Вибродиагностика и вибромониторинг. Основы вибрации. - презентация

1 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Введение в вибрацию Часть 1

2 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Постановка задач Определение вибрации Описание различных методов измерения вибрации Обсуждение временной и частотной областей Изучение измерений амплитуды Определение технических компонентов обслуживания по фактическому состоянию Выбор соответствующего преобразователя

3 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Общие сведения У производственного оборудования может быть измерено множество различных параметров – например, давление, температура и поток. Но большую часть информации, из всех параметров, несут в себе вибрационные параметры. Сигнатура вибрации не только предоставляет информацию относительно серьезности проблемы, но также указывает на возможный источник проблемы. Упрощенно, вибрация - ответ на некоторую форму возбуждения. Возбуждение часто называют вынуждающей функцией.

4 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Основы вибрации Вибрация может быть измерена непосредственной регистрацией фактического движения вала внутри корпуса или на самом корпусе вращающегося компонента.

5 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Основы вибрации Вибрация (иначе колебания) может также быть рассмотрена как количество времени, необходимое на завершение одиночного цикла (период). Для примера рассмотрим движение во времени корпуса подшипника по вертикали. Это перемещение может быть представлено в виде синусоиды. Амплитуда (Ось Y) показывает, как далеко перемещается корпус. Время (Ось X) показывает как долго это занимает. Этот тип представления данных известен как форма волны во времени (time waveform).

6 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Измерение амплитуды и частоты Амплитуду вибрации можно определить из виброграммы (график формы волны во времени). Считаем ось времени исходным положением. Период (T) это время, необходимое для одного оборота вала, что представляется одним циклом временного сигнала. За этот период амплитуда сигнала возрастает до максимального положительного (+) значения (пика), возвращается в исходное положение, достигает отрицательного (-) пика, и вновь приходит к исходному положению.

7 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Величина амплитуды вибрации Для синусоиды можно рассчитать любые амплитудные величины из одной известной. RMS = Pk Avg = Pk Pk-Pk = 2 Pk Истинный пик (True Pk или Pk) Измеряется от исходного положения (0) до пикового значения. Размах или двойная амплитуда (Peak-to-Peak или Pk-Pk) Измеряется от положительного (+) пика до отрицательного (-) пика. Среднеквадратичное значение СКЗ (Root Mean Square R.M.S.) При оценке динамических сигналов, таких как вибрация или звуковые колебания, получается как квадратный корень среднего уровня сигнала, полученного усреднением квадратов амплитуд за определенное время (или определенного кол-ва записей). Среднее (Avg) Среднее значение амплитуд временного сигнала.

8 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Единицы измерения амплитуды Иногда серьёзность проблем, связанных с вибрацией, можно определить, измерив только ее амплитуду. Амплитуда измеряется одним из трех способов: Перемещение, мкм (mils – тысячные дюйма) Расстояние проходимое валом относительно базовой точки. Обычно измеряется общий ход. Поэтому перемещение это значение размаха (Peak-Peak). Скорость, мм/с (in/sec – дюймы в сек) Перемещение механизма в единицу времени. Подобно скорости движения автомобиля. В Европе и России виброскорость выражают в среднеквадратичных значениях мм/сек, а в США используют пиковое значение дюйм в сек. Ускорение, G ( в системе СИ м/с 2 ) Изменение скорости в единицу времени. Ускорение измеренное из формы временного сигнала это количество энергии под кривой. Как правило это значение СКЗ.

9 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Взаимосвязь амплитуд Все три единицы измерения амплитуды вибрации связаны между собой. Например, для машин с постоянным перемещением с увеличением частоты колебаний будут расти и скорость и ускорение. Для большинства промышленных машин, работающих на скоростях от 2 до 200 Гц, данные о виброскорости дают лучшее наглядное представление о состоянии машины. Как видно, при постоянной виброскорости линии ускорения и перемещения пересекаются около 120 Гц.

10 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Данные по виброперемещению Спектрограмма выше иллюстрирует ослабление сигнала на высоких частотах. В подтверждение на виброграмме отсутствуют шумовые всплески.

11 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Данные по виброскорости Отображаемые данные равномерны во всем диапазоне частот. В спектральном представлении видна энергия между 15xTS и 30xTS. Эта высокочастотная энергия не проявлялась при рассмотрении виброперемещения. В силу свойств виброскорости, доминантная форма сигнала - синусоида.

12 Данные по виброускорению Характерные особенности виброускорения – подчеркивание высоких частот и ослабление низких. Обратите внимание на подъем уровня шума в спектре, начиная приблизительно с 12xTS. В основе формы временного сигнала - синусоида, но высокие частоты представлены лучшим образом

13 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Формулы преобразования амплитуды Единицы отображения амплитуды связаны математически. Значение амплитуды выраженное в любой единице на определенной частоте может быть преобразована в другие величины с помощью следующих равенств: V = x f x D V = (86.75 x A) ÷ f A = x V x f A = x D x f ² D = ( x V) ÷ f D = (27,668 x A) ÷ f ²

14 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Связь амплитуд Например, если амплитуда вибрации 6 тысячных дюйма при вращении 1785 CPM рассчитаем амплитуду скорости. Подставляем значения: V = x f x D V = x x 6 V =.56 дюйм/с Эти формулы упрощены так, что не требуется дополнительных расчетов при переходе от значений размаха к пиковым или от пиковых значений к значениям СКЗ.

15 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Частота Частота – как часто возникает событие за единицу времени. Например, как часто корпус подшипника движется вверх и вниз. Виброграмма - любое графическое отображение вибрационного сигнала в виде изменения амплитуды вибрации во времени. Частота может быть вычислена из периода. Частота (F) – обратная величина периода (T). Уравнение:

16 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Частота Например, если один цикл (Dtim) занимает 33 миллисекунды (.033 сек), частота при таком периоде вибрации равна F = 1 / T F = 1 /.0337 F = 29.7 Здесь 29.7 Циклов в Секунду (Ц/С), или Гц.

17 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации БПФ Переход из временной области представления (виброграммы) к частотной области (спектры) осуществляется с помощью Быстрого Преобразования Фурье БПФ (FFT). Результирующая частота, полученная из временного сигнала отобразилась на частотном спектре. (Здесь это 29.7 Гц)

18 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Частота Частоту можно выразить тремя различными единицами: Циклы в минуту Ц/М (CPM) – Как много раз событие происходит за одну минуту. Циклы в секунду Гц (Hz) – Как много раз событие происходит за одну секунду. Порядки (ord) – Как много раз событие происходит за один оборот вала.

19 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Частота Частота данная в циклах в минуту (CPM) может быть пересчитана в Герцы делением на 60. Также можно эту частоту выразить в порядках делением на скорость вращения в оборотах в минуту О/М (RPM) Частота данная в Герцах может быть пересчитана в Ц/М (CPM) умножением на 60. Также можно эту частоту выразить в порядках делением на скорость вращения в оборотах в секунду О/С (RPS) Частота данная в порядках умножается на скорость в О/М (RPM) для получения частоты в Ц/М (CPM). Для пересчета в Гц частота в порядках умножается на скорость в О/С (RPS).

20 БПФ Схематичное отображение процесса БПФ выглядит следующим образом. Исходно (внизу слева) имеется нормальный, сложный временной сигнал. Этот сигнал раскладывается на множество отдельных синусоидальных сигналов, каждый из которых имеет только одну частоту (отдельное событие). Для наглядности отдельные синусоиды на верхнем графике разнесены. Последний график, справа, показывает пики в виде "телеграфных столбов", высота пика соответствует амплитуде одной из синусоид, а интервал на горизонтальной оси частот представляет, как часто происходит событие.

21 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации Спектр К счастью, спектральный анализатор выполняет процесс БПФ автоматически по нажатию кнопки и не требует от оператора выполнения самостоятельных математических вычислений. Для запоминания: БПФ это процесс преобразования из временной области в частотную. Графическое представление сигнала в частотной области называется спектр (или спектрограмма)

22 Основы вибрационного анализа Материал охраняемый авторским правом / Копирование запрещено EMERSON Process Management – Учебный курс Часть 1 Принципы вибрации ООО «Балтех» Россия, Санкт-Петербург, , ул. Чугунная, 40 Тел/Факс:(812) Internet: