Методи за спектрален анализ, вибрационна диагностика на машини, практическа вибрационна диагностика, спектрална

Написано от администратор на 8 февруари 2017 г. Публикувано по стр

Практическата вибрационна диагностика на въртящи се машини се извършва както чрез измерване на различни вибрационни параметри (RMS, пиков фактор, ексцес), така и чрез използване на методи за спектрален анализ (анализ на автоспектри, спектри на обвивката, PeakVue анализ, кепстрален анализ, модален анализ и др.). В същото време основният и най-информативен инструмент за вибрационна диагностика са методите за спектрален анализ, следователно, когато казват „вибрационна диагностика на машини“, на първо място имат предвид тяхната спектрална вибрационна диагностика.

Подготовка за спектрална вибрационна диагностика

За получаване на висококачествени спектри, както и за опростяване на тяхната по-нататъшна интерпретация, съгласно правилата на спектралната вибрационна диагностика, е необходимо да се извършат редица спомагателни работи преди началото на измерванията:

съберете максимална информация за изследваната машина: данни за вибрации (ако има такива) за предходния период, данни за последния ремонт и елиминирани / неотстранени дефекти.
създайте маршрут за измерване на вибрации с номериране на измерванията от водещия механизъм до подчинения. В този случай точките на измерване се избират не само върху лагерни възли, както се изисква от GOST ISO 10816, но и в места с повишени вибрации и места с възможни резонанси.
знаейки честотата на въртене на ротора на машината и геометричните размери на нейните компоненти и части, изчислете характерните честоти на възможните дефекти:

честота на дефекти в търкалящи лагери и плъзгащи лагери;
честота на дефектите на предавките;
честота на лопатките на работното колело;
честота на дефектите в ремъчните задвижвания.
възможни резонансни честоти.

приоритизирайте възможните дефекти по тежестпоследствията, които причиняват;

създаване на алгоритъм за търсене на дефекти в низходящ ред на вероятностите за поява на различни повреди, характерни за конкретен симптом.

Анализ на машинни вибрационни спектри

Проверка дали има "ски писта"

Фиг.1 Времево изпълнение (а) и спектър (б) на вибрационния сигнал

В много случаи спектърът на вибрационния сигнал (виж Фиг. 1b) се характеризира с бърз спад на пиковете в нискочестотната област, наричана още "ски писта". Такова поведение на спектъра може да се наблюдава както при неправилни измервания, така и при големи премествания или сблъсъци във възлите и в конструкцията на машината. За да проверим наличието на ударни импулси, е необходимо да се обърнем към формата на сигнала (фиг. 1а), като в нашия случай можем да кажем, че „ски пистата“ се дължи на ударни импулси.

Анализ на шума

Повишеният шум в спектъра на вибрационния сигнал се причинява от удар и сили на триене, но може да бъде и резултат от неуспешно измерване на вибрациите. За да се определи източникът на повишен шум, както в случая с определянето на причините за "ски писта", е необходимо да се обърнете към формата на вибрационния сигнал.

Диагностични признаци за електрически проблеми на машината

Ако в нискочестотната част на спектъра на вибрациите има увеличение на два пика, отдалечени един от друг с 3-10 Hz, това показва електрически дефекти в двигателя (ексцентричност на ротор-статор, „мека лапа“ и др.).

Анализ на хармониците на скоростта на ротора

Фиг.2 Хармоници на скоростта на ротора в програмата BALTECH—Expert

Много дефекти от механичен произход се проявяват в хармониците на скоростта на ротора (виж фиг. 2) и чрез тяхното присъствие, както и чрез сравняването имамплитудите могат да се съдят по източника на вибрации.

Ако спектърът е доминиран от първия хармоник (1X на фиг. 2) на скоростта на ротора, тогава:

при измерване в радиална (хоризонтална) посока това най-вероятно се дължи на дисбаланс на ротора, огъване или ексцентричност на вала (за балансиране използвайте евтиното устройство PROTON-Balance-II);
при измерване в аксиална посока това най-вероятно се дължи на дисбаланс на конзолния ротор или несъосност на валовете (в този случай е необходимо да се извърши лазерно центриране на валовете със системата KVANT-LM);
когато измервате в радиална (вертикална) посока, това най-вероятно се дължи на гъвкава или отслабена основа или поради резонанс.

Наличието в спектъра на множество хармоници 2X, 3X и 4X на честотата на въртене показва възможно разместване на валовете или разместване на лагерите.

Наличието на по-високи хармоници в спектъра, както и повишаването на общото ниво на шума, могат да бъдат причинени от износване и разхлабване на машинни компоненти или части.

Наличието и нарастването на хармоници с по-висока множественост (6X, 15X и т.н.) (виж фиг. 3), наричани още синхронни, се причинява от следните неизправности:

повреда на лопатките или лопатките на работното колело на помпи, компресори, вентилатори и др. - при честота на лопатките (лопатките), кратна на броя на лопатките (лопатките);

дефекти на предавките - на честотата на предавките;

дефекти на електродвигатели - при честота, кратна на броя на полюсите на ротора, статорните гнезда и др.)

Фиг.3 Синхронни хармоници на обратната честота

Наличието и нарастването на субхармоници (с честота по-малка от 1X) (виж фиг. 4) на обратната честота обикновено се наблюдават при дефекти на ремъчното задвижване (хармоници скратна на тази честота на предавката), турбуленция (широк пик), повреда на търкалящия лагер, маслен вихър в плъзгащи лагери или вибрации от друга машина.

Фиг.4 Спектър на субхармониците на скоростта на ротора

Наличието на хармоници, заобиколени от странични ленти, ясно показва наличието на определен тип дефект (виж Фиг. 5):
ако амплитудата на хармониците намалява с увеличаване на множествеността и в същото време амплитудите на страничните ленти също не са еднакви, тогава това може да се дължи на ограничението на въртенето - докосване на движещите се елементи.
ако такива силно изразени хармоници присъстват в спектъра, те показват наличието на дефекти от ударен произход;
постоянното присъствие на странични ленти показва периодично увеличаване/намаляване на осцилаторните вътрешни сили и може да има доста причини за тяхното поведение.

Фиг.5 Хармоници на обратната честота със странични ленти