Е. А. Богданов Основы технической
Вибродиагностика и вибромониторинг общих дефектов
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 2.6. Вибродиагностика и вибромониторинг общих дефектов машинного оборудования
Реальный механический агрегат представляет собой сложную систему масс, упругих связей и демпфирующих (поглощающих колебательную энергию) элементов. Причинами его вибраций являются: начальная неуравновешенность движущихся частей и ее изменение в процессе эксплуатации. Вибрации отличаются низкой частотой и большими амплитудами; соударения деталей машин, обусловленные кинематическими особенностями сопряжений, наличием в них зазоров, увеличивающихся при износе, и появляющихся со временем дефектов. трение в кинематических парах. Вибрации имеют место в широком диапазоне частот, имеют малую амплитуду, создавая фоновый шум акустического сигнала от соударения деталей; гидроакустические колебания технологической среды (транспортируемого газа, жидкости); колебания связанных с машиной элементов технологической системы (трубопроводов и др.). Выбор диагностических параметров вибрации зависит от типов исследуемых механизмов, амплитудного и частотного диапазонов измеряемых на них колебаний. В зависимости от частоты вибрацию разделяют на низко-, средне-, высокочастотную и ультразвуковую. Основной особенностью низкочастотной вибрации (обычно с частотой не более 300...500 Гп) является то, что под действием вынужденной силы машина или ее элементы колеблются как единое целое. Низкочастотная вибрация отличается большой мощностью и содержит преимущественно гармонические составляющие на частотах, кратных частоте вынуждающей силы. Диагностическими являются среднеквадратические значения параметров вибрации этих составляющих. Параметры вибрации на средних частотах (в диапазоне от 300...500 Гц до 3...5 кГц) редко используются в качестве диагностических. Это связано с тем, что данной области соответствует большое число собственных форм колебаний как агрегата в целом, так и его отдельных узлов и элементов, что весьма усложняет выделение полезной диагностической информации. Сложность машин и оборудования как колебательных систем еще более затрудняет использование параметров вибрации в области высоких частот. Вместе с тем высокочастотная область позволяет контролировать состояние конкретного узла при установке датчиков, регистрирующих сигнал непосредственно на узле. Это обусловлено быстрым затуханием колебаний при увеличении их частоты. Поэтому высокочастотные колебания распространяются на небольшие расстояния и могут быть зарегистрированы только при расположении датчиков в непосредственной близости от источника колебаний. Основные методы, применяемые при обработке вибрационных сигналов, можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся так называемые метрические методы, основанные на измерении тех или иных параметров вибрации и сравнении их с эталонными или предельными значениями, характерными для исправного или предельно допустимого состояния. В зависимости от спектрального состава, распределения уровней вибрации во всем диапазоне частот и во времени, а также от нормирования допустимого уровня измеряют амплитудные, средние или среднеквадратические значения. Основным преимуществом измерения среднеквадратических значений является независимость этих значений от сдвигов фаз Между отдельными составляющими спектров измеряемой вибрации. Рис. 2.7. Схема спектрального разложения вибросигнала Регистрируемый суммарный вибросигнал обычно представляют в виде отдельных гармонических составляющих, амплитуда и частота каждой из которых рассчитывается методом быстрого преобразования Фурье. Каждая составляющая изображается на двумерном графике вертикальной линией, высота которой равна амплитуде составляющей, а положение на горизонтальной оси — ее частоте. Схематический пример спектрального разложения суммарного вибросигнала (автоспектра АS) приведен на рис. 2.7. Подробность разложения измеряется числом линий спектра на измеряемом диапазоне частот. Мониторинг и диагностика оборудования по вибросигналу основаны на факте, что каждый дефект создает вибрацию на характерной для него частоте. Ко второй группе относятся методы, основанные на тонком вибрационном анализе: метод анализа параметров модуляции высокочастотной вибрации (ЕS), метод ударных импульсов (8РМ), метод Кепстра и др. Выбор конкретного метода определяется необходимой глубиной диагностики. Непрерывное отслеживание и контроль параметров вибрации оборудования называется вибрационным мониторингом. Практически все системы вибромониторинга позволяют контролировать общий уровень вибрации (ОL), который оценивается максимальным значением измеряемого параметра вибрации. Как правило, при контроле широкополосной вибрации машин роторного типа (по ГОСТ ИСО 10816-4-99) уровень вибрации оценивается среднеквадратическим значением виброскорости, поскольку оно связано с энергией колебаний. В ряде случаев, однако, предпочтительно использование других параметров: виброперемещения или виброускорения, а также пиковых значений вместо среднеквадратических. Такие системы вибромониторинга используются обычно в качестве аварийной защиты при достижении предельного уровня вибрации. Как правило, для машин, предназначенных для длительной эксплуатации, устанавливают в соответствии с ГОСТ ИСО 10816-4—99 предельные уровни вибрации, превышение которых в установившемся режиме работы машины приводит к подаче сигналов «Предупреждение» или «Останов». Сигнал «Предупреждение» подается для привлечения внимания к тому, что вибрация или изменение вибрации достигли определенного уровня, когда может потребоваться проведение восстановительных мероприятий. Обычно при появлении такого сигнала машину можно эксплуатировать в течение некоторого времени, пока исследуют причину изменения вибрации и определяют комплекс необходимых мероприятий. При достижении уровня «Останов» следует принять немедленные меры к снижению вибрации или остановить машину. Системы аварийной защиты ответственных машин включают в себя, как правило, несколько каналов. При этом наряду с параметрическими каналами, контролирующими температуру, давление и др., параллельно в качестве составной части системы используются и вибрационные каналы. При использовании системы вибромониторинга в качестве аварийной защиты отключение машины при достижении уровня «Останов» осуществляется автоматически. Практикой установлено, что общий уровень установившейся низкочастотной вибрации изменяется в период нормальной эксплуатации оборудования незначительно. Наличие разных дефектов приводит к росту составляющих вибрации на частотах, характерных для бездефектной машины, либо к появлению и росту новых составляющих на частотах, характерных для данного вида дефекта. Изменение отдельных частотных составляющих, которые могут быть значительными, не всегда в той же степени отражается на общем уровне вибрации, поэтому для раннего выявления дефектов и, соответственно, получения возможности прогнозирования ресурса машины необходимо проводить спектральный анализ низкочастотной вибрации. Такой анализ позволяет решить основные диагностические задачи и является обязательной составной частью современных систем вибрационного мониторинга. Прогноз остаточного ресурса осуществляют на основе так называемых «водопадных» графиков и графиков тренда. «Водопадный» график представляет собой трехмерное изображение нескольких спектров, измеренных с определенным периодом и представленных на одном графике. Пример такого графика представлен на рис. 2.8. «Водопадный» график используется для построения трендов. Тренд — тенденция изменения соответствующего параметра; 1 сентября 2003 1 августа 2003 1 июля 2003 1 июня 2003 1 мая 2003 200 400 600 800 1000 1200 Частота, Гц жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|