиксированным фильтром
К сожалению, перемещение стало предпочтительной переменной, характеризующей техническое состояние оборудования, может быть потому, что начинающим аналитикам было проще объяснять начальнику, который испытывал затруднения в быстром переходе к работе с оценкой состояния машины. Другие приборы имели в своем составе регулируемые вручную фильтры, (Рис. 4).
Рис. 4. Измеритель вибрации с настраиваемым фильтром.
Последние создавали основу для выделения амплитудных и частотных характеристик, которые в настоящее время мы ассоциируем с такими задачами как дисбаланс, несоосность и зазоры. Лабораторные приборы с большими возможностями, как для измерений, так и для показаний сигнала вибрации, были слишком громоздкими, и работа с ними была слишком трудоемка при их использовании. На рис. 5 показан комплект аппаратуры только с частью возможностей, которые считаются естественными в современных ручных сборщиках данных.
Рис. 5.Лабораторные приборы измерения вибрации конца 1960-х годов.
Основное событие случилось в 1968 году, когда Джон Соре (John Sohre), основной исследователь как в области конструирования машин, так и в области их анализа, опубликовал на конференции инженеров механиков нефтяной промышленности Американского общества инженеров механиков (ASME Petroleum Mechanical Engineering Conference) доклад: «Эксплуатационные проблемы с высокоскоростными турбинами, причины и корректирующие действия». Статья включала в себя ставшие вскоре знаменитыми «Диаграммы Соре», описывающие вибрационные симптомы проблем турбин с детальным описанием их возможных причин. Статья и диаграммы были переизданы много раз на различных языках и легли в основу многих современных методов детальной диагностики.
В начале 1970-х годов несколько компаний предложили электронные приборы для измерения и анализа вибрации промышленного оборудования. Дальновидные, попытки, направленные на интересы пользователей, Дона Бентли (Don Bently) и Корпорации Бентли Невада (Bently Nevada Corporation), в настоящее время фирма Дженерал Электрик Оптимизация и Управление Энергетикой (GE Energy Optimization & Control), настоятельно рекомендуют устанавливать стационарные системы мониторинга виброперемещения, временного сигнала и анализа орбит. (что будет описано в последующих разделах). Другой очень влиятельный первооткрыватель, упомянутый ранее, IRD Mechanalysis (позже поглащенный Ентеком (Entek), который в свою очередь был куплен фирмой Rockwell Automation) продвигал метод периодических измерений скорости на корпусе и частотный анализ сигнала. Рей Дата (Ray Data), (позже названная Reliance Electric) как и Витек (Vitek) пропагандировали измерения корпуса. Фирмы General Radio и Schenck Trebel тоже предлагали приборы для измерения и анализа вибрации.
Ранние попытки периодического мониторинга состояния – Начиная с конца 1960-х годов, много компаний инициировали программы периодического ручного мониторинга состояния. Один или два человека использовали измеритель вибрации, похожий на показанный на рис. 3, и датчик скорости для записи вибрации крышки подшипникового щита. Чаще всего измерялись общие уровни вибрации в упорядоченной последовательности в стратегических точках заводского оборудования. Уровни вибрации записывались в цифрах в вахтенный журнал и вручную строился тренд. Задача была трудной и трудоемкой, особенно, для одного человека, который должен был держать измерительный прибор, датчик, журнал на доске с клипсой и пишущий прибор, используя при этом только две руки. Обычно прибор висел на шейном ремне. Датчик держали в одной руке, журнал в другой, а карандаш в зубах. Люди, которые этим занимались, оценивали, что 80% времени они тратили на запись данных и построение трендов. И только 20% времени оставалось на идентификацию и анализ проблем! В большинстве случаев от этих программ отказались из-за того, что слишком большое время требовалось для сбора данных по сравнению с тем временем, которое оставалось для обнаружения и анализа проблем, которое и давало прибыль.
В этот период и до середины 1970-х годов датчик скорости был важнейшим сейсмическим датчиком вибрации. Частотный анализ проводился с помощью регулируемого вручную фильтра. Рис.4. В лучшем случае это был трудоемкий, отнимавший много времени процесс, который не давал детального представления кроме как о сильных нескольких составляющих в относительно простом сигнале вибрации. Сам датчик скорости упрощал задачу из-за наличия внутренних сил и ограничений по частотному диапазону, что в свою очередь упрощало выходной сигнал с датчика. Настоящие достижения в анализе машин за счет расширения частотного диапазона акселерометров должны были подождать внедрения анализаторов в реальном времени, использующих быстрое преобразование Фурье.
Современные специалисты-практики не имеют представления о том, сколько времени и трудностей приходилось на долю тех, кто исследовал структуру сложного сигнала вибрации, имея хоть и лучший, но единственный инструмент с фильтром, настраиваемым вручную. Не было необычным, когда специалист проводил час, скрючившись в неудобном положении в горячем и шумном пространстве, для определения 4 или 5 частотных составляющих вибрации частоты вращения в одной точке машины. Высокочастотная вибрация, разделение близко расположенных составляющих и возможность увидеть боковые составляющие – все необходимое сегодня для оценки состояния редукторов, двигателей и подшипников качения было далеко за чертой возможностей или даже воображения. Ускоренные методы, такие как сравнение отфильтрованных и нефильтрованных амплитуд или перемещения, отфильтрованного на частоте вращения и сравнение его с измеренным и рассчитанным значением скорости, были разработанны для того, чтобы можно было быстро разобраться в основных составляющих вибрационного сигнала и таким образом определить источник проблемы.
С течением времени приходило осознание того, что частоты могут быть разделены с точки зрения их диагностической интерпретации. Повышенная вибрация на более низких частотах, частоте вращения и ее нескольких гармониках свидетельствует о таких проблемах как дисбаланс, несоосность и наличие люфтов. Средние частоты содержат лопастные частоты насосов, признаки кавитации и составляющие, характерные для конкретных дефектов подшипников качения. Еще выше частоты зубчатых зацеплений и лопастные частоты, относящиеся к качеству работы и долгосрочному прогнозу состояние этого оборудования. Еще выше частоты, возбуждаемые ударами из-за дефектов подшипников качения. И хотя эти ранние знания природы вибрации еще не полностью отражали ее реальные возможности, они привели к различным схемам анализа сигналов вибрации для диагностического мониторинга. В ВМФ США применялся октавный анализ, фирма Брюль и Къер внедряла фильтрацию с постоянной процентной шириной фильтров, SPM а позднее и IRD использовали механический резонанс акселерометра, чтобы усилить и идентифицировать высокочастотный сигнал от ударов (Ударная энергия) в качестве меры оценки состояния подшипника. Двухканальные измерения, мониторинг в отдельных спектральных диапазонах (описанных ниже), и огибающая/демодуляция – все это усовершенствования первоначальной концепции, сделавшейся возможным благодаря достижениям в приборостроении и обработке сигналов.
предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 следующая
