Измерение вибрации электродвигателей. Измерение вибрации двигателя


Глава 3: Как измеряется вибрация машин?

В предыдущей главы мы выяснили, что основным инструментом анализа вибрации является спектр. Когда мы измеряем вибрацию машин, мы обычно измеряем спектр вибрации, поскольку данный параметр дает важную информацию о техническом состоянии машины и позволяет определить возможные причины вибраций. Именно поэтому крайне важно, чтобы спектр вибрации отображал достоверную информацию.

Какие условия необходимо соблюдать для выполнения точного измерения вибрации?

Как и для каких типов машин нужно выполнять измерения?

В данном разделе мы ответим на эти вопросы. После прочтения данной главы Вы узнаете:

• Какие машины нуждаются в контроле за вибрацией?

• Как правильно устанавливать датчик вибрации.

• Как правильно задавать параметры измерения вибрации.

• Как правильно выполнять измерения вибрации.

Какие машины нуждаются в контроле за вибрацией?

В первую очередь, необходимо выполнять мониторинг критического оборудования. Ведь, к примеру, нецелесообразно обследовать сначала людей с идеальным состоянием здоровья, а затем переходить к тем пациентам, которые действительно нуждаются в лечении. То же самое касается мониторинга технического состояния оборудования. Во избежание непредвиденных и дорогостоящих поломок регулярный мониторинг вибрации требуется выполнять для следующих машин:

  • Машины, которые требуют дорогостоящего, длительного или сложного ремонта;
  • Машины, которые выполняют очень важные функции в производственном процессе или работе предприятия в целом;
  • Машины, которые часто выходят из строя;
  • Машины, надежность которых крайне важна;
  • Машины, которые влияют на безопасность людей и состояние окружающей среды.

Как работает датчик вибрации?

Для точного измерения вибрации необходимо правильно устанавливать датчик вибрации на измеряемый объект. Существует несколько видов датчиков для измерения вибрации, наиболее широко применяемым является акселерометр, так как он имеет множество преимуществ по сравнению с другими типами датчиков.

Акселерометр – это датчик, который генерирует электрический сигнал, пропорциональный величине ускорения вибрирующего объекта, на котором установлен датчик.

Ускорение вибрирующего компонента – это быстрота изменения скорости вибрирующего компонента.

Сигнал ускорения, генерируемый акселерометром, поступает в инструмент, который, в свою очередь, преобразует его в сигнал виброскорости. В зависимости от выбора пользователя, сигнал может быть представлен в виде временного сигнала или спектра вибрации. Спектр виброскорости получают из временного сигнала виброскорости с помощью алгоритма Быстрого Преобразования Фурье.

Ниже представлен простой пример сбора данных вибрации.

Как правильно устанавливать датчик вибрации?

Большинство машин состоят из нескольких вращающихся компонентов. Моторы насосы, компрессоры, вентиляторы, ленточные конвейеры, редукторы представляют собой вращающиеся механизмы, которые часто используются в машинах.

Большинство вращающихся механизмов имеют подшипники, которые поддерживают вес вращающихся частей и воспринимают нагрузку, связанную с вращательным и колебательным движением. Как правило, подшипники воспринимают большую часть нагрузки, поэтому неудивительно, что в подшипниках часто возникают поломки и проявляются первые признаки неисправностей.

В связи с этим, измерение вибрации выполняют, как правило, на подшипниках, на которые устанавливают акселерометр.

Поскольку заключение о техническом состоянии машин составляется на основе полученных данных измерения, необходимо очень внимательно относиться к процедуре сбора данных. Важно помнить, что точность измерения данных значительно зависит от способа установки акселерометра на измеряемый объект.

Каким образом нужно устанавливать акселерометр для получения точных данных измерения?

Ниже даны основные принципы:

1. Акселерометр необходимо устанавливать как можно ближе к подшипнику

Представьте, что доктор слушает Ваше сердце через толстый слой одежды, при этом поместив стетоскоп в области почек, а не сердца. В таком случае Вы, вероятнее всего, усомнились бы в точности поставленного диагноза.

Аналогично, при измерении вибрации машин датчик необходимо устанавливать как можно ближе к подшипнику, а именно как можно ближе к осевой линии подшипника, что исключает возможность искажения данных во время измерения.

2. Акселерометр должен быть закреплен надежно

Для получения точных данных измерения акселерометр должен в точности повторять колебательные движения машины, на которой он установлен. Для этого акселерометр необходимо устанавливать так, чтобы он не качался и не перемещался. Ненадежно установленный акселерометр генерирует сигналы, искаженные из-за его собственных колебаний.

Существуют несколько способов установки акселерометра, но наиболее распространенным является крепление на магнитное основание, поскольку данный вид монтажа обеспечивает надежность измерения и в то же время удобен для пользователя. Магнитное основание  позволяет надежно фиксировать акселерометр на объект измерения и выполнять измерения сразу на нескольких машинах с помощью одного акселерометра. Установка и снятие акселерометра с помощью магнитного основания требует минимум времени.

Для обеспечения надежной фиксации акселерометра на объект измерения, магнитное основание должно быть ровным и плотно прилегать к поверхности измеряемого объекта. Монтажная поверхность должна быть очищена от мусора, ржавчины и отслоившейся краски.

3. Акселерометр необходимо устанавливать в правильном направлении

В различных ситуациях акселерометр устанавливают в разных направлениях.

Например, для определения параллельной несоосности акселерометр устанавливают на подшипник в радиальном направлении, а для выявления угловой несоосности - в осевом.

Сигнал, генерируемый акселерометром, зависит от направления, в котором установлен датчик, поскольку амплитуда механических колебаний изменяется в различных направлениях.

Монтажная поверхность должна быть магнитной (сталь, никель, кобальт сплавы).

Избегайте ударов и нагрева магнитного основания, поскольку это ведет к ухудшению магнитных свойств.

4. Акселерометр необходимо устанавливать в одной и той же измерительной точке

Для получения надежных данных измерения необходимо использовать один и то же акселерометр и устанавливать его в одной и той же точке измерения. При возможности, всегда выполняйте измерения с помощью одного и того же датчика, установленного в одном и том же месте.

5. Акселерометр необходимо устанавливать на твердых поверхностях

Недопустимо устанавливать акселерометр на гибкие поверхности машины, поскольку это приведет к искажению спектра из-за колебаний гибкой части машины.

Нельзя устанавливать акселерометр на очень легкие по весу объекты, иначе сигнал вибрации будет искажен под действием веса акселерометра. Как правило, общий вес акселерометра и магнита должен быть меньше 10 % от веса измеряемого объекта.

6. Уход за акселерометром

В случае небрежного обращения акселерометр может выдавать некорректные данные. Необходимо очень осторожно крепить акселерометр на монтажную поверхность и следить, чтобы не возникло удара в результате сильного магнитного притяжения. Для этого наклоните магнит и подведите акселерометр к измеряемой поверхности под углом, а после соприкосновения магнита с поверхностью осторожно выпрямите магнит до полного соприкосновения поверхностей.

Для того, чтобы демонтировать акселерометр с измеряемой поверхности ни в коем случае не тяните за акселерометр. Следует обхватить акселерометр вместе с основанием и наклонить в сторону.

Кабель акселерометра не должен закручиваться (переламываться), а должен быть надежно закреплен таким образом, чтобы не допустить его повреждения. Закрученный или свободно перемещающийся кабель может искажать данные спектра вибрации.

7. Личная безопасность

При проведении измерений вибраций необходимо всегда соблюдать меры безопасности. Во время сбора данных вибраций следует учитывать три основных вида опасностей: ушибы движущими частями, поражение электрическим током и повреждения, вызванные магнитными свойствами частей.

Во-первых, во время монтажа акселерометра необходимо следить за тем, чтобы кабель не попадал в движущиеся компоненты. Несмотря на то, что быстроразъёмное соединение сводит данный вид риска к минимуму, нельзя полагаться только на это. Помимо кабеля в движущиеся части может попадать свободная одежда, длинные волосы и ремни.

Во-вторых, ни в коем случае нельзя устанавливать акселерометр на поверхность под напряжением, поскольку это может стать причиной поражения электрическим током.

В-третьих, не держите магнитное основание вблизи чувствительных к магниту предметов, таких как кредитные карты, дискеты, видеоплёнки, кассетные ленты и часы, так как они могут быть повреждены магнитными полями.

Также существуют другие виды опасностей, которые могут возникать при проведении измерений вибрации, поэтому перед началом работ необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и технике безопасности.

Что такое параметры измерения?

Параметры измерения – это установки, которые определяют способ и характер проведения измерений. Задавая параметры измерения, мы определяем, каким образом будет проводиться сбор и обработка данных. Перед проведением сбора данных вибрации, в первую очередь, необходимо настроить параметры измерения.

Параметры измерения вибрации можно сравнить с критериями «что и как», которые определяет доктор перед тем, как назначить пациенту медицинское обследование.

Давайте рассмотрим, каким образом следует устанавливать параметры измерения перед проведением измерения спектра вибрации. Рассмотрим это на примере использования приборов CSI. Параметры, установленные по умолчанию (за исключением значения Fmax) подходят для проведения большинства измерений вибрации, поэтому чаще всего нет необходимости в настройке параметров.

Так какие же параметры измерения вибрации бывают и что они определяют?

Параметры, используемые при измерении спектра вибрации, можно разделить на 4 класса:

1. Способ сбора данных

2. Объем и продолжительность сбора данных

3. Способ обработки собранных данных

4. Способ представления собранных данных

1. Способ сбора данных

Параметры, которые определяют способ сбора данных, относятся к категории параметров «Trigger type» (Тип измерений) и задаются в поле «Sensor setup» (Настройка датчика).

«Trigger type» (Тип измерений) - это параметр, который определяет характер проведения измерений вибрации. Если данный параметр установлен на «Free run» (Непрерывный), то измерения будут выполняться непрерывно. Если установлено «Single» (Однократный), то будет выполнен только один цикл измерений.

Обычно устанавливают режим «Free run» (Непрерывный).

Параметры «Sensor setup» (Настройка датчика) определяют тип используемого акселерометра. Если используется акселерометр ICP®, который входит в комплект поставки виброприбора CSI 2140, нужно включить опцию «Drive current» (Ток возбуждения), а «Sensitivity» (Чувствительность) акселерометра необходимо настроить в соответствии с данными, указанными в техническом паспорте. «Settling time» (Время установления) - это время установления рабочего режима виброинструмента и акселерометра до начала сбора точных данных. Для точного измерения вибрации данный параметр задается по умолчанию в зависимости от значения Fmax.

2. Объем и продолжительность сбора данных

Параметры, которые определяют объем и продолжительность данных: «Fmax», «Spectral lines» (Спектральные линии), «Overlap» (Перекрытие).

В главе 2 мы отмечали, что чем выше значение Fmax, тем выше частотный диапазон, в пределах которого будет выполняться сбор данных вибрации.

Таким образом, если значение Fmax высокое, спектр вибрации будет отображать высокочастотные данные. Для сбора высокочастотных данных вибрации частота измерения или частота выборки также должны быть высокими. В результате, чем выше значение Fmax, тем ниже будет продолжительность измерения. Чем больше используется спектральных линий, тем больше информации будет собрано. Это означает, что чем больше используется спектральных линий, тем больше данных необходимо собрать, а, следовательно, тем больше требуется времени на проведение измерений.

Какое значение Fmax использовать?

Чем выше скорость вращения машины, тем выше частота колебаний и тем больше должно быть значение Fmax для сбора данных вибрации на высоких частотах.

Для машин, которые не имеют такие компоненты, как зубья шестерни, лопасти вентилятора, крыльчатки насоса и опорные элементы, значение Fmax должно быть в 10 раз выше частоты вращения машины для сбора всей важной информации о техническом состоянии машины.

Например, если скорость вращения составляет 10.000 об/мин, то величину Fmax можно устанавливать на уровне 100.000 Об/мин.

Для машин, которые состоят из таких механизмов, как ЗК, вентиляторы, насосы и роликоподшипники, достаточным значением Fmax будет величина, в три раза выше рабочей скорости.

Например, для зубчатого колеса с 12 зубьями со скоростью вращения 10.000 Об/мин, значение Fmax устанавливают на уровне 360.000 Об/мин. Если необходимое значение Fmax очень высокое, то разрешение спектра будет низким, что ведет к возможной потере данных на низких частотах. Во избежание этого помимо измерений с высоким значением Fmax следует выполнять измерения с низким значением Fmax.

Сколько спектральных линий использовать?

В большинстве случаев достаточно использовать разрешение в 400 спектральных линий. Однако, если значение Fmax высокое, то линии будут распределены по всему частотному диапазону с большими промежутками между собой. Поэтому для предотвращения потери данных сигнала необходимо соблюдать следующее условие: чем выше значение Fmax, тем больше спектральных линий требуется.

Однако чем больше используется спектральных линий, тем выше будет продолжительность сбора данных и тем больше будет использоваться памяти прибора. Поэтому использовать высокое значение Fmax или большое количество спектральных линий стоит только при необходимости.

3. Как обрабатывать данные?

К параметрам, которые определяют способ обработки данных, относятся «Average type» (Тип усреднения), «Number of averages» (Число усреднений), «Window type» (Тип окна).

Представьте, что Вам нужно точно измерить ширину страниц этой книги. Поскольку ширина страниц может изменяться, то Вы бы, скорее всего, замерили не одну страницу, а несколько страниц, после чего рассчитали бы среднее значение.

Подобным образом, при измерении вибрации сначала измеряют несколько спектров, а затем усредняют их для получения среднего спектра. Средний спектр лучше отражает характер вибрации, поскольку в процессе усреднения минимизируются случайные колебания и импульсы, характерные для вибраций машин.

Параметр «Average type» (Тип усреднения) определяет способ усреднения спектров. В большинстве случаев рекомендуется использовать «Linear» (Линейное усреднение).

«Exponential (Экспоненциальное усреднение) обычно используется в том случае, если характер вибраций значительно меняется во времени. «Peak hold» (Удержание пика), в сущности, не подразумевает усреднение, а отображает максимальную амплитуду колебаний для каждой спектральной линии.

Параметр «Number of averages» (Число усреднений) определяет количество спектров, участвующих в усреднении. Чем больше используется спектров в процессе усреднения, тем более четким представляются спектральные пики.

Однако чем больше используется спектров, тем больше требуется данных и, соответственно, тем больше времени уходит на вычисление среднего спектра. В большинстве случаев достаточно использовать 4 спектра для усреднения.

Как правило, собранные данные не используют непосредственно для получения спектра, а сначала преобразуют для компенсации определенных ограничений алгоритма БПФ (преобразование данных в спектр).

Обычно данные преобразуют путем их умножения на соответствующее окно. Это предотвращает «смазывание» или «утечку» спектральных линий.

«Window type» (Тип окна) определяет вид используемого окна. Обычно используют «Hanning window» (Окно Ханнинга). При использовании «Rectangular window» (Прямоугольное окно) данные фактически не будут изменены.

4. Как отображать данные?

Параметры «Display units» (Единицы отображения) определяют способ отображения спектров.Чтобы определить способ отображения спектров, нужно задать масштаб спектра. Масштаб спектра определяет четкость отображения деталей спектра и задается параметрами «Amplitude scale» (Масштаб амплитуды), «vdB reference» (Исходное vdB), «Log range» (Диапазон) и «Velocity max» (Макс.скорость).

В большинстве случаев «Amplitude scale» (Масштаб амплитуды) выбирают «Linear» (Линейный). При выборе линейного масштаба параметры «vdB reference» (Исходное vdB) и «Log range» (Диапазон) устанавливать не нужно. Обычно рекомедуется устанавливать параметр «Velocity max» (Макс.скорость) на «Automatic» (Авто) для автоматического выбора масштаба амплитуд, что обеспечивает четкое отображение спектральных пиков.

Чтобы определить способ отображения спектра, нужно определить «Amplitude type» (Тип амплитуды). В главе 2 мы определили два типа амплитуды – пиковая амплитуда и СКЗ амплитуда.

Если используется пиковая амплитуда, спектр будет отображать максимальный пик амплитуды колебаний на различных частотах. При использовании СКЗ амплитуды спектр будет отображать величину колебаний на различных частотах.В спектре вибрации пиковая амплитуда на определенной частоте равна √2 х СКЗ амплитуду на этой частоте. Таким образом, неважно, какой тип амплитуды используется, поскольку одно значение амплитуды может быть преобразовано в другое.

Рекомендуем всегда использоватьодни и те же значения амплитуды для одних и тех же точек для предотвращения возникновения ошибок. При переходе от СКЗ величины к пиковой в спектре вибрации возникают выраженные подъемы, которые специалист может ошибочно принять за сигналы, генерируемые при наличии повреждений в машинах. С другой стороны, переключение пикового значения амплитуды на СКЗ значение может скрывать реальное повышение амплитуды колебаний.

Наконец, необходимо указывать типы единиц амплитуды и частоты. Выбор единиц зависит от личного предпочтения пользователя, но чаще всего зависит от географического положения.

В Северной Америке в качестве единиц скорости и частоты используются дюйм/сек и kcpm (килоциклы в минуту). В других странах в качестве единиц измерения скорости и частоты обычно используют мм/с и Гц соответственно.

5. Как собирать данные?

Обычно анализ вибраций выполняют не на месте эксплуатации машины, поскольку работать в таких условиях часто опасно и неудобно. Измерения обычно проводят с помощью прибора, а затем выполняют анализ измеренных данных в офисе в спокойной и безопасной обстановке. Для более детального анализа данные можно переносить на компьютер.

На многих предприятиях имеется большое количество критического оборудования, которое нуждается в контроле за вибраций. При этом для тщательного анализа требуется проведение измерения в разных точках машины. Для измерения в каждой точке акселерометры нужно устанавливать, как правило, в разных направлениях и с использованием разных параметров измерения. Таким образом, в течение каждого измерительного цикла требуется снимать множество показаний.

В целях экономии времени измерения обычно проводят сразу на всех машинах, а затем выполняют анализ в офисе.

Важно, чтобы измерения проводились точно и последовательно. Если Вы проводите измерения последовательно и систематично, это минимизирует вероятность путаницы в данных, полученных с разных машин. Смешение данных приводит к неправильным результатам анализа, что может стать причиной дорогостоящих ремонтов.

Возникает вопрос: как можно быть уверенным в том, что измерения выполняются в нужных направлениях, результаты измерений не смешиваются между собой и выполняются все необходимые измерения. Для этого нужно использовать список измерений.

В списке измерений указаны все измерения, которые требуется снять в определенном цикле измерений.

Это подобно списку покупок, в котором указано всё, что Вам необходимо купить. В списке измерений содержатся указания по поводу того, на какой машине и какие измерения необходимо выполнить, в каком направлении и с использованием каких параметров.

 

Список измерений, который содержится в виброприборе vb instrument, немного отличается, однако имеет ту же структуру данных.

В приведенном выше примере указано, что измерения необходимо выполнить на машинах «Двигатель A1», «Редуктор B2», «Ротор B2». «Передняя часть», «Задняя часть», «Выходная сторона» и т.д. - это измерительные точки. «Горизонтальное», «Вертикальное», «Осевое» и «Радиальное» определяют направление измерения, а данные в скобках – это параметры измерения. Обратите внимание, что для механизма «Редуктор B2» нужно снять два измерения с использованием разных параметров. Дополнительная информация о списке измерений содержится в инструкции по эксплуатации к прибору серии VibraPoint .

Во избежание путаницы измерительные точки, указанные в списке измерений, должны иметь уникальные понятные названия. Также необходимо четко маркировать машины и измерительные точки названиями, совпадающими с названиями в списке измерений. При выполнении измерений следите, чтобы направления, в которых устанавливаются акселерометры, соответствовали указанным в списке измерений.

Необходимо снять следующие показания:

Двигатель А1

• Передняя часть (подшипник)

- горизонтальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

- вертикальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

- осевое (Fmax 200 Гц, _ _ _)

• Задняя часть (подшипник)

- горизонтальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

- вертикальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

- осевое (Fmax 200 Гц, _ _ _)

Редуктор В2

• Выходная сторона (подшипник)

- радиальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

(Fmax 8000 Гц, _ _ _)

Редуктор В2

• Ведомый конец (подшипник)

- горизонтальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

- вертикальное (Fmax 200 Гц, _ _ _)

и т.д.

Инженерпо техническому обслуживанию

Не все машины, содержащиеся в списке измерений, могут быть в равной степени важными. Менее критические машины можно контролировать реже. Если для определенного цикла измерений нужно измерить только некоторые машины или некоторые точки, Вы можете помечать эти машины, чтобы измерения выполнялись только на них. Подробная информация об отметке пунктов в списке измерений содержится в руководстве по эксплуатации прибора CSI.

Для обеспечения регулярного сбора данных следует составлять план проведения измерений.

Для большинства машин данные необходимо собирать каждый месяц. Для критического оборудования данные нужно собирать раз в неделю, а для менее важного – раз в два месяца. Для начала рекомендуем придерживаться строгого графика, а затем корректировать его исходя из опыта.

Представьте, что Вы идете в магазин со списком покупок, но при этом не имеете достаточной суммы денег и средства передвижения. Полагаем, такая задача будет бессмысленной.

Аналогично, для проведения вибромониторинга требуется достаточный объем памяти и заряженный аккумулятор. Перед началом сбора данных необходимо убедиться, что аккумулятор заряжен и имеется достаточно свободной памяти в приборе (подробная информация содержится в руководстве по эксплуатации прибора CSI).

Большинство типов вибраций обнаруживается, когда машина находится в установившемся режиме работы и генерирует стабильный сигнал.

Сразу после запуска машины или изменения скорости вращения необходимо подождать некоторое время для того, чтоб машина вошла в установившийся режим

работы перед тем, как начать измерение спектра вибрации, иначе собранный спектр будет содержать недостоверные данные вибрации.

По завершении измерительного цикла рекомендуется переносить собранные данные на компьютер с помощью программного обеспечения IORS:2020. После передачи данных измерения их можно удалить из памяти прибора с тем, чтобы можно было сохранить информацию при последующем сборе данных.

В данном разделе мы узнали, как выполнять измерение вибрации.

Мы узнали, какие машины необходимо контролировать и по каким параметрам машину относят к классу критических.

Мы также рассмотрели принцип работы измерительного прибора и описали функцию акселерометров. Мы подчеркнули важность корректной и надежной установки акселерометров, поскольку от этого зависит точность измеренных данных.

Мы узнали, как задавать параметры измерения; установка параметров измерения определяет способ сбора данных вибрации. К параметрам измерения относятся способ, объем и продолжительность измерения, а также способ обработки и отображения собранных данных.

Мы подчеркнули важность сбора и регистрации данных в последовательном и систематическом порядке. При измерении данных их заносят в список измерений, а затем переносят на компьютер для детального анализа и документирования. Для обеспечения регулярного сбора данных необходимо иметь четкий график проведения измерений.

iors-2020.com

Приборы для измерения вибрации

Приборы, производимые компанией Вибро-Центр Приборы, которые производит компанияВибро-Центр

Приборы для измерения вибрации на вращающемся оборудовании позволяют оценить состояние оборудования и диагностировать дефекты в оборудовании.

Вибрация – очень удобный показатель состояния оборудования. Она стандартизирована (есть стандарт ГОСТ), имеет конкретные значения аварийного и тревожного состояния. Физическая природа вибрации понятна.

Виды приборов можно разделить по нескольким признакам.

Самый главный признак – что умеет измерять прибор

  • Виброметры – измеряют только интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по значению СКЗ виброскорости;
  • Виброанализаторы (анализаторы вибрации) – дополнительно измеряют сигналы и спектры вибрации.

Количество каналов измерения

  • Одноканальный – одновременно измеряет данные только по одному каналу. При этом может одновременно измерять виброускорение, виброскорость и виброперемещение;
  • Одноканальный с приставкой расширения на несколько каналов – измеряет данные с нескольких датчиков, но частота опроса каналов значительно уменьшается;
  • Многоканальный с параллельным опросом всех каналов – очень полезный прибор в сложных случаях, так как результат диагностики дефектов намного достовернее. Но такие приборы сложнее переносить и разворачивать на месте измерения. И, конечно, они дороже.

Можно ли его переносить ?

  • Переносные – можно взять прибор в руки и идти в цех измерять вибрацию. Самые маленькие виброметры – размером с фломастер;
  • Стационарные системы мониторинга – датчики установлены на агрегате и наблюдение за агрегатом идёт постоянно.

Другие признаки – цена (виброметры значительно дешевле), дополнительные функции (балансировка, разгон-выбег, запись длительных сигналов и т.д.), наличие памяти для хранения измерений и передачи их в компьютер.

Виброметр

Древний виброметр Очень древний виброприбор

Первые приборы для измерения вибрации были аналоговые. И они могли измерять только интегральное значения вибрации, то есть мощность. Некоторые, как устройство на фотографии слева, до сих пор используются.

Современные приборы используют цифровые методы для вычислений значения вибрации. Они очень просто устроены и поэтому дешёвые.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Её значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет наглядно оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации в виброметрах производится в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Экран виброметра ДПК-ВиброЗначение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для более подробной диагностики дефектов. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (способ трех пусков с пробными массами).

Виброметр позволяет быстро обойти всё оборудование на предприятии. Можно измерить 100 агрегатов за смену, с выдачей отчётов о состоянии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система используется в нашей программе Аврора-2000.

Самые маленькие виброметры помещаются в карман одежды и похожи на ручку (или маркер). Такие приборы называют виброручка.

Мы выпускаем виброметры:

  • ViPen – виброметр-ручка с оценкой состояния подшипников и температурой
  • Виброметр-К1 – самый простой наш виброметр. Предназначен для проведения измерения вибрации в размерности СКЗ виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц
  • ДПК-Вибро – компактный виброметр. Кроме вибрации, умеет оценивать состояние подшипников качения, показывать сигналы и спектры и даже хранить их и передавать в компьютер (правда, всего несколько штук)
  • Vibro Vision – малогабаритный виброметр для контроля уровня вибрации с возможностью анализа сигналов и спектров. Уже устаревший, но всё ещё популярный прибор. Имеет встроенный в внешний датчик
  • Во всех виброанализаторах также есть режим виброметра
  • В виброанализаторе Vibro Vision-2 есть специальный режим измерения вибрации для программы Аврора-2000. Он позволяет хранить в одном замере всю информацию по агрегату и легко передавать её на компьютер
  • Одноканальный виброанализатор (анализатор вибрации)

    Прибор Vibro Vision-2 в руке Vibro Vision-2 помещается в руку

    Это – самые популярные приборы для диагностики состояния агрегатов по вибрации. Они измеряют сигнал вибрации с вибродатчика и с помощью вычислений умеют преобразовавать это измерение в другие виды, например, в спектры.

    При работе с одноканальным виброанализатором одной рукой держим прибор, а другой – устанавливаем датчик в место измерения.

    Современные анализаторы очень компактные, но при этом очень умные. Они позволяют просматривать данные на месте и быстро делать диагностику дефектов агрегата. Для более сложных случаев данные сохраняются в память, затем в офисе передаются на компьютер и анализируются уже на компьютере.

    Часто используется маршрутная технология (Маршруты). Для этого порядок и параметры измерения задаются на компьютере и затем передаются в прибор. Прибор сам подсказывает что и где сейчас будем измерять. После всех измерений данные быстро раскладываются на компьютере для анализа. Это позволяет не запутаться при измерении и доверять процесс измерения людям, у которых мало опыта в вибродиагностике. А при наличии в программе на компьютере экспертной системы диагностики, можно вообще не задумываться.

    Мы выпускаем одноканальные виброанализаторы:

  • Vibro Vision-2 – анализатор вибросигналов (виброанализатор) с расширенными функциями диагностики подшипников качения
  • ViAna-1 – виброанализатор, виброметр, возможность балансировки роторов
  • Многоканальный виброанализатор (анализатор вибрации)

    ViAna-4 4-канальный ViAna-4

    Такие приборы измеряют несколько сигналов вибрации одновременно. Это очень полезно для диагностики сложных дефектов. Многоканальные анализаторы имеют несколько датчиков, за которыми тянутся несколько проводов. Поэтому они не такие удобные, как одноканальные. Одной рукой с ними уже не поработаешь. И цена сразу намного возрастает.

    Зато у многоканальных приборов больше экран, больше возможностей для обработки сигналов. И смотрятся они солиднее. И человек с таким прибором внушает уважение окружающим – "он настоящий профессионал".

    Многоканальные приборы могут быть собраны в одном корпусе или на базе переносного компьютера (отдельно блок для подключения датчиков и отдельно компьютер ноутбук).

    Атлант-32 32-канальный Атлант-32

    Два датчика, установленные в вертикальном и поперечном направлении уже позволяют смотреть орбиту перемещения тяжёлой точки. Четыре датчика можно установить на передний и задний подшипник двигателя. А есть у нас прибор Атлант-32, с помощью которого можно обвешать датчиками весь турбогенератор. Но при этом у него куча проводов и он уже не переносной, а ездит в чемодане на колёсиках.

    Почти все многоканальные приборы имеют отделный канал для подключения отметчика фазы. Это позволяет проводить балансировку на месте и измерять сигналы, привязанные к фазе вращения агрегата.

    У таких приборов много других режимов измерения, но применяются они только в очень сложных случаях. Например, режим Разгон-Выбег позволяет проследить изменение вибрации при разгоне и остановке агрегата. Строится график зависимости амплитуды и фазы вибрации от частоты вращения, что позволяет определить резонансные частоты агрегата.

    Многоканальные виброанализаторы нашего производства:

    • Диана-2М – 2-канальный анализатор вибрации с балансировкой
    • ViAna-4 – универсальный 4-канальный регистратор и анализатор вибросигналов, балансировка роторов
    • Атлант-8/-16/-32 – многоканальный синхронный регистратор-анализатор вибросигналов на основе переносного компьютера

    Стационарные системы мониторинга

    CM-4 Система мониторинга CM-4

    В таких системах датчики установлены прямо на агрегате и наблюдение за агрегатом идёт постоянно. Можно следить за состоянием агрегата в текущий момент времени и оперативно вмешиваться в его работу.

    Стационарные системы устанавливаются на критичном и дорогом оборудовании. Они привязаны к агрегату и не могут быть использованы для измерения вибрации другого агрегата. Поэтому установить такие системы – это дорого.

    Кроме вибрации, системы мониторинга измеряют и другие параметры – температуру, обороты, ток, напряжение, расход и т.п.

    Не хватает информации ?

    Напишите мне свой вопрос, я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

    vibrocenter.ru

    Измерение вибрации

    Требования, предъявляемые к электрическим машинам с точки зрения виброакустических характеристик, предусматривают обязательный контроль вибрации и шума на стадии производства и в процессе эксплуатации. Измерения производятся для исследования причин, вызывающих вибрации и шум, и для контроля качества продукции. Измерение виброакустических характеристик при обеспечении требуемого качества электрических машин проводится в соответствии с инструкциями и стандартами, в которых указывается методика измерений, измерительная аппаратура, условия монтажа и режим работы машины. Результаты измерений сопоставляются с эталоном или контрольными данными для выявления соответствия полученных результатов допустимому уровню вибрации и шума.

    Различные методики позволяют контролировать определенные акустические параметры электрической машины: общий уровень звукового давления, звуковую мощность, характеристику направленности излучения и т.д.

    Режимы работы машины должны соответствовать типовым установившимся режимам: при номинальной нагрузке и номинальной частоте вращения, при полной нагрузке, при холостом ходе, при различных операциях технологического процесса.

    При исследовании виброакустических характеристик синхронных машиннагрузку имитируют в режиме компенсатора. При типовых испытанияхасинхронных машин и двигателей постоянного токанагрузочное устройство размещают за пределами испытательного помещения (камеры) и соединяют его с испытуемой машиной.

    Согласно ГОСТ 16921-83 при оценке вибрации электрических машин основной измеряемой величиной должно являться эффективное значение вибрационной скорости vэф измеренное в диапазоне рабочей частоты до 2000 Гц. Необходимость проведения спектрального анализа по вибрационному ускорению в диапазоне частот свыше 2000 Гц согласуется дополнительно.

    Для оценки вибрации установлено восемь классов, индексы которых по ГОСТ 16921-83 соответствуют максимально допустимой для данного класса вибрационной скорости.

    Основные требования к измерительной аппаратуре изложены в ГОСТ 16876-71 и ГОСТ17168-82.

    В соответствии с ГОСТ 12379-75 виброизмерительные преобразователи должны жестко крепиться к испытуемой электрической машине или дополнительной массе, причем масса вибропреобразователя не должна превышать 5% массы электрической машины.

    Режим работы машины при оценке вибрации оговаривается техническими условиями или стандартами на определенный тип машины. Например, для электромашинных преобразователей и электрических машин, нагрузка которых осуществляется без дополнительных приводных устройств или механизмов, контроль вибрации проводится в режиме номинальной нагрузки. Контроль вибрациии синхронных машинпроводится при номинальном напряжении и токе статора в режиме перевозбуждения двигателя. Для большинства электрических машин контроль вибрации следует проводить в режиме холостого хода.

    Согласно ГОСТ 12379-75 виброиспытания электрических машин с одной рабочей частотой вращениянеобходимо проводить при номинальной частоте вращения. Испытаниямногоскоростныхмашин проводят при частоте вращения с наибольшей вибрацией.

    Виброиспытания машин, имеющих регулируемую частоту вращения, выполняют при номинальной и максимальной рабочих частотах вращения.

    studfiles.net

    Измерение вибрации двигателя

    Вибрация в двигателях возникает вследствие их неправильной эксплуатации, несовершенства конструкции и воздействия внешних факторов, таких как погодные условия или неровность дорожного полотна.

    Вибрацию создают электродвигатели, трансформаторы и соленоиды, ракетные, судовые и газотурбинные двигатели, насосы, моторы электроинструмента и т. д. Самым экономичным и распространенным способом измерения вибрации двигателей являются широкополосные измерения. Интенсивность вибрации наилучшим образом описывает энергиию отражающей и вибрационной силы, которые воздействуют на механизмы.

    Для измерения вибрации могут использоваться переносные и стационарные диагностические системы. Наряду с исследованиями интенсивности вибраций проводится спектральный анализ и измерение ударных импульсов. Все работы могут проводиться на установках компании SPM Instrument, которые обеспечивают исследования в соответствие со стандартами ISO (10816 и 2372), немного отличающимися общими подходами к проведению измерительных мероприятий. Интенсивность вибрации двигателей зависит от их мощности: чем больше мощность – тем выше уровень вибрации. Для одинаковых машин и механизмов различие в допустимых значениях определяется фундаментом: жесткий фундамент из бетона позволяет хорошо зафиксировать двигатель и уменьшить вибрацию, слабая рама из металла сообщает больше свободы механизму - поэтому он создает более сильные вибрации.

    Так, классификация механизмов зависит не только от их мощности, но и от возможности зафиксировать их положение. Ко второму классу оборудования относятся двигатели, имеющие мощность 15-75 кВт без фундаментов, если механизмы закреплены на жестких основаниях, то их мощность может достигать 300 кВт. Третий класс оборудования объединяет большие механизмы и приводные двигатели на массивных фундаментах. В четвертый класс собрано оборудование на других видах оснований.

    Специальная оценка условий труда

    Измерение вибрации проводится по всем направлениям: горизонтально-поперечном, горизонтально – осевом и в вертикальном. Причем, в вертикальном направлении измерениям подвергаются наивысшие точки подшипников, во всех остальных исследовательское оборудование следует располагать в плоскости оси вала.

    Повышенный уровень вибрации может быть вызван механическими или электромагнитными причинами, в том числе неправильным соединением отдельных частей двигателя, обрывами ветвей обмоток, неправильной центровкой, искривлением вала, неуравновешенностью вращающихся частей и т. д.

    vsout.ru

    Измерение вибрации электродвигателей

    Высокий уровень вибрации вызывает снижение надежности электродвигателя, в первую очередь его подшипников. Ударные и толчковые нагрузки от вибрирующего ротора передаются подшипникам скольжения, разрушая масляную пленку и вызывая расплавление баббита, в котором может появиться трещины и сколы. Подшипники качения разрушаются от быстроразвивающейся усталости металла, в результате которой появляются выбоины и трещины на их рабочих поверхностях или разрываются сепараторы. Под воздействием повышенной вибрации быстрее изнашивается изоляция обмоток электродвигателя, может наступить излом или изгиб вала, от вала может оторваться бочка ротора, в торцовой крышке и станине статора могут появиться трещины, возникнуть повреждения фундамента и опорной рамы.

    Очевидна необходимость устранения сверхнормативной вибрации электродвигателя, устранив ее причины, которые можно подразделить на две группы. К первой относятся дефекты, касающиеся сборки агрегата в целом или приводного механизма (ошибки в центровке электродвигателя с механизмом, повреждения соединительной муфты, дисбаланс ротора или дефект подшипников приводного механизма, дефекты рамы и фундамента). Ко второй группе относятся дефекты собственно двигателя (дисбаланс ротора электродвигателя, отрыв от вала бочки ротора, обрыв стержней или образование трещин короткозамкнутой обмотки ротора, излом или изгиб вала ротора, излишний зазор в подшипниках скольжения, дефекты подшипников качения или недостаточное крепление отдельных деталей электродвигателя).

    Для недопущения возникновения и преждевременного износа двигателя необходимо постоянно проводить замеры уровня вибрации. Измеряемыми параметрами являются виброскорость (или частота вибрации, измеряемая в мм/с) и виброперемещение (или амплитуда вибрации, измеряемая в мкм).

    Специальная оценка условий труда

    Измерения производятся в контрольных точках в трех плоскостях, расположенных взаимно перпендикулярно друг к другу и проходящих через ось вращения ротора. Среднеквадратическое значение виброскорости в выбранных точках (при высоте оси вращения 225мм) не должно быть больше 2,8 мм/с при рабочем числе оборотов от 600 до 1800 об/мин и не больше 4,5 мм/с при работе в диапазоне от 1800 до 6000 об/мин.

    Всего таких вибрационных групп или классов насчитывается восемь.

    Особое значение имеет измерения вибрации подшипников, которые производятся при номинальном значении частоты и напряжения в электросети. Допустимые значения вибрации каждого подшипника не должны превышать 30 мкм при частоте вращения электродвигателя до 3000 об/мин, 60 мкм при частоте вращения 1500 об/мин, 80 мкм – до 1000 об/мин, и 90 – до 750 об/мин.

    Существует два способа измерения уровня вибрации электродвигателя. Контактный способ осуществляется при помощи пьезоэлектрических датчиков (акселерометров) которые устанавливаются на корпусе объекта, например подшипника. Бесконтактный способ предназначен для контроля вибрации ротора методами открытого резонатора (при помощи вихретоковых датчиков) или методом ультразвуковой фазометрии. Результаты вибрационных измерений заносятся в протокол стандартной формы.

    vsout.ru

    7.9 Измеритель вибрации двигателя

    Одним из параметров, характеризующих техническое состояние двигателя, является вибрация. Вибрация возникает в основном от наличия неуравновешенных центробежных сил, вызванных дисбалансом вращающихся частей двигателя. Разрушение, повышенный износ частей конструкции двигателя ведут к возрастанию вибрации. Поэтому, контролируя в процессе эксплуатации амплитуду вибрации двигателя, можно судить о его техническом состоянии.

    Параметрами, характеризующими вибрацию, являются ее частота f, амплитуда виброперемещения S, виброскорость V и виброускорение αв или виброперегрузки nв.

    Виброперемещения измеряют приборами, называемыми виброметрами перемещения, скорость вибрации – виброметрами скорости, а виброускорения - виброметрами ускорения.

    Последние два типа виброметров в авиации называют аппаратурой контроля вибрации (ИВ).

    В авиационных виброметрах обычно используется инерционный метод, позволяющий измерить вибрацию объекта относительно массы, упруго сочлененной с вибрирующим объектом.

    В этом случае виброизмерительный преобразователь ВИП параметров вибрации (рис. 7.13) состоит из корпуса 1(вибрирующего элемента), инерциальной массы 2 (невибрирующего элемента), соединенной с корпусом при помощи пружин 3, и передающего магнитоиндукционного преобразователя 4, который обеспечивает передачу сигнала ВИП на расстояние.

    Входным параметром ВИП является перемещение его корпуса 1 относительно инерциального пространства, а выходным – перемещение х корпуса относительно магнита 2.

    Рисунок 7.13 Датчик виброметра

    В авиационных ВИП обычно частоты собственных колебаний намного меньше частоты вынужденных колебаний.

    Так как магнитоиндукционный преобразователь (МИП), соединенный с ВИП, является дифференцирующим звеном, то ЭДС на выходе МИП зависит от скорости вибрации.

    Поскольку при гармонической вибрации существует взаимная связь между скоростью и ускорением, то при изменении вибрации на фиксированной частоте можно считать, что ЭДС на выходе МИП пропорциональна виброускорению.

    Каждый виброметр имеет систему встроенного контроля (ВК) работоспособности, которая при ее включении подает напряжение определенной частоты непосредственно на вход канала усиления (рис.7.14). При исправном виброметре включается световая сигнализация, а стрелка показывающего прибора устанавливается на определенной отметке шкалы.

    Конструктивно ВИП и МИП виброметров скорости и ускорения выполнены одинаково. Показывающие приборы всех виброметров представляют собой магнитоэлектрические миллиамперметры. Различие заключается лишь в градуировке шкал. В виброметрах скорости шкала градуируется в единицах виброскорости (мм/с или %), а в виброметрах ускорения – в единицах виброускорения (от 0 до 7g ; 1g=9,8м/с2).

    Рисунок 7.14 Аппаратура контроля вибрации ИВ-300

    Основная погрешность авиационных виброметров в рабочем диапазоне не превышает ±10%. Однако в процессе эксплуатации погрешность виброметров может изменяться из-за нарушения правильности крепления ВИП. При этом может возникнуть несовпадение направления вибрации с осью ВИП, что приведет к методической погрешности измерения.

    studfiles.net

    ГОСТ Р 53577-2009 - Вибрация. Измерения вибрации, передаваемой машиной через упругие изоляторы. Двигатели внутреннего сгорания поршневые высокоскоростные и среднескоростные.

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

    НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    ГОСТ Р 53577- 2009 (ИСО 1332:2000)

    Вибрация

    ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ МАШИНОЙ ЧЕРЕЗ УПРУГИЕ ИЗОЛЯТОРЫ

    Двигатели внутреннего сгорания поршневые высокоскоростные и среднескоростные

    ISO 13332:2000Reciprocating internal combustion engines - Test code for the measurementof structure-born noise emitted from high-speed and medium-speed reciprocatinginternal combustion engines measured at the engine feet(MOD)

    Москва Стандартинформ 2010

    Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

    Сведения о стандарте

    1 ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

    2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»

    3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. № 874-ст

    4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту ИСО 13332:2000 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Испытательный код для измерений вибрации высокоскоростных и среднескоростных двигателей внутреннего сгорания на их опорах» (ISO 13332:2000 «Reciprocating internal combustion engines - Test code for the measurement of structure-born noise emitted from high-speed and medium-speed reciprocating internal combustion engines measured at the engine feet») путем внесения технических отклонений, объяснение которых приведено во введении к настоящему стандарту.

    Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (подраздел 3.5)

    5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

    Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

    СОДЕРЖАНИЕ

    Работа двигателей внутреннего сгорания, в том числе поршневых, связана с вибрацией, передающейся по конструкции здания, сооружения, транспортного средства, которая является причиной звукового излучения. Зачастую двигатель является доминирующим источником акустического шума, но даже если это не так, все равно шум двигателя создает неблагоприятный фон и его следует, по возможности, уменьшить. С этой целью двигатель устанавливают на изоляторы.

    Распространяющаяся по конструкции вибрация, источником которой является двигатель, зависит от передаточных свойств изоляторов, а также опор самого двигателя и от подвижности приемной системы (конструкции, включающей в себя изоляторы, по которой вибрация распространяется до точки, где ее рассматривают).

    Исследование распространения вибрации по конструкции, особенно на низких частотах, является сложной задачей. Облегчить ее помогает знание вибрационной активности машины. При выполнении ряда условий по результатам измерений вибрации на опорах машины можно оценить, какой будет вибрация в той или иной точке приемной системы.

    По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 13332:2000 в настоящий стандарт внесены следующие технические отклонения, выделенные курсивом:

    - приведено указание на то, что общие требования к испытаниям машин с целью определения их вибрационной активности установлены в ГОСТ Р 53573, который следует применять совместно с настоящим стандартом;

    - по тексту стандарта представление результатов измерений в относительных величинах (дБ) заменено представлением в абсолютных величинах, что является более употребительным в национальных стандартах в области вибрации;

    - ссылочные международные стандарты заменены соответствующими национальными стандартами Российской Федерации;

    - в разделе 3 вместо терминов и соответствующих определений, заимствованных из ИСО 9611, дана ссылка на ГОСТ Р 53573, являющегося введением указанного международного стандарта;

    - в разделе 5 ссылка на ИСО 1503 заменена прямым указанием расположения осей координат (направлений измерений вибрации) с выделением одиночной полужирной вертикальной линией;

    - в разделе 7 указан способ определения нижней границы диапазона частот измерений, если существует иная цель испытаний, кроме оценки акустического шума, излучаемого приемной системой;

    - в разделе 8 ссылка на ИСО 2954 заменена более точной ссылкой на ГОСТ ИСО 5348, в котором отражен рассматриваемый аспект стандартизации.

    НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

    Вибрация

    ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ, ПЕРЕДАВАЕМОЙ МАШИНОЙ ЧЕРЕЗ УПРУГИЕ ИЗОЛЯТОРЫ

    Двигатели внутреннего сгорания поршневые высокоскоростные и среднескоростные

    Vibration. Measurement of vibration transferred into resilient isolators. High-speed and medium-speed reciprocating internal combustion engines

    Дата введения - 2011-01-01

    Настоящий стандарт является испытательным кодом по вибрации и устанавливает метод определения вибрационной активности высоко- и среднескоростных двигателей внутреннего сгорания наземных установок, рельсового и морского транспорта (далее - двигателей) по измерениям вибрации на его опорах. Общие требования к методу измерений и ограничения данного метода установлены в ГОСТ Р 53573.

    Настоящий стандарт не распространяется на низкоскоростные двигатели, а также на двигатели сельскохозяйственных тракторов, автомобилей и самолетов.

    Настоящий стандарт может быть использован для измерений вибрации двигателей дорожно-строительных машин, средств напольного транспорта и других рабочих машин, пока для них не будет разработан соответствующий испытательный код по вибрации.

    В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

    ГОСТ Р 52517-2005 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Стандартные исходные условия, объявление мощности, расхода топлива и смазочного масла. Методы испытаний (ИСО 3046-1:2002, MOD)

    ГОСТ Р 53573-2009 Вибрация. Измерения вибрации, передаваемой машиной через упругие изоляторы. Общие требования {ИСО 9611:1996 «Акустика. Описание источников вибрации с точки зрения последующего звукового излучения через присоединенные конструкции. Измерения скорости в точках установки машины на упругие изоляторы», MOD)

    ГОСТ ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров (ИСО 5348:1998, IDT)

    ГОСТ 10448-80 Двигатели судовые, тепловозные и промышленные. Приемка. Методы испытаний (ИСО 3046-3:1989 «Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 3. Методы измерения», NEQ)

    Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

    В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 53573.

    В настоящем стандарте использованы обозначения, как указано в таблице 1.

    Таблица 1 - Перечень обозначений

    Обозначение величины

    Определение величины

    Единица измерений

    d

    Толщина опорной лапы двигателя

    мм

    dy1

    Расстояние от места установки акселерометра до точки 1 в поперечном направлении

    мм

    Dx

    Размер изолятора в продольном направлении

    мм

    Dy

    Размер изолятора в поперечном направлении

    мм

    f0

    Наивысшая собственная частота колебаний двигателя как жесткого тела, установленного на изоляторы

    Гц

    f1

    Нижняя граница диапазона частот применения метода

    Гц

    f2

    Верхняя граница диапазона частот применения метода

    Гц

    vxi

    Скорость в продольном направлении в точке/

    м/с

    vyi

    Скорость в поперечном направлении в точке /

    м/с

    vzi

    Скорость в вертикальном направлении в точке /

    м/с

    Средняя скорость в продольном направлении

    м/с

    Средняя скорость в поперечном направлении

    м/с

    Средняя скорость в вертикальном направлении

    м/с

    n

    Число опор двигателя

    -

    v1z,i

    Скорость в точке 1 zi-й опоры

    м/с

    v2z,i

    Скорость в точке 2 zi-й опоры

    м/с

    x

    Продольная ось координат

    -

    y

    Поперечная ось координат

    -

    z

    Вертикальная ось координат

    -

    Результаты исследований передаваемой в опорную конструкцию вибрации показывают, что в ней превалируют составляющие поступательной вибрации в трех взаимно-перпендикулярных направлениях. Поэтому в настоящем стандарте угловые составляющие вибрации опор двигателя не рассматриваются 1), и измерению подлежат только составляющие поступательной вибрации на опорных лапах двигателей.

    Измерения проводят в трех взаимно-перпендикулярных направлениях: вертикальном, продольном (вдоль оси коленчатого вала) и поперечном.

    1) Заинтересованными сторонами в конкретной ситуации может быть принято решение о необходимости оценивать также угловые составляющих вибрации. Такие измерения являются более сложными по сравнению с измерениями поступательной вибрации. Измерение угловой вибрации может быть выполнено по ГОСТ Р 53573.

    Предполагается, что изоляторы, на которые опираются лапы двигателя, не накладывают существенных ограничений на вибрацию лап.

    Примечание - Если измерения проводят в целях расчета и сравнения вибрации, передаваемой от двигателя в приемную систему, то для расчета необходимы также знания частотных характеристик источника вибрации (опорных лап двигателя) и приемной системы.

    Вибрация двигателя является функцией частоты. Применяемые изоляторы налагают ограничения на диапазон частот измерения вибрации.

    6.1 Подготовка двигателя

    Перед измерениями двигатель устанавливают на соответствующие изоляторы, обеспечивают подачу воздуха, топлива, электрического напряжения, работу систем смазки, охлаждения и выхлопа, а также соединение с устройством отбора мощности, производимой двигателем во время измерений. Необходимые для этого механические соединения должны иметь упругие вставки, чтобы присоединенные конструкции не влияли на производимую двигателем вибрацию. Двигатель должен быть снабжен стандартным маховиком. Тип и характеристики упругой муфты соединения двигателя с устройством отбора мощности должны быть указаны в протоколе испытаний.

    6.2 Условия установки

    Способы установки двигателей могут изменяться в зависимости от их массы, мощности и назначения. Хотя опорные лапы высокоскоростных и среднескоростных двигателей обычно устанавливают на упругие изоляторы, данные изоляторы могут обладать характеристиками, которые не позволят применить метод измерения вибрации, передаваемой двигателем в приемную систему.

    Примечание - Чтобы нижняя граница f1 диапазона частот применения метода позволяла охватить весь диапазон частот вибрации двигателя, рекомендуется, чтобы:

    a) изоляторы были установлены на массивном жестком основании;

    b) частота f0 была как можно более низкой.

    6.3 Режим работы двигателя

    Режим работы двигателя при проведении испытаний на вибрационную активность, номинальная частота вращения и полная нагрузка в соответствии с ГОСТ Р 52517 должны быть определены изготовителем. Другие условия работы двигателя могут быть согласованы заинтересованными сторонами.

    В процессе измерений значения частоты вращения и выходной мощности двигателя не должны отличаться от установленных более чем на 10%. Испытания проводят в установившемся режиме работы двигателя.

    Измерения частоты вращения и мощности двигателя - по ГОСТ Р 52517 и ГОСТ 10448. Результаты измерений заносят в протокол испытаний.

    Обычно двигатель изолируют от приемной системы с целью уменьшить излучение шума вибрирующей конструкцией. Низшая граница диапазона частот, воспринимаемых человеческим ухом, находится вблизи 20 Гц, поэтому с точки зрения акустики виброизоляция двигателя в диапазоне ниже 20 Гц не является необходимой. Отсюда следует требование к наивысшей собственной частоте f0 колебаний двигателя (как твердого тела) на изоляторах при реализации метода измерений по ГОСТ Р 53573 - она должна быть ниже 7 Гц.

    Если предметом анализа является не излучение шума, а, например, воздействие передаваемой вибрации на человека, то желательно, чтобы диапазон частот применения метода охватывал весь диапазон частот вибрации двигателя. При этом следует учесть, что у двухтактного двигателя диапазон частот производимой вибрации ограничен снизу частотой вращения коленчатого вала, а у четырехтактного двигателя - половиной частоты вращения коленчатого вала. Если низшая частота вибрации достаточно велика, то требования к f0 могут быть менее жесткими.

    На рисунке 1 показаны графики предельных значений f0 в зависимости от низшей рабочей частоты вращения коленчатого вала Rmin двухтактного и четырехтактного двигателей для целей акустических исследований (что определяет ограничение f0 в области низких частот вращения коленчатого вала частотой 7 Гц). Если целью исследования является анализ передаваемой двигателем вибрации во всем диапазоне частот, то прямые линии на рисунке 1 должны быть продолжены в низкочастотную область до их пересечения с началом координат.

    1 - двухтактный двигатель; 2 - четырехтактный двигатель

    Примечание - Значение f0 должно лежать в заштрихованной области.

    Рисунок 1 - Зависимость предельного значения f0 от Rmin

    Низшая граница диапазона частот измерений f1 должна быть примерно в три раза выше f0 В этом случае диапазон частот измерений не включает составляющие, усиливаемые на резонансе системы «двигатель - изоляторы».

    Верхняя граница диапазона частот измерений f2 определяется собственной частотой низшей моды колебаний поверхности опорной лапы двигателя. Чтобы в максимальной степени расширить диапазон частот измерений в область верхних частот, опорные лапы двигателя должны быть как можно более жесткими.

    Следует иметь в виду, что диапазон частот измерений по ГОСТ Р 53573 может включать области, где виброизоляция будет недостаточной (менее 10 дБ),

    Результаты измерений будут максимально близки к вибрации на месте установки двигателя, если масса и жесткость опор и изоляторов, использованных при испытаниях (включая установочные фланцы), будут такими же, что и на месте установки.

    Метод измерений может быть проиллюстрирован рисунком 2. На рисунке 2а) показана установка испытуемого двигателя на достаточно податливые изоляторы, чтобы не искажать вибрацию опорных лап двигателя. Это условие обеспечивается превышением не менее чем в три раза нижней границы диапазона частот измерений f1 максимальной собственной частоты f0 колебаний двигателя как твердого тела (см. раздел 7).

    Основной способ измерений предполагает установку одного акселерометра на верхней поверхности лапы непосредственно над точкой А, являющейся геометрическим центром области контакта опоры с изолятором, или как можно ближе к ней [см. рисунок 2а)].

    На рисунке 2b) показан альтернативный способ установки акселерометров на лапе двигателя. Пару акселерометров устанавливают как можно ближе к точке А на одинаковых расстояниях от нее. За ускорение опоры принимают среднее арифметическое значение сигналов с двух акселерометров. Крепление акселерометров - по ГОСТ ИСО 5348.

    1 - акселерометр; 2 - опорная лапа; 3 - изолятор; 4 - основание

    а) Установка двигателя

    1 - акселерометр; 2 - опорная лапа; 3 - изолятор; 4 - основание

    b) Вид опоры двигателя

    Рисунок 2 - Принцип измерений вибрации опоры двигателя

    Для оценки верхней границы f2 диапазона частот измерений, выше которой начинают проявляться формы изгибных колебаний поверхности опоры в области ее контакта с изолятором, проводят дополнительные исследования для определения частоты низшей моды колебаний. Для этого, например, возбуждают вибрацию опоры ударом молотка и измеряют отклик посредством той же пары акселерометров, что установлена для испытаний на определение вибрационной активности двигателя. Возможно проведение более детального исследования с проведением модального анализа вибрации опоры.

    Хотя в настоящем разделе принцип измерений рассмотрен на примере вибрации в вертикальном направлении, он может быть применен в отношении других направлений движения и при соответствующей им установке акселерометров.

    При выборе опор руководствуются следующими правилами:

    - если число опор двигателя не превышает четырех, то измерения проводят на всех опорах;

    - если двигатель имеет от пяти до восьми опор, то измерения проводят на четырех опорах, максимально отстоящих друг от друга;

    - если двигатель имеет более девяти опор, то измерения проводят на четырех опорах, максимально отстоящих друг от друга, а также на двух опорах, расположенных наиболее близко к центру тяжести двигателя;

    - если двигатель установлен на плиту, поддерживаемую изоляторами, то для выбора числа и месторасположения точек измерений (областей контакта с изоляторами) используют тот же принцип, что и для опорных лап двигателя.

    Заинтересованные стороны могут рассмотреть возможность проведения измерений на большем числе опор, особенно в случае, если двигатель постоянно соединен с другим устройством.

    Акселерометр устанавливают на опоре двигателя над точкой А, являющейся геометрическим центром области контакта опоры с изолятором, как показано на рисунках 3 и 4.

    1 - акселерометр; 2 - изолятор; 3 - установочный фланец изолятора

    Рисунок 3 - Установка акселерометра для измерений vz

    1 - акселерометр; 2 - изолятор; 3 - установочный фланец изолятора; а - точка 1; b - точка 2; с - точка 3

    Рисунок 4 - Установка акселерометра для измерений vz (точка 1) и vy (точки 2 и 3)

    Размещению акселерометра точно над точкой А могут помешать крепежные элементы (болты) или ограничители движения опоры. В этом случае положение акселерометра можно сдвинуть:

    - по оси х в пределах размера Dx;

    - по оси у в пределах размера dy1, где .

    Чтобы обеспечить требуемую точность результатов измерений во всем диапазоне частот, акселерометры должны находиться в жестком контакте с вибрирующей поверхностью. Данное условие может быть удовлетворено при использовании следующих способов крепления акселерометров:

    - резьбовым соединением;

    - на эпоксидный клей;

    - резьбовым соединением с металлической пластиной (адаптером), которую приклеивают или закрепляют болтами к вибрирующей поверхности.

    Примечание - Допускается использование трехкомпонентного акселерометра, позволяющего измерять поступательную вибрацию в трех взаимно-перпендикулярных направлениях одновременно.

    Если установить акселерометр в пределах размера dy1 невозможно, то используют два акселерометра, размещая их, как показано на рисунках 5 и 6. В этом случае скорость vz получают как среднее арифметическое значение скоростей v1z,i и v2z,i, согласно ГОСТ Р 53573. Цепи измерений для обоих акселерометров должны иметь одинаковые амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики. Для измерений вибрации в поперечном направлении возможно устанавливать акселерометры в точках 1, 2 или 3, как показано на рисунке 4.

    Оси чувствительности акселерометров всегда должны быть перпендикулярны к поверхности в области контакта опоры двигателя с изолятором. Это требование следует соблюдать и в том случае, если поверхность установочного фланца двигателя не горизонтальна.

    1 - акселерометр

    Рисунок 5 - Установка двух акселерометров для измерений vz

    1 - опора; 2 - акселерометр; 3 - изолятор; 4 – основание

    Рисунок 6 - Альтернативный способ установки акселерометров для измерений vz

    В процессе испытаний выполняют следующие действия.

    a) Выполняют калибровку измерительной цепи.

    b) Измеряют наведенную вибрацию на опорах двигателя.

    c) Измеряют вибрацию в диапазоне частот от f1 до f2 в трех взаимно-перпендикулярных направлениях на выбранных в соответствии с разделом 9 опорах двигателя. Для этого

    - определяют f0 расчетным методом или посредством измерений;

    - определяют значения f1 и f2 для каждой опоры в каждом направлении измерений;

    - измеряют вибрацию на каждой опоре в каждом направлении при работе двигателя в заданном режиме (см. 6.3) в третьоктавных полосах частот в пределах диапазона частот измерений;

    - представляют результаты измерений в виде третьоктавных спектров скорости для каждого направления движения (можно на одном графике) с указанием частот f1 и f2;

    - строят графики третьоктавных спектров скорости для каждого направления движения, усредненных по всем опорам, а также огибающие (по максимальным и минимальным значениям) этих спектров.

    Полученную информацию отражают в протоколе испытаний (см. приложение А).

    1 Общая информация

    Измерения проведены:

    (организация, исполнитель)

    (дата)

    (место)

    Цель измерений:

    (вид испытания)

    Контролирующая организация:

    (по требованию заказчика)

    Поставщик двигателя:

     

    2 Установка

     

    2.1 Двигатель

     

    Изготовитель:

     

    Рабочий цикл:

    (двухтактный или четырехтактный)

    Модель:

     

    Заводской номер:

     

    Номинальная частота вращения, мин-1:

     

    Номинальная мощность, кВт:

     

    Топливо:

    (цетановое число, вязкость, др.)

    Масса двигателя, кг:

    (измеренная)

    Приложение

    (есть/нет)

    (для специальных режимов, по согласованию)

     

    2.2 Приводное оборудование

     

    Гибкое соединение

     

    Тип:

     

    Изготовитель:

     

    Модель:

     

    Промежуточный вал

     

    Тип:

     

    Изготовитель:

     

    Модель:

     

    Устройство отбора мощности

     

    Тип:

    (динамометр, генератор, компрессор, редуктор, др.)

    Изготовитель:

     

    Модель:

     

    2.3 Изоляторы

     

    Тип опоры

    (опорная плита, опорные лапы)

    Изоляторы

     

    Изготовитель:

     

    Тип:

     

    Число:

     

    Расположение:

    (с приложением схемы или фотографии)

    Тип основания:

     

    Масса нагрузки:

    (с рабочими средами двигателя, элементами крепления, др.)

    (Указать полученные расчетным способом или в результате измерений три собственные частоты поступательных колебаний двигателя как жесткого тела на изоляторах. При необходимости указать дополнительно три собственные частоты угловых колебаний двигателя на изоляторах)

    3 Измерения

    3.1 Измеряемые параметры

    Среднеквадратичные значения скорости (ускорения):

    3.2 Средства измерений

     

    Датчики вибрации:

    (изготовитель, модель)

    Устройства согласования:

    (изготовитель, модель)

    Записывающее устройство:

    (изготовитель, модель,

    режим записи, диапазон частот)

    Средства анализа:

    (изготовитель, модель)

    Калибровка:

     

    Время усреднения:

     

    3.3 Диапазон частот измерений

     

    (Указывают третьоктавные полосы в диапазоне частот анализа)

     

    3.4 Точки измерений

     

    Общее число опор:

     

    Число опор, на которых проводят измерения:

     

    Расположение точек измерений на двигателе:

    (с приложением схемы)

    Точное указание размещения датчиков на опорах:

     

    Направления измерений:

    (с приложением схемы)

    4 Результаты испытаний

     

    4.1 Режим работы двигателя

     

    (Указывают все режимы работы двигателя, использованных во время испытаний)

     

    Мощность, кВт:

     

    Частота вращения: мин-1:

     

    4.2 Результаты измерений

     

    (Результаты измерений приводят для каждого режима работы двигателя)

     

    Среднеквадратичные значения скорости во всех точках

     

    и направлениях измерений (vxj, vyi, vzi), м/с:

     

    Третьоктавные спектры скорости для всех точек

     

    и направлений измерений (, , ), м/с:

    (с приложением графиков)

    Усредненные по опорам третьоктавные спектры

     

    скорости для всех направлений измерений:

    (с приложением графиков)

    Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, испытательный код, вибрация, вибрационная активность, изолятор, скорость, измерения

     

    snipov.net


    Смотрите также