Меню сайта

загрузка...

Вакансия автоэлектрик красногорск.
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Практическая вибродиагностика и монтиторинг

Условия выбора одного из параметров механических колебаний.

Применение вибродатчика, генерирующему сигнал пропорциональный ускорению, дает возможность измерения и анализа не только виброускорения, а также виброскорости и виброперемещения. Нужное преобразование виброускорения в виброскорость и виброперемещение обеспечивают электронные интеграторы, которыми снабжено большинство виброизмерительных приборов.

При измерении вибрации в широком частотном диапазоне играет важную роль определяемый параметр, в частности тогда, когда подлежащий измерению процесс содержит много составляющих с разными частотами. Измерение виброперемещения приводит к подчеркиванию составляющих сигнала с низкими частотами, в то время как измерение виброускорения приводит к подчеркиванию составляющих сигнала с высокими частотами.

Опытом подтверждено, что СКЗ виброскорости, измеряемое в частотном диапазоне 10... 1000 Гц, наиболее точно отображает опасность механических колебаний. Возможным объяснением этого эмпирического правила является соответствие определенного уровня виброскорости определенному уровню энергии, так что низкочастотные и высокочастотные составляющие исследуемого процесса имеют с точки зрения энергии колебаний идентичные значения ("вес").

Условно будем называть вибрацию в диапазоне лежащем ниже частоты вращения ротора низкочастотной, соответственно от частоты вращения ротора до ее 20 гармоники — среднечастотной, а выше — высокочастотной.

— период свободных колебаний (определяется как интервал времени между двумя соседними максимальными значениями колеблющейся величины).

Некоторые операции по обработке виброакустического сигнала.

Фильтрация (частотная селекция) виброакустического сигнала.

Назначением операции фильтрации (частотной селекции) является выделение информативных компонентов виброакустического сигнала в ограниченной полосе частот. Основание для фильтрации сигнала — присутствие помех, маскирующих компоненты вибрации, содержащие информацию о состоянии диагностируемого узла агрегата. Выделение компонентов гармонического ряда частот вынужденных колебаний, выделение резонансных частот, отделение оборотных компонентов от высокочастотных — некоторые: из задач, требующих применения фильтрации виброакустического сигнала.

Для выделения полезного сигнала используют фильтры верхних и нижних частот (ФВЧ и ФНЧ), полосовые фильтры (ПФ), гребенчатые фильтры (ГФ), синхронные фильтр ы( СФ). Например, идеальный полосовой фильтр является фильтром, пропускающим без ослабления все составляющие с частотами внутри полосы пропускания и совершенно заграждающим все составляющие, частоты которых находятся вне этой полосы.

Однако, практические пассивные и активные фильтры несколько отличаются от идеального фильтра, в частности в отношении менее крутого наклона их кривой частотной характеристики и, следовательно, пониженного заграждения вне полосы пропускания.

Существует два основных способа определения полосы пропускания фильтров. Наиболее широко принято определение ширины полосы пропускания практического фильтра через ширину полосы пропускания идеального фильтра, пропускающего идеальную мощность белого шума как и практический фильтр. Согласно второму способу ширина полосы пропускания фильтра равна интервалу частот, определяемому точками спада частотной характеристики фильтра на 3 дБ относительно уровня в полосе пропускания. Отметим, что оба эти способа определения ширины полосы пропускания фильтра дают отличающиеся существенно друг от друга результаты только в случае фильтров с относительно низкой разрешающей способностью.

Временная реализация (форма сигнала).

Если один достаточно развитый дефект из приведенных выше имеется у

На рисунке а 2 —09 кривые с индексами 1, 2, 4, 6 представляют синусоидальные колебания с одинаковой амплитудой и различными периодами и фазами. Причины, вызывающие такие колебания могут быть очень разнообразны: в частности, при дисбалансе ротора неизбежно появления колебаний на частоте вращения ротора, при расцентровке возможно появление колебаний на второй гармонике частоты вращения ротора, при дефектах подшипника качения возможно появление колебаний на частотах, некратных частоте вращения ротора и, наконец, при дефектах рабочих колес исполнительных механизмов, например, рабочего колеса насоса с семью лопастями, возможно появление колебаний на седьмой гармонике частоты вращения ротора. Так, например, периоды таких колебаний могут быть связаны отношениями 1:2: 3,7: 7 , а начальная фаза второй синусоиды может быть сдвинута относительно первой на 90 градусов, а четвертой соответственно на 180 градусов.

исполнительного механизма в отсутствие других (и при этом колебательный процесс близок к детерминированному), то по параметрам почти синусоидального колебания в некоторых случаях можно его распознать (т.е , диагностировать грубые отказы в работе). Однако, во многих других ситуациях, в частности, например, когда агрегат имеет несколько развитых дефектов одновременно, различить исходные источники даже гармонических колебаний затруднительно.

Кривая с индексом 3 является суммой синусоидальных колебаний с индексами 1 и 2, кривая 5 — сумма кривых 1, 2 и 4 (или 3 и 4), а кривая 7 — сумма 1, 2, 4, и 6 (или 5 и 6).

Кривая с индексом 7 сходна с достаточно часто встречающимся на практике характером временного сигнала вибрации. В таком сигнале сложно выделить исходные частотные составляющие, и сигнал, на первый взгляд, непериодический.

И все же в ряде случаев, когда в колебательном процессе, сопровождающем работу агрегата, в состав которого, например, входит поршневой насос или двигатель внутреннего сгорания, необходимо сохранить фазовые соотношения, несущие основную информацию о параметрах технического состояния, бывает необходимо обратиться к анализу временных сигналов процесса. Выделение импульсов, формируемых тем или иным узлом, осуществляется временной селекцией. Диагностическими признаками в данном случае могут служить смещение соответствующего импульса по фазе и его амплитуде.

Достаточно часто при ударном возбуждении колебаний на осциллограмме, синхронизированной с частотой вращения ротора, можно выделить момент появления удара, его длительность, частоту заполнения импульса, период следования и форму импульса, если эти импульсы не накладываются друг на друга. Таким способом можно выявить, например, появление раковин на одной из контактирующих поверхностей: на зубе шестерни или беговой дорожке подшипника качения.

Влияние кинематических погрешностей изготовления или монтажа сказывается на глубине модуляции колебательных процессов, что также может быть использовано в качестве диагностического признака состояния механизма.

В общем же случае вибрационные процессы в агрегатах являются случайными процессами, поэтому для получения неслучайных закономерностей изменения виброакустического сигнала в большинстве ситуаций следует анализировать его статистические характеристики.

Синхронное накопление (синхронное усреднение во временной области). Для выделения периодических компонентов виброакустического сигнала на фоне шумовой помехи применяют метод синхронного накопления.

Идея метода заключается в том, что при суммировании временных реализаций сигналов на периодах детерминированной (например, оборотной частоты ротора) составляющей процесса амплитуда детерминированной составляющей растет пропорционально числу усреднений (п), в то время как уровень случайной составляющей вибрации остается прежним. Таким образом, отношение сигнал/помеха на выходе синхронного накопителя в п раз превышает то же отношение на входе устройства.

В правой части рис. а2—10 приведены временные сигналы, которые обработаны с применением синхронного накопления при 1, 15 и 50 усреднениях. При п = 1 значительно преобладает случайная составляющая вибрации, причиной которой является износ подшипника качения, в то время как при п — 50 (справа внизу) можно видеть детерминированную составляющую на частоте вращения ротора, вызываемую неуравновешенностью ротора.