Приложения за анализ на вибрации
Приложения за анализ на вибрации
Анализът на вибрациите не се ограничава до контрол. Тази технология се използва успешно за диагностика. Наблюдението и анализът на вибрациите са преди всичко диагностични инструменти за повечето механични системи, които произвеждат определено действие. Когато се използват ефективно, данните за вибрациите могат да помогнат за поддържане на оптимални работни условия и ефективност на оборудването. Анализът на вибрациите може да се използва за оценка на флуидните потоци в тръбите и съдовете, за откриване на течове и за извършване на различни функции за безразрушителен тест, които могат да подобрят надеждността и качеството на различни системи.
Приложения за анализ на вибрации 43 / 929
Някои от приложенията, обсъдени накратко в раздела, са оперативен контрол, входяща инспекция, контрол на качеството, откриване на чужди вещества, контрол на шума, откриване на течове, анализ на самолетни двигатели, машинно проектиране и инженерство. В табл. 43.1 изброява устройства, съдържащи въртящи се елементи (като центрофуги) и несъдържащи тези елементи, лостови машини и технологични линии, достъпни за управление с помощта на анализ на вибрациите.
Представяне на данните за вибрациите
Ключът към анализа на формата на вълната на вибрациите за оперативен мониторинг, диагностика и други приложения е способността да се разделят приемливите и неприемливите вибрации. Много вибрации са правилни или нормални за въртящи се и движещи се елементи на механизми, например нормални въртения на валове и ротори в лагери, зъбни колела и др. Въпреки това механизмите, които генерират необичайни вибрации, представляват специални проблеми. Може да са разхлабени болтове, огънати валове, износени лагери,течове и начална умора на метала.
Оперативният контрол, базиран на анализа на формата на вибрациите, се основава на следните принципи, от които се формират методи за установяване на основните причини за вида на неизправността:
1. Всички общи проблеми на механизмите и видовете неизправности могат да бъдат приписани на ясни честотни вибрационни компоненти, които могат да бъдат идентифицирани;
2. Честотното представяне на вибрационните вибрации е в основата на анализа на данните, тъй като съдържа дискретни максимуми, всеки от които представлява специфичен източник на вибрации;
3. Всеки честотен компонент във вибрационния портрет на машината е отражение на силите, действащи в системата;
4. Когато вибрационните портрети на даден механизъм се сравняват от време на време, те са едни и същи, докато някое събитие не ги промени (тоест амплитудата на всеки отделен вибрационен компонент остава постоянна, докато настъпят промени в работната динамика на механизма).
Въпреки че промяната в амплитудата може да означава проблем с машината, това не винаги е така. Редовните промени в натоварването и подобни последствия от работния процес се отразяват в големината на амплитудата на един или повече честотни компоненти на вибрационния модел. Имайте предвид обаче, че намаляването на амплитудата изобщо не означава подобрение в състоянието на механизма. Следователно е важно да се намери източникът на всички промени в амплитудата.
Въведение във вибрационния анализ
Теорията на вибрациите и анализът на формата на вибрационните вибрации са твърде сложни теми и са представени в много учебници. Целта на този раздел е да се въоръжите с достатъчно теория, за да разберете какво представляват вибрационните вълнови форми и как да ги анализирате, преди да се включите в по-* задълбочени дискусии в следващите раздели на товаглави.
Теоретични форми на вибрационни криви
Вибрацията е периодично движение или движение, което се повтаря след определен интервал от време. Този интервал от време се нарича период на трептене Т. На фиг. 43.1 показва пример на вибрационна крива с период Т и максимално отклонение или амплитуда Xd. Реципрочната стойност на периода 1/T се нарича честота на вибрация, която може да бъде изразена в единици цикли за секунда или херц (Hz). Хармоничната функция е най-простата форма на периодично движение. Неговият пример, показан на фиг. 43.2 са трептенията на обикновено махало. Те могат да бъдат изразени с уравнението:
където X е вибрационното изместване; I X0 - максимално отместване или амплитуда;
a - кръгова честота (радиани в секунда);
I - време (секунди).
Формата на трептенията по време на вибрация е временно представяне. Прости примери са показани на фиг. 43.1 и 43.2. Пример за сложна люлка за фрагмент от производствения процес в същия изглед е показан на фиг. 43.3.
Представянето на времето обикновено е адекватно за линейни и възвратно-постъпателни движения на механизми. Обикновено е достатъчно да се анализират механизмите на свързване, за да се разберат промените в тяхното състояние. Въпреки това, данните, представени във времето, са трудни за използване, тъй като всички данни в такова представяне са резултат от добавяне на приноса на няколко източника към общото отклонение във всеки даден момент и е трудно да се види приносът на всеки от тях.
Френският физик и математик Жан Фурие определи, че данните под формата на нехармонични функции, като например вибрации във времето, са математическата сума от прости хармонични функции. Прекъснати криви на фиг. 43.4 просто представлява хармоникатакомпоненти на общата или общата крива, представени с плътна линия.
Представянето на данните във времевата област, което традиционно се счита за показател за производителност на машините, просто се сравнява с минали данни, взети при точно същата скорост и натоварване. Това обаче е непрактично поради факта, че производственият процес се променя през цялото време, включително промяна на скоростта, което значително влияе върху формата на вибрациите и прави такова сравнение невъзможно.
Честотно представяне
От практическа гледна точка вибрацията под формата на прости хармонични функции е свързана с кръгови честоти на въртящи се и движещи се елементи на механизми. Честотите са кратни на основната скорост на въртене или периодичните движения на елементите и се изразяват в обороти в минута или цикли в минута.
Честотното представяне на данните се получава от тяхното времево представяне с помощта на така наречената бърза трансформация на Фурие (FFT). FFT позволява да се представи всеки вибрационен компонент в общия вибрационен спектър на механизма като отделен честотен максимум. Стойностите на амплитудите на максимумите се измерват в единици скорост на изместване и се нанасят върху оста Y за определени честоти по оста X, за разлика от представянето на времето като сума от скоростите на всички честотни компоненти по оста Y спрямо времето по оста X. Пример за честотно представяне на вибрациите е показан на фиг. 43.5.
Данните в честотното представяне са необходими за оборудване с въртящи се елементи и с повече от една скорост на въртене. Ако честотата, нормализирана към скоростта на въртене, е нанесена по оста X на спектъра, тогава промяната на скоростта няма да повлияе на позицията на вибрационния компонент, въпреки че неговата амплитуда може да е различна.
Дисхармонично движение
В много механизмиима няколко източника на вибрации, следователно в по-голямата си част формата на вибрационните трептения не е хармонична (представена от плътната линия на фиг. 43.10). Докато всички хармонични движения са периодични, не всяко периодично движение е хармонично. На фиг. 43.10 прекъснати линии представляват хармонични движения.
На фиг. 43.10 две синусоиди с различни честоти са представени заедно. Тези криви се описват с уравненията:
Общата вибрация, представена от плътната линия, е сумата от прекъснатите линии. Описва се с уравнението:
X \u003d X1 + X \u003d a sin (cofi + b sin (w2t).
Всяка периодична функция може да бъде представена като сума от функции с честоти o, 2o, 3o и т.н.
fit) \u003d Ag + A] sin (co / + f]) + ^ sm (2s + f2) +
+ L58sh (3 njax, а реципрочната му стойност е честотата ■l -pin /, измерена в цикли в секунда, или
Друго представяне на честотата е кръговата честота co, измерена в радиани за секунда: co=2nf.
От фиг. 43.6 може да се види, че пълен цикъл от вибрации е завършен за 360 °, или 2n радиана (тоест, за един пълен оборот). От тази точка функцията започва нов цикъл.
Приложения за анализ на вибрации
Анализът на вибрациите не се ограничава до контрол. Тази технология се използва успешно за диагностика. Наблюдението и анализът на вибрациите са преди всичко диагностични инструменти за повечето механични системи, които произвеждат определено действие. Когато се използват ефективно, данните за вибрациите могат да помогнат за поддържане на оптимални работни условия и ефективност на оборудването. Анализът на вибрациите може да служи за оценка на флуидните потоци в тръбите и съдовете, за откриване на течове и за извършване на различни функции за безразрушителен тест, които позволяватподобряване на надеждността и качеството на различни системи.