БойкинС. справочник вибрация машин для чайников

СПРАВОЧНИКВибрация машин

для«ЧАЙНИКОВ»

Сергей Бойкин

Новосибирск2010

Бойкин С.Справочник. Вибрация машин для «Чайников»,2010,

В справочнике в доступной и занимательной форме, простым человеческим языком, без единой формулы даются основные понятия о вибрации машин, как и чем контроли-ровать ее. В третьтьей главе даны советы по настройке виброанализатора для получения достоверных замеров вибрации, организации контроля за техническим состояним машин.

Справочник рассчитан на людей не знакомых с вибрацией машин, тем кто занимает-ся этой проблемой, студентам и всем кому интересна данная тема.

Книгу можно использовать для самообразования и повышения квалификации спе-циалистам в области эксплуатации, ремонта вращающихся машин.

© С.П.Бойкин, 2010

Содержание

Введение 5

Глава1.Зачем контролировать вибрацию машины?Что такое вибрация машины? 8Каковы причины вибрации машины? 10

1. Из-за действия периодических сил. 10 2. Ослабление конструкции 12 3. Резонанс 13Зачем контролировать вибрацию? 15 1. Серьезная поломка машины 17 2. Большое потребление энергии 17 3. Машина неработоспособна 18 4. Задержки в отгрузке товара 19 5. Скопление товара в виде полуфабрикатов 19 6. Плановое техническое обслживаие ненужно 20 7. Проблема качества 21 8. Плохая репутация компании 21Резюме 22

Глава 2. Как описать вибрацию машины?Как Описать вибрацию? 26Что такое амплитуда вибрации? 27Что такое частота вибрации? 30Что такое форма сигнала? 32Что такое спектр? 33Резюме 35

Глава 3. Как измерить вибрацию машины?Какие машины нуждаются в контроле за вибрацией? 38Как работает прибор? 38

6

Справочник. Вибрация машин для «Чайников»

Как правильно установить акселерометр? 40

1. Датчик должен быть закреплен как можно ближе к подшипнику 41

2. Убедитесь, что акселерометр закреплен надежно 423. Убедитесь, что акселерометр правильно сориентирован. 44

4 Устанавливайте акселерометр в одно и то же место 45 5. Устанавливайте акселерометр на жестких элементах машины. 46 6. Уход за акселерометром 47 7. Забота о личной безопасности 48Какие установить параметры для измерения вибрации? 49 1. Каким образом собираются данные 51 2. Объем и время сбора информации 52 3.Как обрабатывать данные замеров? 56 4.Как отображаются данные 59Как собирать данные вибрации? 62Резюме 68

Предметный указатель 69Список используемой литературы 71

7

Книги для чайников предназначены специально для начинаю-щих пользователей; книги написаны доступным языком и, главное, в совершенно необидном для «чайников» стиле, такие книги не от-пугивают, а приучают искать ответы на все возникающие вопросы в справочной литературе.

Вот и этот справочник «Вибрация машин для чайников» кото-рый вы сейчас дорогой читатель, держите в руках предназначен для тех, кто хочет быстро и легко понять, что такое вибрация машины? Как правильно организовать контроль за техническим состоянием машин по параметрам вибрации? Какие необходимо сделать на-стройки в приборах, чтобы замеры достоверно отражали состояние машины.

У каждого поколения есть легенда. Каждое путешествие на-чинается с первого шага. Шагните в мир вибрации и, быть может, Вы присоединитесь к многотысячной армии специалистов, которые борются с ней. Вы готовы? И так …

Введение

8


Ждем ваших отзывов!

Вы уважаемый читатель, и есть главный критик и комментатор этой книги. Я ценю ваше мнение и хочу знать, что было сделано правильно, а что можно было сделать лучше и чем еще вы хотели бы дополнить данное издание. Мне интересно услышать от вас любые другие замечания и предложения.

Жду ваших комментариев и надеюсь на них. Вы можете на-писать бумажное или электронное письмо, посетить Web-сервер и оставить там свои замечания. Одним словом дайте мне знать понра-вилась или нет вам эта книга.

Посылая письмо укажите обязательно свой обратный адрес.

Мои координаты:E-mail: [email protected] WWW: http://blog.vibroexpert.ru

9

Контролируя вибрацию машины и используя полученную в результате этого информацию для оценки технического состояния машины, ее узлов и деталей, Вы тем самым экономите деньги!

Как это возможно?

Ответ на этот вопрос вы найдете на следующих страницах этой книги.

Из этой главы вы узнаете:• что такое вибрация машины;• наиболее вероятные общие причины вибрации машины;• о необходимости организации контроля вибрации машин;• что контролируя вибрацию машины, можно сэкономить

деньги.

Зачем контролировать

вибрацию машины?

Глава1

10


Что такое вибрация машины?

В повседневной жизни нас повсюду окружают колебания. Мы их наблюдаем каждый день, иногда не замечая их, проходим мимо или, наоборот, задаемся вопросом: «А почему это происходит?». В жизни очень много примеров вибрации: колебания маятника, которые он совершает, если вывести его из состояния покоя; колебания струны гитары, которые она совершает, если ее задеть (вывести из состоя-ния покоя); колебательные движения автомобиля, когда он едет по неровным дорогам; тектоническая деятельность земли, вызывающая сильные колебания в виде землетрясений.

Есть различные способы, по которым можно, определить совер-шает ли колебания машина, механизм, конструкция. Прикоснувшись рукой к объекту, который совершает колебания можно их почув-ствовать, можно увидеть колебательные движения объекта, которые повторяются через равные промежутки времени. Иногда вибрация создает звуки, которые можно услышать илипочувствовать нагрев вибрирующего объекта, если колебания и трение совместно воздей-ствуют на объект.

1111

Глава 1. Зачем контролировать вибрацию машин?

На промышленных предприятиях есть вид вибрации, который вызывает беспокойство у эксплуатационного персонала - это вибра-ция машины.

Что это такое? Вибрация машины – это периодическое движение узлов машины, или самой машины, повторяющееся через определен-ные промежутки времени. Любой узел, который движется сначала вперед, а затем назад совершает колебания или вибрирует. Иными словами, вибрация - это повторяющийся процесс изменения значе-ния физической величины около ее среднего значения с течением времени.

Вибрация машин может принимать различные формы. Машин-ный узел перемещаться на большие и малые расстояния, быстро и медленно, со звуком и с высокой температурой. В одних машинах-вибрация может быть специально заложенной на стадии проектиро-вания и иметь функциональное назначение, в других - может быть непреднамеренной и привести к их повреждению.

В большинстве случаев вибрация машин непреднамеренна и нежелательна. На рисунках показаны некоторые примеры вредной вибрации для машин.

12


Какова причина вибрации машины?

Почти вся вибрация машин вызвана одной из этих причин:1. Из-за действия периодических сил2. Из-за ослабления узлов и деталей машины3. Из-за резонанса узлов, деталей, конструкции

1. Из-за действия периодических сил.

Представьте лодку, стоящую на якоре в заливе. Волны бьют с одной стороны о борт лодки, и пока они бьют лодка будет раскачи-ваться.

Она качается, потому что волны бьют, о борт лодки с периодиче-ской силой – многократное повторение действия сил.

Большинство колебаний происходят из-за периодического действия сил, подобно тем, которые заставляют лодку раскачиваться на волнах. Аналогичные периодические силы действуют на узлы и детали машины, заставляя ее совершать колебательные движения.

Как действуют периодические силы, которые вызывают вибра-цию машины?

Периодические силы в машинах возникают из-за неуравнове-шенности, несоосности валов, износа деталей, или наноса на враща-ющиеся части машины грязи. Примеры этих типов периодических сил показаны на рисунках.

1313


14


2. Ослабление конструкции

При ослаблении деталей или узлов машины вибрация усили-вается (возрастает). То есть, если на на вращающихся и невращаю-щихся частях машины имеются незакрепленные детали или узлы, то амплитуда колебаний на этих частях достигнет больших уровней и станет неустранимой.

1515


3. Резонанс

Давайте представим качели с ребенком, которые толкнули один раз. Качели будут совершать периодические движения «вперед-назад». При этом они не испытывают внешнего воздействия и расчачиваются с определенной частотой. Колебания, совершаемые при отсутствии внешних сил, когда система после первоначального воздействия внешней силы представлена самой себе называются свободными или собственными колебаниями системы.

Чтобы раскачать качели необходимо изменить какой-нибудь из параметров, характеризующих физические свойства системы «ребенок-качели». Период свободных колебаний качелей зависит от веса ребенка, чем больше вес, тем больше амплитуда движения. Если при раскачивснии качелей частота собственных колебаний совпадет с частотой колебаний создаваемых ребенком при периоди-ческом сгибании и разгибании ног, то это приведет к увеличению размаха колебаний качелей.

Машины тоже вибрируют с определенной частотой колебаний. Машина, на которую не действуют вынужденные силы, совершает свободные колебания, то есть она будет совершать колебания с соб-ственной частотой.

16


У большинства машин может быть больше чем одна собствен-ная частота колебания. Например, если машина имеет два фундамен-та, сразличными собственными частотами колебаний, то она будет иметь не менее двух собственных частот колебаний. Чем сложнее машина, тем больше она имеет собственных частот колебаний.

Теперь давайте снова посмотрим на ребенка, качающегося на качелях. Если мы неоднократно будем толкать качели с ребенком вперед, то размах движения качели будет увеличиваться в течение продолжительного времени.

Однако заставить качели с ребенком раскачиваться сильнее и сильнее можно только в том случае, если толкать их с определен-ным ритмом (частотой). Если мы будем периодически подталкивать качели, в то время, когда они, достигнут нижней точки, то раскачать сильно качели, не удастся. Чтобы заставить их сильно раскачаться, нужно, чтобы частота подталкивания совпала с собственной часто-той колебания качелей. Например, если подталкивать качели в тот момент, когда они, достигнут верхнего положения, то качели будут взлетать все выше и выше.

Что случится с машиной, на которую действует периодическая внешняя сила с частотой близкой к собственной частоте колебаний машины?

В такой ситуации амплитуда колебаний машины под действием периодической силы будет возрастать все больше и больше, с ча-

1717


стотой близкой к собственной. Колебания машины под действием внешней периодической силы будут увеличиваться не только по-тому, что она колеблется с собственной частотой, но и потому, что получает дополнительное периодическое воздействие силы (внеш-нюю помощь). Машина, совершающая такие колебания - испытыва-ет резонанс. Увеличение амплитуды колебаний – это лишь следствие резонанса, а причина – совпадение возбуждающей частоты с вну-тренней (собственной) частотой колебаний машины.

Колебания, вызванные действием периодической вынужденной силы, могут быть не большими и умеренными, поэтому не будут влиять на работоспособность машины.

Умеренная периодическая сила не вызывает проблем, пока ее частота не совпадает с собственной часотой колебания машины и не приведет к резонансу. Резонанса, нужно всегда избегать, поскольку он вызывает необратимые повреждения узлов и самой машины. На-пример, собственная частота колебаний моста совпадает с частотой марширующих строем солдат проходящих по этому мосту приведет к разрушению моста из-за возникшего резонанса.

Зачем контролировать вибрацию?

Какая польза от периодического контроля за вибрацией маши-ны? Чтобы получить ответ на этот вопрос нужно сначала ответить на предыдущий вопрос.

Техническое состояние («здоровье») машины можно опреде-лить, если периодически контролировать вибрацию корпусных элементов (подшипниковых опор, корпусов, статоров и т.д.). Анализ замеров вибрации позволяет заблаговременно обнаружить возникаю-щие в машине неисправности.

18


Почему всех интересует техническое состояние машины? Поче-му не эксплуатируют машину, до тех пор, пока она не сломается?

Если бы машина была «одноразового» применения, то техни-ческое состояние ее было бы приемлемым до тех пор, пока она не сломается. Большинство машин не являются «одноразового приме-нения» из-за их большой стоимости,

Регулярно контролируя состояние машины, можно обнаружить любые ее дефекты, что позволяет исправить их заранее, тем самым предотвратить поломку машины.

Напротив, если не контролировать вибрацию машины, то она, будет работать до тех пор, пока не сломается.

Техническое состояние машины определяют путем сравнения текущего уровня вибрации с «пороговым» уровнем. «Пороговый» уровень вибрации – это предельное значение вибрации, выше кото-рого возможно нарушение в работе машины или ее поломка. Поэто-му организовав периодический контроль за вибрацией машины, Вы тем самым не допустите ее в работу с разрушительной вибрацией, а это позволит вам сэкономить много времени, денежных средств и предотвратить поломку машины.

Далее давайте мы с вами обсудим некоторые общие причины, которых можно избежать, если организовать периодический кон-троль за вибрацией машины. Эти причины стоит избегать, посколь-ку затраты связанные с ними будут очень большими и на много пре-вышать стоимость применяемых программ и приборов по контролю за вибрацией машин.

1919


1. Серьезная поломка машины

Вибрация, которая не обнаружена на этапе ее увеличения, может привести к серьезным поломкам, для устранения которых необходим дорогостоящий ремонт или даже полная замена машины. Однако, если состояние машины регулярно контролировать, то возникающие в процессе эксплуатации дефекты можно обнаружить и исправить заранее. Тогда требуемый ремонт будет более прост, занимать мало времени и денежных средств. Это подобно нашему собственному здоровью. Регулярные посещения доктора помогают нам раньше выявить проблемы со здоровьем и избежать больших затрат на лече-ние болезни.

2. Большое потребление энергии

Машина потребляет энергию для выполнения свойственных ей функций, при этом, колебания ее узлов и деталей минимальны. Рост

20


уровня вибрации машины вызывает дополнительную нагрузку на узлы и детали машины, что приводит к дополнительному потребле-нию энергии. Можно минимизировать эту проблему, если регулярно контролировать состояние машины и поддерживать ее в исправном состоянии.

3. Машина неработоспособна

Если не осуществлять техническое обслуживание машины (кон-троль вибрации, осмотры, своевременная замена деталей вышедших из строя), то наиболее вероятно, что при эксплуатации она будет многократно останавливаться из-за неисправностей. Тем не менее, стоимость и работоспособность машины обычно оправдывается, если она способна производить товары или преобразовать сырье в наличные деньги. Машина должна всегда быть работоспособной, чтобы приносить прибыль и оправдывать инвестиции. Регулярный контроль вибрации машины гарантирует, что она всегда будет спо-собной выполнять заданные ей функции и приносить прибыль для потребителя.

2121


4. Задержки в отгрузке товара

Как уже говорилось выше (пункт 3), если не осуществлять техническое обслуживание машины, наиболее вероятно может произойти ее поломка, а это в свою очередь может вызвать задержки в отгрузке выпускаемого товара. Покупатель вынужден будет ожи-дать товар, может отложить оплату за товар до его поступления, или вообще прекратить деловые отношения с производителем товара .

5. Скопление товара в виде полуфабрикатов

Если, из-за поломки машины, производство по выпуску товара остановится, то в результате на складах изготовителя скопится много товара в виде полуфабрикатов. В свою очередь производитель товара будет терпеть убытки - товар в ожидании его окончательного произ-водства рискует испортиться, из-за большого его скопления потребу-ется иметь дополнительные рабочие площади, вложенные средства заморозяться.

22


6. Плановое техническое обслуживание ненужно

Чтобы гарантировать надежную работу оборудования, неко-торые компании останавливают работающие машины в плановый ремонт, чтобы осмотреть и заменить детали невзирая ни на что, работала ли машина со сбоями или нет. В результате машины часто останавливаются необоснованно, для замены деталей, которые еще в хорошем состоянии, что приводит к увеличению затрат на ремонт оборудования. Этих затрат можно избежать, если регулярно контро-лировать техническое состояние машин и проводить их восстанови-тельный ремонт только тогда, когда это необходимо.

2323


7. Проблема качества

Иногда машину эксплуатируют с развивающимся дефектом в обычном режиме. Эта ситуация опасна тем, что если не выявить дефект заранее, то он может привести к производству продуктов низкого качества, большим потерям производства, расходам на исправление брака, или еще хуже, возврату денежных средств по гарантийным обязательствам рассерженным клиентам. Машина, при эксплуатации которой регулярно проводится контроль за ее вибраци-ей, позволит избежать таких проблем.

8. Плохая репутация компании

Как уже отмечалось, что если не контролировать вибрацию ма-шины, то это может привести производству товара низкого качества или к задерже его отгрузки. Одного такого случая будет достаточно, чтобы понести большие убытки или получить разрыв взаимоотно-шений с клиентами, что в свою очередь непременно скажется на репутации компании. Этих неприятностей можно избежать если, за относительно небольшую стоимость, организовать контроль за вибрацией машин. Эта мера позволит защитить отношения с клиен-тами и повысить доходность производства.

24


9. Профессиональная опасность

Шум и вибрация превышающие допустимые нормы могут вы-звать профессиональные заболевания и дискомфорт у людей обслу-живающих это оборудование. Физические недомогания приводят к потерям на производстве. Плохое самочувствие рабочих приводит к снижению производительности труда и следовательно к неожидан-ным авариям машин, оставляя персонал без работы, срывая план по производству.

Резюме

В этой главе мы описали вибрацию машины и обсудили, какие выгоды Вы получите , если организуете периодический контроль за вибрацией машин на предприятии.

Вибрация машины – это периодическое движение любого узла или машины, при котором их положение через определенные про-межутки времени повторяются. Колебания в машинах, как правило вызваны действием периодической силы на ее узлы и детали из-за их ослабления или резонанса.

Мы рассмотрели, как идентифицировать причины вибрации

2525


машин при периодическом контроле, а так же какие нас ожидают последствия при отсутствии этого контроля. Регулярно контролируя вибрацию машины, можно обнаружить и исправить в ней дефекты при их возникновении. Исправляя дефекты, в машине мы избегаем многих неприятных и дорогостоящих поломок, некоторые из кото-рых затрагивают интересы покупателя. Стоимость несвоевременно-го контроля вибрации машины во много раз превышает стоимость прибора и программ по контролю за вибрацией машины.

26


27

Глава2

Как описать вибрацию машины?

Чтобы сделать заключение о техническом состоянии машины, Вам сначала нужно точно описать ее поведение при наличии дефек-тов и признаки их появления в машине.

Как описать вибрацию машины при появлении в ней дефектов?По каким параметрам вибрации описывают техническое состоя-

ние машины специалисты?

В этой главе мы поговорим о методах описания вибрации ма-шин.

После прочтения этой главы Вы будете знать:• как описать вибрацию машины двумя методами;• кто такое амплитуда вибрации;• что такое частота вибрации;• чем отличается спектр от формы вибросигнала.

28


Как описать вибрацию?

Используя органы слуха, зрения и осязания человек может не только описать вибрацию машины, но и определить, насколько она опасна для нее. Степень серьезности вибрации определяют по ее величине, которую делят на три вида: допустимая, предельно допу-стимая, и аварийная. Вы сразу же почувствуете что с подшипником что-то не в порядке, если дотронувшись рукой до него, ощутите что он «горячий» и услышите, что он «гремит».

Описать вибрацию подшипника по вышеприведенным параме-трам нельзя, так как это в значительной степени зависит от чело-века, который оценивает состояние узла машины. То, что кажется предельно допустимым одному человеку, может оказаться недо-пустимым, для другого. Описывать вибрацию машины, ее узлов и деталей словами недостаточно. Точность и надежность результатов оценки состояния оборудования достигается при условии, если опи-сывать вибрацию машин с помощью чисел. Числа позволяют спе-циалистам сравнивать вибрацию (по дате, направлению измерения и т.д.) и обмениваться результатами между собой.

29

Глава 2. Как описать вибрацию машины?

Для описания механических колебаний машины используют два самых важных числовых параметра – это амплитуда и частота.

Амплитуда указывает, на сколько серьезна вибрация, а частота описывает скорость вибрации (как часто объект совершает коле-бания). Эти два параметра являются основными параметрами для описания и распознавания неисправностей в машине.

Что такое амплитуда вибрации?

Амплитуда колебаний - величина вибрации.Амплитуда колебаний машины - это периодические движения

корпуса, узлов машины как единое целое или их большие и частые, периодические перемещения. Чем больше амплитуда вибрации, тем больше перемещение и напряжение испытывает машина и, тем выше вероятность ее поломки.

Амплитуда вибрации является индикатором серьезности вибра-ции и может быть выражена и отображена в единицах ускорения, виброскорости и смещения.

30


Важнейшими параметрами механического движения являются параметры периодических перемещений исследуемого объекта в пространстве. Этими параметрами являются вибросмещение, вибро-скорость и виброускорение.

1.ВибросмещениеС помощью параметра «вибросмещение» можно описать любое

колебательное движение машины с начала в одном направлении, а затем в другом. Вибросмещение – величина полного перемещения узлов, корпусов машины за один период колебаний. Этот параметр вибрации характеризует механическое перемещение машины, ее узлов и деталей. Измеряют вибросмещение в мм или в мкм.

2.ВиброскоростьСамую полезную информацию о техническом состоянии маши-

ны можно получить, если в качестве измеряемого параметра вибра-ции использовать скорость. Это самый измеряемый параметр ви-брации, который характеризует колебательную энергию. По уровню виброскорости судят о техническом состоянии машины, ее узлов и деталей

Так что же такое скорость вибрации? Виброскорость – это максимальная скорость изменения вибрации, измеренная в одном направлении.

31


Амплитуда скорости может быть выражена в пиковом или в среднеквадратичном значениях.

Пиковая амплитуда виброскорости – это максимальная скорость вибрации машины за определенный период времени, как показано ниже на рисунке.

В отличие от пиковой, среднеквадратическая скорость вибрации говорит нам об интенсивность вибрации в машине. Чем выше ин-тенсивность колебаний, тем выше амплитуда среднеквадратической скорости.

Термин среднеквадратическая часто заменяют термином средне-квадратичное значение. Важно помнить, что среднеквадратичная амплитуда колебаний всегда ниже, чем пиковая. В большинстве случаев среднеквадратичное значение амплитуды составляет 50-80% от пикового.

32


Возникает вопрос: Какую из амплитуд лучше применять для измерения вибрации? Это вопрос личного выбора. Однако, очень важно, при сравнении уровней вибрации, всегда использовать один и тот же параметр амплитуды.

Пиковое или среднеквадратичное значение амплитуды вибрации может выражается в английских и метрических единицах измерения. Ниже приведены две наиболее часто используемые единицы измере-ния амплитуды скорости1.

3. ВиброускорениеС помощью параметра «виброускорение», так же как и с по-

мощью других параметров вибрации (смещение, скорость) можно описать вибрацию машины, ее узлов, деталей. Ускорение - есть ско-рость изменения скорости и которое обычно измеряется в м/с2 или в единицах g (1g=9,81м/с2). Этот параметр вибрации характеризует инерционные силы, воздействующие на машину или ее узлы.

Что такое частота вибрации?

Корпус машины, ее детали и узлы совершает колебания как еди-ное целое, то есть, они проходят повторные циклы (периоды) движе-

1 Некоторые специалисты по вибрации предпочитают логарифмическую единицу амплитуды в ДБ. Логарифмические единицы измерения амплитуды в этой книге не рассма-триваются.

33


ния. В зависимости от сил, вызывающих вибрацию, части машины могут совершать колебания быстро или медленно.

Интенсивность, с которой совершаются колебания машины, называют частотой колебания или частотой вибрации. Чем выше частота вибрации, тем интенсивнее колебания.

Для определения частоты колебаний узлов и деталей машины, нужно подсчитать число периодов (циклов) колебаний, которые за-канчиваются через каждую секунду. Например, если узел или деталь машины совершает 5 периодов колебаний каждую секунду, то можно сказать, что они совершают колебания с частотой 5 периодов в секунду. Как показано на рисунке, один период (цикл) сигнала - это одно полное колебание за наименьший промежуток времени кото-рый характеризует сигнал.

Как частота пульса человека является индикатором состояния

здоровья человека, так и частота вибрации является индикатором технического состояния машины.

В качестве единицы измерения частоты обычно используют - Герц (Гц), или обороты в минуту. 1Гц – одно полное колебание за одну секунду, или один период колебаний в секунду, или 60 оборотов в минуту (60 периодов в минуту).

34


Что такое форма сигнала?

Графическое отображение электрических импульсов сердца человека (электрокардиограмма) используют при медицинском обследовании состояния сердца человека. Подобно этому графиче-ское отображение вибрации – является полезным инструментом для анализа причин вибрации машины. Подсказки о причине и серьез-ности вибрации можно найти именно в графическом отображении колебательного движения.

Графическое отображение вибросигнала, изменяющегося в тече-нии кокого-то времени называют формой волны (временной формой вибросигнала) и обычно используется специалистами при анализе вибрации. Ниже показан пример формы сигнала скорости. Форма сигнала скорости - это диаграмма, которая показывает, как амплиту-да виброскорости изменяется в течении какого-то временем.

Объем информации, которую содержит форма сигнала, зави-сит от ее длительности и разрешения. Продолжительность формы сигнала – отрезок времени, за который была получена информация содержащаяся в сигнале. В большинстве случаев, чтобы провести анализ формы сигнала, достаточно, чтобы продолжительность ее составляла несколько секунд. Разрешение формы сигнала – это мера

35


уровня ее детализации , которая определяется количеством точек данных или выборкой описывающей очертание формы волны. Чем больше выборка, тем более подробная (детальная) форма сигнала.

Что такое спектр?Еще одним видом отображения вибрации, обычно используе-

мым специалистами, является спектр. Спектр вибросигнала - графи-ческое отображение частот, с которой элементы машины совершают колебания с определенной амплитудой. Ниже, на рисунке, показан пример спектра виброскорости.

Как один элемент машины может одновременно совершать коле-

бания более чем на одной частоте?Ответ на этот вопрос находится в следующем утверждении, что

вибрация машины, в противоположность простому колебательному движению маятника, состоит не из одного, а из нескольких колеба-тельных движений совершаемых одновременно.

Например, спектр виброскорости подшипника показывает, что колебания совершаются не на одной частоте (частоте вращения), а на нескольких различных частотах(гидродинамических, электромаг-

36


нитных и т.д.).Спектр вибросигнала, показывающий частоты, на которых

элементы машины совершают колебания, является очень мощным и полезным инструментом для анализа вибрации машины. Изучая от-дельные частоты, на которых элементы машины совершают колеба-ния, можно сделать заключение о возможных причинах вибрации и о техническом состоянии машины.

В отличие от спектра, форма вибросигнала не дает четкого отображения отдельных частот, на которых происходит вибрация. Форма сигнала отображает только общий результат и поэтому, диа-гностировать дефекты в машине, используя только форму волны не всегда легко даже опытному специалисту. Еще раз обращаю ваше внимание, что спектр вибросигнала (а не форма сигнала) являет-ся основным инструментом используемым при анализе вибрации машины.

Информация, которую содержит спектр, зависит от выбора мак-симальной частоты (Fmax) , определяющая измеряемый частотный диапазон и разрешения спектра. От правильного выбора Fmax спек-тра зависит достоверность получаемой информации и сделанных выводов о причинах вибрации машины. Выбор Fmax производят

37


в зависимости от скорости вращения машины. Чем выше скорость вращения, тем выше должена быть Fmax. Разрешение спектра - мера уровня детализации в спектре, и определяет число спектральных линий, характеризующих форму спектра. Чем больше спектральных линий, тем более детальным будет спектр.

Резюме

В этой главе мы узнали как описывать вибрацию машины, ис-пользуя основные характеристики вибрации, которые рекомендуется применять при ее анализе.

Мы определили что такое амплитуда и частота, и описали физи-ческое значение этих характеристик. Амплитуда - мера серьезности вибрации, в то время как частота - мера интенсивности колебания. Вместе они позволяют нам оценить состояния машины и определить ее причины вибрации. Спектр вибросигнала является основным ин-струментом, используемым при анализе вибрации машины. Форма волны в некоторых случаях дополняет информацию к спектру.

38


39

Глава3

Как измерить

В предыдущей главе мы рассматривали самый важный инстру-мент анализа вибрации – спектр вибросигнала. Когда мы измеряем вибрацию машины, то обычно измеряем спектр вибрации, который говорит нам о техническом состоянии машины и о причинах по-явления неисправностей. Очень важно, чтобы спектр, отображал достоверную информацию.

Какими принципами руководствоваться, при контроле за тех-ническим состоянием машины? Каковы гарантии, что проводимые измерения вибрации соответствуют истинным значениям?

Как проводить измерения вибрации и для каких машин они должны проводиться в первую очередь?

Ответы на эти вопросы вы найдете в этой главе. После прочтения этой главы Вы узнаете:• на каких машинах нужно проводить измерения вибрации в

первую очередь;• как правильно установить датчик вибрации;• какие параметры измерения нужно установить при контроле

за вибрацией машины;• как проводить периодические измерения вибрации.

40


Какие машины нуждаются в контроле за вибрацией?

В первую очередь нужно организовать периодический или по-стоянный контроль за вибрацией машины состояние которой крити-ческое. Контроль за техническим состоянием машины, аналогичен контролю за здоровьем людей. Неуместно контролировать здоровье совершенно здоровых людей, и не контролировать больных, которые очень в этом нуждаются. Эти же условия применяется и при контро-ле за техническим состоянием машины.

К «критическим» машинам, за которыми должен осущест-вляться периодический контроль за их состоянием, чтобы избежать неожиданных аварий и дорогостоящего ремонта, можно отнести:

1. Машины у которых, выход из строя какой-либо детали или узла потребует дорогостоящего, длительного, и трудоемкого ремон-та.

2. Машины, которые выполняют очень важные функции в произ-водственном цикле и не имеют резерва.

3. Машины, у которых детали и узлы часто выходят из строя4. Машины, работу которых оценивают по ее надежности5. Машины, которые затрагивают безопасность труда или эколо-

гическую безопасность.

Как работает прибор?

Перед измерением вибрации нужно установить датчик на объ-ект измерения. С помощью датчика можно обнаружить изменение вибрации на машине, в момент ее измерения. Применяются различ-ные типы датчиков вибрации. В настоящее время самым распростра-ненным является датчик, называемый акселерометром, поскольку он имеет преимущества перед другими датчиками. Акселерометр - дат-чик, который производит электрический сигнал, пропорциональный

41

Глава 3. Как измерить вибрацию машины?

ускорению корпуса машины совершающего колебания, на котором он закреплен.

Что такое ускорение корпуса машины? Это – величина показы-вающая, как быстро изменяется скорость колебания детали или узла машины.

Сигнал ускорения, произведенный акселерометром, передается прибору, который в свою очередь, преобразовывает его в сигнал ви-броскорости. В зависимости от выбора пользователя, сигнал может быть отображен в виде временной формы или спектра вибросигна-ла. Спектр виброскорости получают из временной формы сигнала в результате математического преобразования, которое называется Быстрым Преобразованием Фурье (БПФ).

На рисунке очень упрощенно показано, как в процессе измере-ния преобразуются данные вибрации. Если Вы хотите узнать об этом более подробно, то Вам следует обратиться к специализированной литературе.

42


Как правильно установить акселерометр?

Большинство машин состоят из нескольких вращающихся меха-низмов. Двигатели, насосы, компрессоры, вентиляторы, ленточные конвейеры, редуктора - это все вращающиеся механизмы которые часто используются в машинах.

Большенство механизмов имеют подшипники, которые поддер-живают вес вращающихся частей и испытывают действие сил, свя-занных с вращательным движением и вибрацией. Не удивительно, что подшипники это то место, где часто происходят повреждения и где начинают, проявляться признаки тех или иных неисправностей.

Измерения вибрации проводят на корпусах подшипников маши-ны, на которые устанавливают и закрепляют акселерометр.

Мы должны очень внимательно относиться к процедуре изме-рения вибрации машины, так как заключение составленное на их основе относительно состояния машины зависит от достоверности данных замеров. Важно помнить, что путь от источника вибрации до акселерометра должен быть минимальным, так как он определяет достоверность измерений.

Как установить акселерометр, чтобы гарантировать, точность из-

43


мерения и получить достоверные значения вибрации?Ниже перечислены основные принципы, которые необходимо

соблюдать при измерении вибрации машин, ее узлов и деталей.

1. Датчик должен быть закреплен как можно ближе к подшипникуВообразите доктора, который слушает Ваше сердце через тол-

стую одежду и поместил стетоскоп около вашей почки, а не в районе вашего сердца. Думаю, Вы усомнились бы в диагнозе, составленном доктором, поскольку он основывался бы на звуках от других орга-нов, искаженных одеждой.

Для измерения вибрации машин, мы должны устанавливать акселерометр как можно ближе к подшипнику, насколько это воз-можно. Более конкретно, мы должны установить его ближе к сред-ней линии подшипника, чтобы избежать искажения сигналов при измерениях.

44


2. Убедитесь, что акселерометр закреплен надежно Чтобы получить точные и надежные результаты замеров ви-

брации машины, акселерометр должен совершать точно такие же колебательные движения, что и корпус машины на котором он за-креплен. Его нужно закрепить так, чтобы он не качался и не пере-мещался. Свободно установленный акселерометр производит сиг-нал, который искажается его собственными колебаниями и поэтому он выдает неправильно измеренный сигнал.

Существуют различные способы крепления акселерометра на измеряемом объекте. Самым распространенным способом крепления акселерометра, является его установка с помощью магнита, посколь-ку это способ обеспечивает некоторый баланс между надежностью измерения и удобством пользователя. Магнит для крепления акселе-

45


рометра, обычно входит в комплект поставки виброаппаратуры. Он обеспечивает надежность крепления датчика, позволяет пользовате-лю проводить многократные измерения машины, используя один и тот же акселерометр, с минимальным временем на его установку и снятие с объекта.

Чтобы гарантировать надежное крепление акселерометра, нужно хорошо закрепить его на магнитной поверхности машины. Магнит-ное крепление должно надежно соединить поверхность машины с акселерометром, ориентированным в нужном направлении.

Поверхность, на которую уста-навливают акселерометр с помощью магнита нужно обязательно очистить от мусора, ржавчины, и отслаиваю-щейся краски.

46


Поверхность должна быть магнитной (сталь, никель, или сплавы кобальта). Установка акселерометра с помощью маг-нита не допустима на немаг-нитную поверхность, например, присоединена к алюминиевой поверхности, а железо ниже алюминиевой поверхности.

Надежность крепления акселлекрометра зависит от окружающей его температуры. Не до-пускается сильный нагрев или охлаждение его, так как при этом уменьшается сила притяжения магнита. Обращайте особое внимание на затяжку винта соединяющего магнит с акселерометром.

3. Убедитесь, что акселерометр правильно сориентирован.В различных ситуациях бывает необходимо ориентировать

акселерометр в радиальном, или в осевом направлениях. Например, чтобы обнаружить параллельную несоосность валов акселерометр нужно установить на подшипник в радиальном направлении, а для угловой несоосности нужно установить его в осевом направлении.

Сигнал, произведенный акселерометром, зависит от ориентации

47


акселерометра, так как амплитуда вибрации изменяется в различном направлении по-разному.

4. Устанавливайте акселерометр в одно и то же местоИзмерение вибрации машины можно считать достоверным,

только в том случае, если измерение колебаний производилось с помощью одного и того же акселерометра установленного в одно и то же местоположение. Запрещается крепить акселерометр в разные

48


места, так как это может привести к неправильным выводам, сделан-ным на основе анализа замеров вибрации.

5. Устанавливайте акселерометр на жесткие части машины.Акселерометр нельзя устанавливать на очень гибкие и тонкие

части машины, так как измеренный спектр вибросигнала будет ис-кажен за счет колебаний гибкой части машины.

Акселерометр никогда не должен использоваться на конструк-циях, вес которых равен или меньше веса акселерометра, так как его установка изменит вибрацию машины. Запомните! Общий вес аксе-лерометра с магнитом должен быть меньше 10 % веса конструкции совершающей колебания.

49


6. Уход за акселерометромЕсли регулярно не следить за состоянием акселерометра, то до-

стоверность замеров вибрации может снизиться. Из-за больших сил притяжения магнита нужно аккуратно устанавливать акселерометр, избегая стука датчика об измеряемый объект. Этого можно достичь, если предварительно наклонить магнит с акселерометром и прикос-нувшись им к измеряемой поверхности, медленно повернуть его до полного соприкосновения с ней. После этого проверьте надежность крепления акселерометра: обхватите рукой акселерометр с магни-том и попытайтесь повернуть его в одну, а затем в другую сторону. Акселерометр не должен при этом поворачиваться. Снять закреплен-ный с помощью магнита акселерометр с измеряемой поверхности не допускается, если вы тяните его вверх за корпус или шнур. Вместо этого необходимо обхватить рукой акселерометр с магнитом и затем с силой наклонить его набок, чтобы сломать контакт.

Кабель акселерометра никогда не должен изгибаться (переламы-ваться), он должен быть надежно закреплен скобой, которая пре-пятствует его повреждению. Изогнутые или свободно качающиеся кабели могут исказить измеренный спектр вибросигнала.

50


7. Забота о личной безопасностиПри выполнении работ по измерению вибрации машины нуж-

но всегда следить за безопасностью проводимых вами операций. Во время этих работ вас могут подстерегать три вида опасностей: ранение движущимися частями, поражение электрическим током, и повреждения, вызванные магнитом.

Во-первых, устанавливая акселерометр, примите меры , чтобы кабель не попал на движущиеся части машины. Нельзя полагаться на то, что соединитель кабеля быстро разъединяется, сводя эту опас-ность к минимуму. Бывали случаи, когда после разединения соеди-нитель кабеля цеплялся за части одежды, часы и это приводило к травмированию лиц проводящих измерения.

На движущиеся части машины, могут попасть: свободно раз-вивающие части одежды, длинные волосы, кабели для передачи данных и ремни. Все перечисленные ситуации приводят к травмиро-ванию и нанесению вреда исполнителю работ. Поэтому, прежде чем приступить к работе тщательно проверьте, все ли меры безопасности вами предприняты.

Во-вторых, Вы никогда не должны закреплять акселерометр на любую измеряемую поверхность, находящуюся под напряжением,

51


поскольку это может вызвать поражение электрическим током.

В-третьих, Вы не должны проносить магнит для крепления аксе-лерометра вблизи любых чувствительных к магниту объектов, таких как кредитные карты, дискеты, видеоленты и часы, так как эти вещи могут быть повреждены магнитными полями.

Вас могут подстерегать и другие опасности. Поэтому прежде чем использовать виброанализатор и входящие, в его комплект комплектующие нужно внимательно прочитать и полностью изучить Инструкцию по эксплуатации прибора и инструкцию по безопас-ностному производству работ на измеряемом вами объекте.

Какие установить параметры для измерения вибрации?

Какие параметры применять в приборе для измерения вибрации машин?

Параметры измерения – это установки и настройки в приборе, которые определяют, какие нужно проводить измерения. Определяя параметры измерения вибрации, мы определяем, как данные нужно собрать и обработать прежде, чем они будут представлены нам для анализа на экране прибора или компьютера. Перед проведением из-мерения вибрации первое, что нужно сделать, это определить, какие

52


параметры замеров будут использоваться.

Параметры для измерения вибрации подобны параметрам (какой и как), которые доктор назначает перед выполнением медицинского обследования больного.

Давайте посмотрим, какие параметры устанавливаются, перед проведением измерения спектра вибросигнала. Рассмотрим это на примере использования виброанализатора «Агат-М». Используемые параметры измерения по умолчанию (за исключением величины Fmax) подходходят для проведения большинства измерений вибра-ции машины так, как они не требует перенастройки. Для примене-

53


ния этих параметров при проведении замеров нужно в установках прибора включить стандартный частотный диапазон используемых единиц (см.рисунок).

Параметры, используемые для измерения спектра вибрации, можно разделить на четыре класса. Это параметры, которые опреде-ляют:

1. Как собирать данные2. Сколько или как быстро собирать данные3. Как обрабатывать данные4. Как отображать данные

1. Как собирать данные Параметры, которые определяют, как собрать данные, выбирают

в поле 'Тип измерений' (на рисунке отмечено поле зеленым прямоу-гольником). и в поле «Установка Датчика».

«Тип и количество усреднения замеров» являются параметрами, которые сообщают прибору, какие размеры будет иметь замер. Если установить количество усреднений N=0, то виброанализатор про-изводит измерение вибрации «Без усреднения», то есть измерения проводятся непрерывно. Если установлено N=1, то будет произве-ден только один замер вибрации. Чтобы установить нужное количе-ство усреднений в приборе нужно с помощью клавиши перемещения курсора установить курсор на поле усреднение данных (на рисунке

54


поле обведено красной окружностью) и ввести нужное число.

Параметр «Установка датчика» сообщают виброанализатору, какой тип датчика используется при проведении измерений. Если используется акселерометр, поставляемый в комплекте с прибором, то в опции «Данные датчиков», напротив используемого датчика указывается его «Чувствительность». Величина чувствительности соответствует значению, указанному в паспорте на используемый тип датчика. Каждому датчику соответствует своя чувствительность.

2. Объем и время сбора информацииПараметры, которые определяют, сколько или как быстро будут

собраны данные замеров, относятся к параметрам замера вибрации. К этим параметрам относятся: измеряемый частотный диапазон, который определяется частотами - Fmin, Fmax (цифры 2,3) и количе-ство линий в спектре L (цифра1).

55


Во второй главе книги мы отмечали что, чем выше Fmax, тем больше будет измеряемый частотный диапазон спектра вибросигна-ла.

Таким образом, если Fmax, имеет высокое значение, то измеряе-мые данные вибрации будут отображаться в спектре вибросигнала до этой высокой частоты. Чтобы получить информацию о вибрации с высокой частотой, нужно чтобы измеряемая частота или выборка сигнала были такими же высокими. В результате, чем выше Fmax, тем меньше времени будет затрачено на измерение.

Чем больше спектральных линий (L), которые имеет спектр, тем больше информации может быть получено из него. Это означает что, чем больше линий имеет спектр вибросигнала, тем больше данных нужно собрать, и поэтому больше потребуется времени на измере-ние.

Какое значение Fmax нужно использовать при измерениях вибрации машин?

Чем выше скорость вращения машины, тем выше будут частоты вибрации, и выше должна быть Fmax, чтобы охватить колебания на высоких частотах.

Для машин, состоящих из механизмов, которые не содержат зубчатые шестерни, лопатки, лопасти, пальцевые зубчатые муфты и подшипники качения, частота Fmax выбирается равной 10 кратной скорости вращения. Обычно такое значение Fmax позволяет полу-чить всю необходимую информацию о состоянии машины.

Например, если скорость вращения машины составляет 10 000

56


об/мин, то величина Fmax равна 100 000 об/мин или 1667 Гц, что до-статочно для получения информации о состоянии машины.

Для машин, состоящих из механизмов, которые содержат зуб-чатые шестерни, лопатки, лопасти, пальцевые, зубчатые муфты и подшипники качения, частота Fmax выбирается равной 3 кратному произведению количества «пальцев» (лопаток, зубьев и т.д.) на ско-

рость вращения машины. Такое значение Fmax позволяет получить всю необходимую информацию о состоянии машины.

Например, для механизма, который имеет 12 зубьев на зубчатом колесе и вращается со скоростью 10 000об/мин, частота Fmax равна

57


360 000 об/мин или 6000Гц, что достаточно для получения информа-ции о его состоянии.

Если требуемая частота Fmax будет очень большой, то разреше-ние спектра будет мало, и информация имеющая отношение к низ-ким частотам колебаний, может быть потеряна. Чтобы избежать этих потерь нужно выполнить измерения с малым значением частоты Fmax в дополнение к требуемой очень большому значению частоты Fmax.

Какое количество линий нужно использовать при измерени-ях спектра вибросигнала?

В большинстве случаев разрешение в 400 линий достаточно. Однако, если вы будете использовать это разрешение при большом значении частоты Fmax, то линии будут распределены по большому частотному диапазону, оставляя широкие промежутки между собой. Чтобы избежать потери деталей в спектре вибросигнала необходи-мо соблюдать следующее правило: чем больше величина Fmax, тем больше нужно линий в спектре.

Однако надо, отметить, что использование большого числа ли-ний в спектре приведет к увеличению времени измерения и к уве-личению места в памяти прибора. Поэтому большая частота Fmax или большое число спектральных линий (L) должны использоваться только там, где это нужно.

3. Как обрабатывать данные замеров? К параметрам, которые определяют, как обрабатывать данные за-

меров вибрации, относятся: «Тип усреднения», «Число усреднений», и «Тип Окна».

Предположим, что Вы должны точно измерить ширину страниц в этой книге. Поскольку ширина книги может немного изменять-

58


ся от страницы к странице, то Вы вероятно измерили бы не только ширину одной страницы а скорее всего нескольких страниц и затем подсчитали бы среднюю величину.

Точно так же, при измерии вибрации машины, сначала изме-ряются несколько спектров, а затем их усредняют, чтобы получить средний спектр. Средний спектр лучше отражает поведение вибра-ции, поскольку процесс усреднения минимизирует эффект случай-ных изменений и шумов, которые вызваны вибрацией машины.

Параметр 'Тип усреднения' определяет, как усреднены спектры. В большинстве случаев рекомендуется использовать 'Линейное' усреднение. 'Экспоненциальное' усреднение обычно используется, если вибрация изменяется в течение длительного времени. 'Пиковое' усреднение применяется в специальных случаях, когда определяем наибольшую амплитуду в определенном интервале времени и может быть использовано для каждой спектральной линии.

Параметр 'Число усреднений' определяет число последователь-ных спектров, используемых для того, чтобы определить средний. Чем больше число спектров использовалось для усреднения, тем больше область шумов разглаживается, и более точно представлены истинные спектральные пики амплитуд.

59


Однако, чем больше число усреднений, тем больше данных

должно быть собрано, и поэтому больше требуется времени, чтобы получить средний спектр. Для большинства случаев минимальное число усреднений равно 4-6 .

На практике обычно, непосредственно измеренный вибросигнал не используются для получения спектра. Сначала из этого сигнала делается выборка определенной длины (по времени или количеству отсчетов). При спектральной обработке исходный сигнал заменяет-ся, на последовательность одинаковых выборок, при этом на стыке выборок могут появляться скачки. Для ослабления этого эффекта сигнал перед выполнением преобразования умножают на спадаю-щую от центра к краям весовую функцию (Окно). Это предотвраща-ет спектральные линии от их «размытия» и «утечки» друг в друга.

Параметр «Тип окна» определяет вид используемого окна. Обычно используется «Окно Hanning». Если будет использоваться «прямоугольное окно», то данные не будут эффективно измерены.

60


4. Как отображаются данные Чтобы указать, как спектр должен быть изображен на дисплее,

необходимо определить масштаб спектра. Масштаб определяется, из условия того, чтобы все детали спектра можно было бы увидеть, то есть зависит от его разрешения и определяется параметрами: «мас-штаб амплитуды» и «масштаб частоты».

Графическая часть дисплея позволяет отображать информацию до 100 точек любой измеренной информации. Если разрешение по-лученного спектра превосходит это значение, то после вывода ее на дисплей, появляется возможность масштабирования.

Чтобы изменить масштаб по частоте нужно с помощью клавиш перемещения курсора (влево-вправо) установить курсор на макси-мальном значении амплитуды и передвинуть курсор на частоту, до которой нужно растянуть масштаб, подтвердив свои действия клави-

61


шей ВВОД.Чтобы изменить масштаб спектра по амплитуде нужно нажать

клавиши перемещения курсора : вверх – масштаб увеличивается; вниз – масштаб уменьшается.

При измерениях виброхарактеристик виброанализатор авто-матически выбирает оптимальный масштаб амплитуды, который позволяет увидеть все пики в спектре вибросигнала.

Чтобы определить, в каких единицах измерения будет отобра-жаться амплитуда в спектре вибросигнала нужно курсор установить на поле «Представление единиц» измерения и выбрать одно из двух значений: пиковое значение (ПИК) или СКЗ амплитуды.

Если измерения колебаний будут производиться в пиковых единицах (ПИК), то амплитуда пика в спектре будет отображать максимальную скорость, которую достигнут элементы машины на

различных частотах.С другой стороны, если при измерениях используется амплиту-

да СКЗ, то амплитуда пика в спектре будет отображать количество

62


колебательной энергии на различных частотах.В спектре вибрации пиковая амплитуда на определенной частоте

равна √2 СКЗ (примерно 1.4 раза) на этой частоте. Поэтому не важ-но, какой тип амплитуды используется при измерениях, потому что амплитуда может быть преобразована одна в другую.

Рекомендуется при измерении вибрации использовать один и тот же тип амплитуды для одной и той же точки замера, чтобы избежать ошибок в определении неисправностей в машине. Перевод амплиту ды СКЗ в ПИК вызывает повышение амплитуды вибрации, которое можно истолковать как ухудшение состояния машины. С другой стороны, переход с пиковой амплитуды на СКЗ амплитуду может скрыть истинное повышение амплитуды вибрации.

И наконец, перед проведением измерений спектра вибросигнала с помощью виброанализатора необходимо выбрать единицы измере-ния амплитуды и частоты. Какие единицы измерения нужно ис-пользовать, является вопросом личного выбора или географическим местоположением.

В Америке обычно используют в качестве единиц скорости, дюйм/сек (in/s), а единиц частоты - kcpm (килогерцы в минуту).

В других частях мира используют в качестве единиц скорости и частоты, мм/с и Гц соответственно. Ниже на рисунке показано как перевести одни единицы измерения скорости и частоты в другие.

63


Как собирать данные вибрации?

Поскольку работать вблизи машины иногда опасно и неудобно, то анализ вибрации обычно выполняется далеко от нее. Для это-го, измерения обычно заносятся в память прибора, который потом доставляется в офис, где записанные данные могут быть проанали-зированы в тихой и безопасной обстановке. Для более детального анализа данные замеров могут быть переданы в компьютер.

На многих предприятиях имеется большое количество «крити-ческих» машин, которые должны быть обследованы в первую оче-редь. Для того, чтобы провести полный анализ таких машин, нужно измерить каждую машину в различных точках. Каждая точка в свою

64


очередь требует различную ориентацию акселерометра и различные параметры измерения. Поэтому, на каждом этапе сбора данных не-обходимо записать большое количество замеров вибрации машин.

Чтобы избежать многократных переездов от объекта измерения до офиса и обратно, нужно за один раз провести измерения вибра-ции на всех машинах прежде, чем собранные данные будут перене-сены на компьютер для анализа.

Важно, проводить все измерения вибрации своевременно и пе-

риодически. Если вы организуете, периодический метод контроля за состоянием машин, то у вас будет меньше шанса перепутать спек-тры от различных машин. Если все же, по какой-то случайности вы перепутали записанные спектры, то наиболее вероятно они приведут к неправильным заключениям и возможно к очень дорогостоящим ошибкам.

Для повышения точности в установке диагноза неисправностей в машине и определения ее технического состояния необходимо

65


собрать большой объем информации. Как гарантировать, чтобы эта информация всегда измерялась в одних и тех же контрольных точ-ках, чтобы данные замеров нельзя было перепутать друг с другом? С этой целью в виброанализаторах используют маршрут замеров вибрации.

Маршрут замеров вибрации показывает все необходимые пара-метры вибрации на соответствующих машинах, которые будут изме-рены на этапе сбора информации. Это похоже на детальный список покупок, который подсказывает нам, что купить во время посещения

66


магазина. Маршрут замеров подсказывает нам, какие характеристи-ки должны быть измерены на конкретной машине, в каких точках, в каком направлении, и какие использовать параметры измерения.

Хотя маршрут замера вибрации в виброанализаторе не такой как, показан на предыдущей странице, но все же он имеет похожую, информационную структуру.

В вышеприведенном примере, Двигатель A1, Редуктор B2, Ротор B2 - это машины, на которых нужно собрать данные замеров вибра-ции. Передний конец, задний конец, входной конец, и т.д- это точки измерения на различных машинах. 'Горизонтальный', вертикальный, осевой, и радиальный - это направление измерения вибрации, в скоб-ках указаны параметры измерения, которые нужно измерить. Обра-тите внимание, что для Редуктора B2, надо использовать два замера вибрации, с различными параметрами.

67


Чтобы избежать беспорядка в измерениях, Вы должны в марш-руте замеров для каждой машины и измерения присвоить уникаль-ное название. Чтобы исключить ошибки при дешифрировании, нужно машины и точки измерения маркировать названиями, кото-рые соответствуют принятым в маршруте. Производя измерения, Вы должны гарантировать, что установка вибродатчика на объект измерения и его ориентация производятся в строгом соответствии с маршрутом замеров.

Не все машины в списке замеров вибрации могут быть одина-ково важными. Менее критичные машины могут проверяться не так часто как критические. Если нужно контролировать вибрацию в дру-гих местах на машине, в незапланированное время сбора данных, то для этих целей необходимо составить другой маршрут. В этом маршруте нужно перечислить все новые точки контроля и измеряе-мые параметры.

Для большинства машин данные замеров рекомендуется со-бирать каждый месяц. Для «критических» машин данные, нужно собрать каждую неделю, а для менее важных машин, каждый месяц или квартал. Организацию периодического контроля за состоянием машин советуем начинать со строгого графика замеров, который по мере приобретения опыта может изменяться.

Предположим, Вы ходите по магазину со списком, который составили перед его посещением, но без достаточного количества

68


денег, чтобы купить то, что необходимо, и без средств, чтобы отвезти вещи домой. Такое посещение магазина потерпит неудачу.

Аналогичная ситуация может вас ожидать и при контроле за ви-брацией машины. Чтобы полностью выполнить измерения вибрации

всех машин по маршруту, нужно чтобы в анализоторе аккумуляторная батарея имела необходимый уро-вень зарядки и был необ-ходимый свободный объем памяти для записи всех измеренных данных. По-этому перед собором дан-

ных, нужно убедиться, что в виброанализаторе имеется достаточный уровень зарядки батареи и объем свободной памяти, гарантирующий сбор всех данных по маршруту.

Большинство видов неисправностей возникающих в машинах хорошо определяются, когда она работает на стационарном режиме и показывает постоянный уровень вибрации.

Если машину только что запустили (скорость ее вращения или

нагрузка были только что изменены), то прежде чем начать измере-

69


ния вибрации, нужно обязательно сделать выдержку по времени для стабилизации режима ее работы, иначе произведенные измерения не будут отражать истинное поведение машины совершающей колеба-ния.

Закончив сбор данных по маршруту, нужно перенести их с виброанализатора в базу данных на компьютер. После переноса, данные замеров вибрации архивируют и анализируют с помощью

программного обеспечения. Как только они будут заархивированы, их можно будет стереть из памяти виброанализатора, таким образом, освобождая память для другого этапа сбора данных.

70


Резюме

В этой главе вы узнали как измерить вибрацию машины.Мы обсудили какие машины подлежат периодическому контро-

лю за вибрацией, и по каким свойствам они относятся к «критиче-ским». Познакомились с работой виброанализатора, и определили для чего нужен акселерометр. Подчеркнули важность правильной установки акселерометра, так как точность измерения в значитель-ной степени зависит от его крепления и места установки.

Получили рекомендации по настройке параметров измерения. Детально разобрали, какие нужно сделать настройки параметров измерения, которые содержат информацию о том как, сколько и как быстро данные должны быть собраны и как они должны быть об-работаны и отображены.

Мы также подчеркнули важность систематического сбора и хранения данных замеров вибрации машин. Периодический сбор данных производится согласно графика замеров по заранее состав-ленному маршруту, где указаны уникальные наименование машины, места, направление измерения и параметры замеров вибрации. По-сле сбора данные переносятся в базу данных на компьютер, которые затем архивируются и анализируются с помощью программного обеспечения.

71

Акселерометр 38Амплитуда колебаний 27База данных 67Быстрое Преобразование Фурье (БПФ) 39Вибрация машины 7Виброанализатор 67Виброскорость 28Вибросмещение 28Время сбора данных 66Герц 31Единицы измерения амплитуды 61Какие данные собрать 51Как обработать данные измерений вибрации 56«Критические» машины, 38Маршрут замеров вибрации 64Масштаб по частоте 59Надежное крепление акселерометра 43Память прибора 62Параметр «Масштаб амплитуды» 59Параметр 'Тип усреднения' 57Параметр «Установка датчиков» 52Параметр 'Число усреднений' 57Параметры измерения 49Периодические силы 10Пиковая амплитуда виброскорости 29Причины вибрации 7Продолжительность формы сигнала 32

Предметный указатель

72


Разрешение спектра 35Разрешение формы сигнала 33Резонанс 13Сколько или как быстро будут собраны данные замеров 52Спектр вибросигнала 33Способы крепления акселерометра 42Среднеквадратичная скорость 29Средний спектр 56Техническое состояние машины 16Тип окна 58Точность измерения 41Уход за Акселерометром 47Форма волны (временная форма вибросигнала) 32Частотой колебания или частотой вибрации 31Число спектральных линий 35Fmax - максимальная частота частотного диапазона спектра 35

73


Список используемойлитературы

1. Ширман А., Соловьев А. Практическая диагностика и монито-ринг состояния механического оборудования. М., 1996, 276с.

2. Павлов Б.В. Диагностика болезней машины. М., Колос, 1978, 144с.

3. Агат-М виброизмерительный прибор. Инструкция по эксплуа-тации. ООО «Диамех 2000», 2006, 136с.

4. ГОСТ Р ИСО 10816-1-97: Вибрация. Контроль состояния ма-шин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования.

5. ГОСТ Р ИСО 10816-3-99: Вибрация. Контроль состояния ма-шин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 об/мин.

6. ГОСТ 12379-75: Система стандартов по вибрации. Машины электрические вращающиеся. Методы оценки вибрации.

7. ГОСТ 24346-80: Вибрация. Термины и определения. 8. ГОСТ Р ИСО 5348-99: Вибрация и удар. Механическое кре-

пление акселлерометров.9. Commtest The Revolution. Beaginner’s Guide to Machine

Vibration.Revision 28/06/06/

74

Для записей

7575


76


7777


78


БойкинС. справочник вибрация машин для чайников

Documents