Виброконтроль

Автор admin в 6 февраля, 2017. Опубликовано Pages

Виброконтроль в технике – это технологии измерения вибрации машин и оборудования и сравнение результатов с нормируемыми (пороговыми) значениями вибрации. Рабочий диапазон частот и пороговые значения вибрации регламентируются либо государственными стандартами или ТУ на контролируемую машину, либо другими регламентирующими документами. Виброконтроль является простейшим и обязательным видом контроля состояния объекта в процессе его работы. При отсутствии встроенных датчиков других физических параметров, виброконтроль считается наиболее информативным и доступным, не требующим ни большого объема измерений, ни дорогостоящей аппаратуры, ни сложных методов анализа. В соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 10816 и ГОСТ 25364 виброконтроль вращающихся машин в основном проводится на невращающихся частях в низкочастотном диапазоне:

от 10 до 1000 Гц – для машин со скоростью вращения от 600 об/мин (10 Гц) и выше;
от 2 до 1000 Гц – для машин со скоростью вращения от 120 до 600 об/мин (10 Гц)

измерением общего уровня (СКЗ) виброскорости или виброперемещения. Отдельными регламентирующими документами может требоваться другая полоса частот, например – от 0,7 до 300 Гц или от 10 до 2000 Гц. В связи с тем, что многие зарождающиеся дефекты проявляют себя возбуждением высокочастотной вибрации, то достаточно часто, вместе со стандартизированным контролем НЧ вибрации, контролируют другой параметр вибрации – пик-фактор (отношение пикового значения к СКЗ) в частотном диапазоне, начиная с 6-10 кГц и заканчивая частичным захватом ультразвуковых частот.

Методика виброконтроля

Методика контроля вибрации может быть общей для группы типовых машин, или индивидуальной, адаптированной под особенности конкретного агрегата. Методика виброконтроля включает:

выбор средств измерений – датчика вибрации и виброизмерительного прибора (виброметра);
выбор точек контроля и направлений измерений:

Как правило, точки контроля вибрации выбираются на подшипниковых опорах, направление измерений – в осевом и радиальном (в горизонтальной и вертикальной плоскостях) (рис.1)

Виброконтроль, методика виброконтроля, пьезоэлектрические датчики вибрации, аппаратура виброконтроля, датчики виброконтроля, методика контроля вибрации

Рис.1 Точки контроля и направления измерения вибрации насосного агрегата

выбор способа крепления датчика к контролируемому объекту: на шпильку, клей, на магнит или с помощью щупа. Главное – соблюдение условия, чтобы диапазон измерений составлял не менее трети от резонансной частоты (рис.3)
выбор длительности и периодичности измерений.

Минимальное время проведения одного измерения определяется из соотношения: t_{изм.мин}≥3/f_мин где f_мин– частота нижней границы частотного диапазона. Например, при измерениях в частотном диапазоне 2-1000 Гц минимальное время измерений t_{изм.мин}составляет 3/2=1,5 сек, а для частотного диапазона 10-1000 Гц ,t_{изм.мин}≥3/10=0,3 сек. Периодичность проведения измерений определяется степенью важности контролируемого объекта, его ресурсом и надежностью. К примеру, ответственные агрегаты могут контролироваться постоянно с обновлением данных не реже 2 раз в секунду, а вспомогательные типовые машины – один раз в 1-2 месяца (согласно концепции «Технологии надежности»).

выбор алгоритма принятия решений.

Оценка технического состояния контролируемого агрегата зависит от особенностей его конструкции, режима работы, условий эксплуатации и т.д. При необходимости, могут быть добавлены дополнительные точки контроля, проводиться не одно, а серия независимых последовательных измерений в каждой точке, измеряться и другие параметры вибрации, корректироваться пороговые значения вибрации и т.д.

Датчики виброконтроля

Датчик виброконтроля – измерительный прибор, преобразующий механическую вибрацию в пропорциональный электрический сигнал. Для измерения абсолютной вибрации вращающихся машин применяются пьезоэлектрические датчики вибрации (вибропреобразователи). Пьезоэлектрический датчик виброконтроля состоит из некоторой инерционной массы, закрепленной на измерительном элементе – пьезоэлектрической пластине (кристалле) (рис.2).

Датчики вибрации, датчик для виброконтроля (пьезоэлектрический акселерометр)

Рис.2 Схема датчика для виброконтроля (пьезоэлектрического акселерометра)

Вибрация поверхности механизма, на которую установлен датчик, передается на инерционную массу, которая начинает воздействовать на измерительный пьезоэлемент с силой, равной произведению массы на колебательное ускорение точки контроля. Под действием этой силы пьезоэлемент деформируется (испытывая деформацию сдвига, сжатия, растяжения – в зависимости от типа конструкции датчика) и на его поверхностях генерируется электрический заряд, пропорциональный величине деформации. Далее этот заряд усиливается и подается на вход измерительной аппаратуры виброконтроля. Пьезоакселерометр, как и любая другая колебательная система, имеет собственную частоту резонанса (как правило, 30-50 кГц), но которая может быть существенно уменьшена при креплении акселерометра к исследуемой поверхности (см.рис.3). Также, если собственная масса акселерометра сравнима с массой исследуемого объекта, это может отразиться на характере и уровне вибрации.

Резонанс вибродатчика, резонанс акселерометра в зависимости от способа крепления

Рис.3 Частота резонанса акселерометра (датчика вибрации) в зависимости от способа крепления

Поэтому, для получения достоверных результатов виброконтроля, необходимо, чтобы:

масса акселерометра составляла не более 0,1 от массы объекта;
диапазон измерений составлял не менее трети от резонансной частоты (с учетом жесткости крепления акселерометра к объекту).

Что касается нижней граничной частоты акселерометра, то для большинства стандартных моделей она составляет порядка 0,5 Гц, а для решения специальных задач выпускаются модели с существенно меньшими граничными частотами.

Аппаратура для виброконтроля

В качестве аппаратуры виброконтроля используются портативные виброметры с пьезоэлектрическим вибропреобразователем. Наиболее простые и соответственно, самые дешевые – виброметры BALTECH VP-3405, рассчитанные на измерение одного параметра вибрации – СКЗ виброскорости (мм/с). Более сложные виброметры BALTECH VP-3410 имеют динамический диапазон 110-130 дБ и уже способны измерять сразу нескольких параметров – виброперемещение (мкм), СКЗ виброскорости (мм/с) и виброускорение (м/с2) в частотном диапазоне от 0,5 до 25 кГц и более. Также некоторые модели современных виброметров могут иметь ряд дополнительных полезных функций:

возможность прослушивания сигнала в широком диапазоне частот (режим стетоскопа);
определение пик-фактора высокочастотной вибрации, необходимого для контроля состояния подшипников качения;
дистанционный контроль температуры, обеспечиваемый датчиком ИК-излучения (например, пирометр BALTECH TL-0208C);
оптический контроль частоты вращения.

Нормы виброконтроля

Нормы на вибрацию вращающихся машин определяются стандартами или, при их отсутствии, другими регламентирующими документами. В соответствии с ГОСТ ИСО 10816 все машины по уровню вибрации подпадают в одну из 4-х зон – A, B, C, D (рис.4)

ГОСТ ИСО 10816, нормы вибрации, приборы виброконтроля, виброметры, вброанализаторы

Рис.4 Границы зон состояния механизма согласно ГОСТ ИСО 10816

Зона А — новые машины, только что введенные в эксплуатацию.
Зона В — машины, пригодные для дальнейшей эксплуатации без ограничения сроков.
Зона С — машины, непригодные для длительной непрерывной эксплуатации. Обычно данные машины могут функционировать ограниченный период времени, пока не появится подходящая возможность для проведения ремонтных работ.
Зона D — Уровни вибрации в данной зоне обычно рассматривают как достаточно серьезные, для того чтобы вызвать повреждение машины.

Примерные границы зон для машин разных классов приведены на рис. 5:

Виброконтроль, методика виброконтроля, пьезоэлектрические датчики вибрации, аппаратура виброконтроля, датчики виброконтроля, нормы

Рис.5 Примерные границы зон вибрации для машин разных классов

Как правило, для машин, предназначенных для длительной эксплуатации, устанавливают предельные уровни вибрации, превышение которых в установившемся режиме работы машины приводит к подаче сигналов ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ или ОСТАНОВ:

уровень ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ рекомендуется устанавливать выше базового значения на некоторую долю, в процентах, значения верхней границы зоны В. Если базовое значение мало, уровень ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ может лежать ниже зоны С.
Вследствие многообразия машин различных конструкций не представляется возможным дать четкое руководство для точного установления уровня ОСТАНОВ. Обычно положение ОСТАНОВ устанавливают в пределах зон С или D.

Компания «БАЛТЕХ» производит целую серию виброметров отличного качества и по доступным ценам. У нас вы можете купить виброметр, оптимально соответствующий вашим задачам, а именно:

виброручку BALTECH VP-3405-2
вибротестер BALTECH VP-3410
виброметр-балансировщик «ПРОТОН-Баланс-II»
вибротестер для диагностики подшипников BALTECH VP-3450

Если же вы хотите доверить виброконтроль вашего оборудования настоящим профессионалам своего дела, то воспользуйтесь услугами Отдела Технического Сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ», имеющего аккредитацию лаборатории неразрушающего контроля по вибродиагностике.