Основы вибромониторинга Видеоматериалы

Большинство неисправностей машин выражается в повышении вибрации, анализ вибросигнала представляет собой хорошее средство для их диагностики. При этом каждая неисправность или повреждение имеет свой вид в смысле вибрации.

Вибрация - это поведение механических компонентов машин вследствие реакции на воздействие внешних и внутренних сил. Элементы машины взаимодействуют друг с другом, и через конструкцию происходит рассеивание энергии в виде механических колебаний. По мере износа машины, проседания фундамента и деформации деталей в динамических свойствах машины начинают происходить изменения. Нарушается центровка валов, появляется дисбаланс роторов, увеличиваются зазоры.

Причины и следствия усиливают друг друга, и если не принять своевременных корректирующих действий, то машина выйдет из строя. При анализе вибрации рассматриваются два компонента вибросигнала – амплитуда и частота.

Частота – количество событий в единицу времени (одно событие - один цикл вибрации). Частота, на которой происходит вибрация, определяет тип дефекта. Определённые типы неисправностей проявляются на определённых частотах. Определив частоту вибрации можно определить её причину.

Амплитуда - величина вибросигнала. Амплитуда вибрации на данной частоте определяет степень развития повреждения. Чем больше амплитуда, тем больше вибрация, тем больше проблема. Амплитуда зависит от типа машины (размера и мощности) и должна всегда сравниваться со стандартизированным уровнем, который для данного типа машин является нормой.

Для измерения вибрации существует несколько методов:

• Измерение общего уровня вибрации;
• Измерение формы волны;
• Спектральный анализ БПФ;
• Измерение фазы вибрации;
• Детектирование огибающей;
• Акустическая эмиссия;
• Другие технологии, связанные с работой датчиков на резонансных частотах.

Наиболее часто и успешно применяются следующие методы.

Общий уровень вибрации – суммарная энергия вибрации (виброскорость, мм/с), измеренная в установленном частотном диапазоне (обычно 10 – 1000 Гц). Измерение общих уровней вибрации машины или её компонентов и сравнение полученных уровней с эталонными позволяет судить о текущем состоянии машины. Уровень вибрации выше нормального означает, что на машине имеются проблемы (дисбаланс, расцентровка, ослабление механических креплений, проблемы с фундаментом и т.д.).

Общий уровень может быть измерен по Пикам, по размаху Пик-Пик, по среднему уровню или по среднеквадратичному значению (СКЗ). Эти факторы могут быть математически связаны друг с другом, если речь идёт о синусоидальной вибрации:

Пик = 1, СКЗ = 0.707х Пик, Пик-Пик = 2 х Пик.

В зависимости от класса машин можно определить общее состояние согласно международным стандартам уровней вибрации.

Т.к. каждая машина уникальна в смысле вибрационного поведения, наиболее эффективным методом определения наличия неисправностей машины является сравнение результатов измерений во времени на этой самой машине. Такое сравнение целесообразно производить с помощью построения трендов (тренд – график изменения амплитуды вибрации по времени).

При отсутствии проблем общий уровень вибрации на машине будет оставаться стабильным на протяжении времени. Последующие периодические результаты измерений сравниваются с этим базовым уровнем. Периодичность измерений зависит от типа машины и от критичности её состояния. На графике тренда могут быть установлены предупредительный и аварийный уровни. Предупредительный уровень устанавливает границу, в пределах которой повышение уровня сигнала может иметь случайный характер. Устойчивый рост амплитуды выше предупредительного уровня является сигналом к тому, что периодичность измерений необходимо сделать более частой.

При приближении амплитуды к аварийному уровню целесообразно обратиться к сервисной службе компании Подшипник.ру для проведения продвинутого спектрального анализа и своевременного выявления повреждений машины. При этом мы можем гарантированно определить негативную причину и качественно исключить ее воздействие.

График изменения амплитуды вибрации по времени называется формой волны или вибрацией во временной области. Этот график воспроизводит необработанный вибросигнал в течение небольшой временной выборки. Этот график не так полезен для диагностики машин как другие виды представления информации (спектр), но некоторые виды неисправностей, которые не всегда имеют очевидное отражение в спектре вибрации, могут быть определены по анализу формы волны.

Для анализа вибрационного сигнала используется анализ спектра этого сигнала, полученный с помощью БПФ (Быстрого Преобразования Фурье). В упрощённом виде, не вдаваясь в математические выкладки, это означает, что сигнал раскладывается на частотные составляющие со своими амплитудами. Как если бы была измерена вибрация, например, на фиксированной частоте 10 Гц, затем на 20 Гц и т.д. до тех пор, пока не будет получена амплитуда для каждой частоты в заданном частотном диапазоне. Значения амплитуд затем представляются в виде графика амплитуды по частоте. Полученный график называется спектром БПФ.

Повреждения подшипников и зубчатых передач производят повторяющиеся сигналы намного меньшей амплитуды и на более высоких частотах, чем сигналы от дефектов на частоте вращения и нескольких последующих её гармониках (частотах кратных частоте вращения).

Задача детектирования огибающей сводится к отфильтровыванию низкочастотных составляющих вибрации и усилению повторяющихся высокочастотных сигналов от дефектов подшипников. При этом шум от неповторяющихся высокочастотных компонентов сигнала подавляется. Детектирование огибающей применяется для анализа сигналов от подшипников и зубчатых передач, которые могут быть скрыты за значительно более высокими уровнями вибрации на роторных частотах. Например, если имеется повреждение на наружном кольце подшипника, то при прохождении каждого тела качения (шарика или ролика) с частотой, обусловленной размерами кольца и количеством тел качения, будет происходить динамический (быстро затухающий) удар, возбуждающий вибрацию маленького уровня. Обработка этого сигнала позволяет получить спектр огибающей виброускорения gE.

Рекомендуемые предельные уровни огибающей в зависимости от диаметра вала и частоты вращения.

Специалисты компании Подшипник.ру помогут Вам обнаружить повреждения подшипников, используя анализ спектра огибающей с учетом характеристических частот подшипников.