(812) 335-00-85 | info@baltech.ru
Точки измерения вибрации при вибродиагностике, измерение вибрации, методы измерения вибрации, измерение вибрации акселерометром

Измерение вибрации

Измерение вибрации Напомним, что основными параметрами вибрации являются виброскорость (м/с), виброперемещение (мкм) или виброускорение (м/с2) и на практике достаточно проводить непосредственное измерение лишь одного из этих параметров, а осуществлять переход между ними с помощью дифференцирующих или интегрирующих электронных устройств. В связи с тем, что процедура дифференцирования сигнала вибрации приводит к появлению значительного уровня шума, а процедура интегрирования лишена этого существенного недостатка, сегодня измерение вибрации проводится с помощью преобразователей виброускорения – акселерометров, среди которых, по целому ряду преимуществ, наибольшее распостранение получили пьезоэлектрические акселерометры.
  1. Устройство и принцип действия пьезоэлектрического акселерометра
Основными элементами пьезоэлектрического акселерометра являются  пьезоэлектрические упругие элементы и инерционная масса (см. рис.1): Схема пьезоэлектрического акселерометра, измерение вибрации, методы измерения вибрации, измерение вибрации акселерометром

Рис.1 Схема пьезоэлектрического акселерометра

Акселерометр крепится основанием к исследуемой поверхности, вибрации которой приводят к соответствующим колебаниям инерционной массы. Колебания последней, в свою очередь, приводят к деформации пьезоэлектрической керамики и генерации на ее поверхностях электрического заряда, пропорционального механическим колебаниям исследуемой поверхности.  Электрический заряд усиливается внутри акселерометра и подается на выход для дальнейшей обработки.
  1. Конструкция и типы пьезоэлектрических акселерометров
Конструкция пьезоэлектрического акселерометра определяется типом деформации пьезокерамики и на сегодняшний день различают акселерометры с пьезоэлементами, работающими на сжатие-растяжение, сдвиг и изгиб. Каждый из названных типов акселерометров обладает своими преимуществами и недостатками и выбор того или иного из них определяется условиями конкретно решаемой задачи. К примеру, наиболее распостраненными являются компрессионные акселерометры, к основным преимуществам которых необходимо отнести высокую устойчивость к интенсивным вибрациям  в жестких условиях эксплуатации. Схема компрессионного (растяжение-сжатие) акселерометра, измерение вибрации акселерометром, средства измерения вибрации,  правила измерения вибрации

Рис.2. Схема компрессионного (растяжение-сжатие) акселерометра

здесь: 1– пьезоэлемент; 2– инерционная масса; 3– основание; 4 – исследуемая поверхность К преимуществам акселерометров с деформацией изгиба следует отнести высокий коэффициент преобразования в диапазоне низких и средних частот при относительно небольшой массе и габаритах. Вместе с этим, изгибные акселерометры имеют и существенные недостатки: малое значение резонансной частоты и недостаточную прочность к воздействию больших виброускорений. Сдвиговые акселерометры отличаются наиболее высокой точностью измерений и, в основном, используются при изготовлении прецизионных датчиков, предназначенных для калибровки средств измерения вибрации. Более широкое практическое применение сдвиговых датчиков ограничено их недостаточной механической жесткостью и, как следствие, невозможностью эксплуатации в жестких полевых условиях.
  1. Частотный диапазон акселерометра
Измерение вибрации акселерометром может проводиться в диапазоне частот от 0,5-1 Гц до нескольких десятков кГц. При этом верхняя граничная частота акселерометра тем больше, чем меньше инерционная масса. С другой стороны, чем меньше инерционная масса, тем меньше величина генерируемого заряда, поэтому оптимальное значение инерционной массы подбирают так, чтобы удовлетворить и требования по частоте, и по заряду. Качественная вибродиагностика роторного оборудования подразумевает измерения в диапазоне частот до 30 кГц, что соответствует инерционной массе в несколько грамм, и весу акселерометра (вместе с интегрированным усилителем заряда) в 20-50 грамм.
  1. Точки измерения вибрации в вибродиагностике
Напомним, что методы измерения вибрации при виброконтроле и вибромониторинге проводятся в соответствии с требованиями ГОСТ 10816, которые регламентируют следующий выбор точек измерений на каждом подшипниковом узле:
  • в вертикальном и горизонтальном направлениях, перпендикулярных оси вращения;
  • в направлении вдоль оси вращения (см. рис.3)
Точки контроля вибрации, измерение вибрации, методы измерения вибрации, измерение вибрации акселерометром

Рис.3. Точки контроля вибрации

Эти же точки измерений выбираются и для диагностических целей, причем в радиальном направлении измерения проводятся либо в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости. В этих точках, помимо стандартных измерений в направлении, перпендикулярном к исследуемой поверхности, проводятся и  тангенциальные измерения – по касательной к поверхности (см рис.4). Данные измерения проводятся для определения крутильных колебаний, возбуждаемых пульсирующими моментами. Точки измерения вибрации при вибродиагностике, измерение вибрации, методы измерения вибрации, измерение вибрации акселерометром

Рис.4. Точки измерения вибрации при вибродиагностике

Также, в дополнение к измерениям на подшипниковых узлах при вибродиагностике проводятся измерения и на корпусе оборудования. Что касается способа крепления акселерометра к поверхности, то наиболее простым и удобным способом является крепление на магните, контактную поверхность которого смазывают густой технической смазкой для снижения резонанса в области высоких частот 4-10 кГц.     5. Основные функции виброанализатора Электрический сигнал с выхода акселерометра поступает на вход виброанализатора, основной задачей которого является временной (режим осциллографа) и частотный анализ входного сигнала. Помимо этого, современные модели виброанализаторов способны проводить статистический анализ вибросигналов, а также пространственный анализ – через обработку сигналов от, как минимум, двух параллельно работающих каналов вибрации. Обучиться навыкам работы с акселерометрами и виброанализаторами вы можете в Учебном центре «БАЛТЕХ», прослушав курс ТОР-103 по правилам измерения вибрации с помощью анализаторов вибрации.