Прибор для измерения уровня вибрации

Виброметр – простой прибор для измерения вибрации

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

• для измерения вибрации вращающегося оборудования;
• для измерения вибрации, воздействующей на человека для целей охраны труда.

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это — двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. 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 оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

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 планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. 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 (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Настоящие Санитарные нормы устанавливают классификацию, нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственных вибраций, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях

МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки производственных вибраций»
Указания устанавливают методы и условия проведения измерений и гигиенической оценки производственной вибрации на рабочих местах или в местах контакта с руками оператора для установления их соответствия санитарным нормам

Источник

Приборы для измерения вибрации

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

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.

Значение 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:

Одноканальный виброанализатор (анализатор вибрации)

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:

Многоканальный виброанализатор (анализатор вибрации)

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).

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

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.

Автор: Андрей Щекалев

Не хватает информации ?

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

Источник

Измерители вибрации цифровые, (таблица) 4

быстрый просмотр быстрый просмотр быстрый просмотр быстрый просмотр

Цифровые измерители вибрации (виброметры) – приборы, при помощи которых контролируют и регистрируют виброскорость, виброускорение, амплитуду и частоту колебаний. Применяются они преимущественно для измерения рабочих параметров виброустановок, которые используются для уплотнения бетонных изделий при производстве конструкций из железобетона.

Также с помощью ЦИВ измеряют вибрацию машинных устройств и оперативно проверяют состояние шестерён и подшипников.

Наиболее надёжными в процессе эксплуатации являются переносные цифровые виброметры с пьезоэлектрическими датчиками.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Связной» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Иваново, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Курган, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Измерители вибрации цифровые» вы можете купить оптом и в розницу.

Источник

Лекция 12. Измерение параметров вибрации

Датчики для измерения вибрации

Измерение механических колебаний может быть относительным (например, биения вала относительно корпуса подшипника) или абсолютной, что предполагает наличие неподвижной точки отсчёта – искусственного «нуля», относительно которого и выполняются измерения. Основным решением, в настоящее время, является преобразование механических колебаний в электрический сигнал при помощи вибрационных датчиков.

Вибрационный датчик – устройство, генерирующее электрический сигнал, пропорциональный измеряемому параметру вибрационного процесса. При измерении параметров вибрации используются датчики: проксиметры – для измерения виброперемещения; велосиметры – для измерения виброскорости; акселерометры генерирующие сигнал, пропорциональный виброускорению.

Проксиметр (датчик перемещения) – стационарно установленное устройство, имеющее усилитель сигналов и генерирующее напряжение на выходе, пропорциональное расстоянию до вращающегося ротора (рисунок 78). Датчик (вихретоковый) бесконтактно измеряет относительное перемещение вала в пределах зазора подшипника. При колебаниях зазора между ротором и датчиком, закрепленном на опоре, изменяются частота или амплитуда электромагнитных параметров, пропорциональных частоте и значению амплитуды зазора. Для измерения радиальной вибрации, датчики устанавливают парами под углом 90° перпендикулярно валу. Это делает возможным визуализацию на экране осциллографа орбиты движения вала, полярную диаграмму траектории центра вала в радиальной плоскости.

Вихретоковый преобразователь относительного перемещения: 1 – рабочая катушка; 2 – катушка температурной компенсации; 3 – корпус; 4 – изоляционная втулка

Рисунок 78 – Проксиметры

Велосиметры (измерители виброскорости) состоят из катушки индуктивности и магнита (рисунок 79). Относительное движение магнитного поля в катушке порождает ЭДС индукции, сила которой пропорциональна скорости движения. Имеют больший выходной сигнал, применение ограничивается частотой 2000 Гц.

Электродинамический преобразователь относительного перемещения: 1 – магнит; 2 – магнитопровод; 3 – разрезные пружины; 4 – катушка в качестве инерционного элемента

Рисунок 79 – Велосиметры

Конструктивно датчик выполнен в виде цилиндрического корпуса, в котором расположена катушка индуктивности в упругом подвесе, внутри которой расположен магнит. При колебаниях корпуса датчика катушка индуктивности начинает колебаться под действием силы инерции, пересекая магнитное поле, при этом в катушке возникает ЭДС, амплитуда и частота которой пропорциональны скорости и частоте колебаний корпуса датчика, прикрепленного к исследуемой поверхности.

Пьезоэлектрические акселерометры – наиболее универсальные и часто используемые датчики (рисунок 80). Основные варианты конструкции:

• сжатие масса воздействует силой сжатия на пьезоэлектрический элемент;
• сдвиг работа пьезоэлемента под действием срезывающего усилия.

Датчик с элементом сжатия

Датчик со сдвиговым элементом

Рисунок 80 – Акселерометры

Акселерометр является преобразователем механических колебаний в электрический сигнал пропорциональный виброускорению. Чувствительный элемент акселерометра состоит из одного или нескольких дисков или пластинок из пьезоэлектрических материалов. Действие пьезоэлектрического измерительного преобразователя основано на использовании прямого пьезоэффекта, то есть свойств некоторых материалов (пьезоэлектриков) генерировать заряд, под действием приложенной к ним механической силы. Над чувствительным элементом установлена инерционная масса, прижатая гайкой (жесткой пружиной). Под воздействием механических колебаний инерционная масса m воздействует на пьезоэлемент с силой F, пропорциональной ускорению a: F = m × a. В результате пьезоэлектрического эффекта на поверхности пьезоэлемента возникает электрический сигнал U пропорциональный воздействующей силе F и ускорению а механических колебаний. Частотный диапазон от 0 до 1/3 резонансной частоты акселерометра (обычно 30 кГц). Акселерометры имеют линейную амплитудную чувствительность в рабочем диапазоне (рисунок 81), стабильно работают длительное время, нуждаются в периодической калибровке.

Рисунок 81 – Амплитудно-частотная характеристика пьезоакселерометра

Датчики вибрации работают в ограниченном температурном диапазоне. Для акселерометра рабочий диапазон температур составляет от -30 °С до +80 °С. Для установки на горячие поверхности используются высокотемпературные пьезоакселерометры, работающие в диапазоне до +260 °С.

Пьезоэлектрические вибропреобразователи имеют диапазон рабочих частот до первого резонанса; электродинамический датчик имеет диапазон рабочих частот между первым и вторым резонансом; датчик перемещения – в области частот выше собственной частоты датчика.

Применение пьезоэлектрических датчиков по температуре окружающей среды ограничено, точкой Кюри температурой фазового перехода. При нагреве датчика возможен пироэффект появление заряда на выходе датчика и уменьшение чувствительности. Применяемые в пьезоэлектрических датчиках ферроэлектрические керамики (группа титанатов и цирконатов свинца) имеют высокие значения точек Кюри и работают в температурных диапазонах до +250 °С.

Акселерометры различаются на «зарядовые», датчики напряжения и со встроенной электроникой. Первые два типа относятся к высокоомным преобразователям, третий к низкоомным. Акселерометры измеряют абсолютное ускорение, а сигналы виброперемещения и виброскорости получаются путем преобразования в электронной части виброметра.

Пьезоэлектрический элемент акселерометра используется как источник заряда или как источник напряжения. Поэтому, чувствительность акселерометра определяется по заряду на единицу ускорения или напряжению на единицу ускорения.

Чувствительность по заряду выражается в единицах заряда (пКл) на единицу ускорения механических колебаний – пКл/(м/с 2 ).

Чувствительность по напряжению выражается в единицах выдаваемого электрического напряжения на единицу ускорения механических колебаний – мВ/(м/с 2 ).

Чувствительность по заряду не зависит от длины соединительного кабеля, а по напряжению зависит. Учитывая это, калибровка акселерометров по напряжению проводится с определенным соединительным кабелем.

При использовании пьезоэлектрических датчиков с усилителем заряда отношение сигнал/шум падает с увеличением длины кабеля. Поэтому, при применении усилителя заряда надо применять малошумные кабели и минимизировать изгибы.

Рабочий диапазон акселерометра по верхней частоте, в котором его характеристика равномерна и линейна, определяется, исходя из его амплитудно-частотной характеристики (рисунок 81), которая определяется резонансной характеристикой датчика в закрепленном состоянии. Фазовая характеристика акселерометра не вносит искажений в пределах частоты АЧХ.

Нижний предел рабочего частотного диапазона определяется характеристикой предусилителя, используемого в виброметре.

По характеристикам неравномерности датчики выпускаются:

• с погрешностью измерения в рабочем диапазоне ±5% и предельной рабочей частотой равной 1/4…1/5 частоты резонанса;
• с погрешностью измерения в рабочем диапазоне ±10% и предельной рабочей частотой равной 1/3 частоты резонанса.

Разъемы для подключения соединительных кабелей акселерометров распо-ложены сверху, или сбоку корпуса. Чувствительность находится в диапазоне 1…16 мВ/(м/с 2 ) или пКл/(м/с 2 ). Специальные акселерометры имеют нормализованную чувствительность, например 1 или 10 пКл/(м/с 2 ), что упрощает калибровку и проверку виброизмерительных систем.

Параметры акселерометров, при эксплуатации и хранении которых соблюдаются определяемые технической спецификацией пределы температуры, излучения, механических ударов и так далее, стабильны в течение длительного времени. На основе опыта установлено, что параметры акселерометров не изменяются более чем на 2% даже в течение нескольких лет. Однако, не бережное обращение с акселерометрами даже при их нормальной эксплуатации может привести к значительным изменениям их параметров и к их повреждению. Результатом свободного падения акселерометра из руки на пол из бетона является механический удар.

Акселерометры рекомендуется проверять и повторно калибровать по регулярным интервалам времени. Калибровка чувствительности акселерометра дает гарантию его работоспособности.

Способы крепления вибрационных датчиков

Возможны следующие способы крепления вибрационных датчиков (рисунок 82):

• при помощи шпильки;
• клеевые соединения, включая крепление при помощи пчелиного воска;
• использование промежуточных элементов;
• при помощи магнитов;
• при помощи щупа.

Рисунок 82 – Способы крепления вибрационных датчиков

Крепление при помощи шпильки на гладкой плоской поверхности является предпочтительным. Место проведения измерения предварительно подготавливается (рисунок 83). Сверлится отверстие, нарезается резьба, шлифуется поверхность. При этом соблюдаются следующие требования:

• глубина резьбового отверстия должна быть достаточной, чтобы шпилька не упиралась в дно отверстия в основании датчика;
• шероховатость поверхности не более 1,6…0,25 Rz;
• неперпендикулярность оси резьбового соединения к плоскости крепления преобразователя не более 0,02%;
• неплоскостность поверхности крепления 0,01%;
• крутящий момент при креплении датчика на шпильку М4…М8 1,7…2 Нм.

Рисунок 83 – Требования к месту установки датчика при помощи шпильки

Поверхность объекта должна быть ровной и чистой. На рабочую поверхность датчика наносится слой пластичной смазки, что увеличивает жёсткость механического соединения датчика и объекта измерений и создает хороший контакт поверхностей.

На рисунке 84 показана амплитудно-частотная характеристика пьезодатчика, закрепленного стальной шпилькой на гладкой поверхности объекта. В этом случае резонансная частота пьезодатчика практически совпадает с резонансной частотой, полученной при калибровке производителем (примерно 33 кГц).

Рисунок 84 – Амплитудно-частотная характеристика вибрационного датчика при креплении с помощью стальной шпильки

Недостатки: большие затраты времени на установку датчика и необходимость проведения слесарных работ.

Альтернативным методом крепления пьезодатчиков является крепление на тонком слое пчелиного воска, при помощи клея, цемента и другие. Резонансная частота уменьшается незначительно (рисунок 85). Этот способ крепления применим при комнатной температуре поверхности объекта и малой амплитуде колебаний.

Рисунок 85 – Амплитудно-частотная характеристика вибрационного датчика при креплении с помощью пчелиного воска

Недостатками этого метода крепления являются размягчение воска или клея с ростом температуры (допустимая температура +35…40 °С) и ненадежность крепления массивных датчиков, особенно в направлении измерения, отличном от вертикального. Крепление датчика пчелиным воском на гладкой чистой поверхности при измерении вибрации в вертикальном направлении можно считать допустимым для датчиков массой не более 20 г при амплитудах виброускорения до 100 м/с 2 .

Использование промежуточных элементов – пластин, дисков приводит к искажению воспринимаемого сигнала на высоких из-за механической фильтрации и снижению резонансной частоты из-за повышенной податливости системы.

В тех случаях, когда необходимо обеспечить прочное крепление акселерометра без нарушения поверхности объекта резьбовыми отверстиями, используются специальные шпильки, закреплённые на плоском диске (промежуточные элементы) прикрепляемые твёрдым клеем или цементом. В качестве склеивающих материалов рекомендуются эпоксидные смолы и цианакриловые клеи. Изолированная шпилька и слюдяная шайба используются там, где необходима электрическая изоляция акселерометра относительно объекта.

Наиболее широкое распространение получил способ крепления датчиков на гладкой поверхности объекта с помощью постоянного магнита. При этом статическая сила сцепления магнита с измерительной поверхностью во многом влияет на диапазон измерений. Это определяет необходимость использования неодимовых магнитов с усилием 30…50 Н. Требования к обработке поверхности те же, что и для соединения при помощи шпильки. Крепление при помощи магнита (рисунок 86) сокращает измеряемый частотный диапазон до 5000 Гц. Резонансная частота в этом случае уменьшается примерно до 7… 15 кГц и зависит от типа магнита.

Рисунок 86 – Амплитудно-частотная характеристика вибрационного датчика при креплении с помощью магнита

Измерение вибрации с помощью щупа, снижает верхний частотный диапазон (рисунок 87) до 1000 Гц. Угол между измерительной осью вибродатчика и направлением измерения на должен превышать 25°.

Рисунок 87 – Амплитудно-частотная характеристика вибрационного датчика при креплении с помощью щупа

При проведении измерений измерительный кабель не должен подвергаться интенсивным колебаниям и должен быть удален (по мере возможности) от источ-ников сильных электромагнитных полей.

Устройство средств измерения вибрации

Основными элементам приборов для измерения вибрации являются: датчики вибрации, фильтры, преобразователи сигнала. Датчик вибрации преобразует механические колебания в электрический сигнал. Фильтры выделяют компоненты сигнала в необходимой области частот. Преобразователи сигнала: детектор для оценки амплитуды выделенных компонент; сумматор – для оценки среднеквадратичного значения сигнала; интегратор – для преобразования сигнала виброускорения в виброскорость или виброскорости в виброперемещение.

Виброметры

Приведенная на рисунке 88 блок-схема иллюстрирует конструкцию и принцип действия современного виброметра. Акселерометр соединяется с усилителем заряда, образующим входной каскад прибора. Усилитель заряда во входном каскаде исключает необходимость применения внешнего предусилителя и даёт возможность соединения акселерометра и виброметра длинным кабелем без заметной потери чувствительности системы.

Рисунок 88 – Блок-схема виброметра

Каскад электронных интеграторов обеспечивает измерение виброскорости и виброперещения. Фильтры верхних и нижних частот настраивают согласно требованиям к ширине анализируемой полосы частот, рабочему частотному диапазону используемого акселерометра. Фильтры позволяют эффективно подавляют помехи, обусловленные низко- и высокочастотными шумами. Усилительный каскад обеспечивает необходимое усиление сигнала.

Виброметр позволяет измерять среднеквадратичное, пиковое значение или размах колебаний измеряемого сигнала. В конструкции может быть предусмотрено запоминающее устройство. Запоминающее устройство эффективно при измерении механических ударов и переходных процессов. После преобразования в каскаде линейно-логарифмического преобразователя измеряемый сигнал поступает на измерительный прибор.

Вместе с виброметром можно использовать внешние фильтры, обеспечи-вающие частотный анализ исследуемых механических колебаний. Виброметр снабжается выходами переменного и постоянного напряжений. Это позволяет подключать осциллографы, измерительные магнитофоны и регистрирующие приборы.
Динамический диапазон определяет возможность виброизмерительной аппаратуры при измерении амплитуды вибрационного сигнала сохранять линейную связь между входом и выходом. Выражается в дБ или параметрах вибрации.

Динамический диапазон сверху ограничен максимальным значением входного заряда, снизу уровнем собственных шумов усилителя заряда. Динамический диапазон зависит от коэффициента преобразования акселерометра.

Величина отношения сигнал/шум (Кш) регламентируется ГОСТ 30296-95:

• для диапазона частот 10 Гц Кш = 2,51;
• для диапазона частот от 10 Гц и выше Кш = 3,162.

Динамический диапазон вибродиагностической аппаратуры лежит в пределах 60…100 дБ, иногда выше.

Анализатор вибрации

Наиболее часто используются средства измерения, реализуемые на базе вычислительной техники: анализаторы формы, спектральные анализаторы и анализаторы спектра огибающей, структура которых приведена на рисунках 89, 90, 91. Функции анализатора формы (рисунок 89) заключаются в измерении амплитуд и фаз отдельных составляющих сигнала и в сравнительном анализе формы отдельных участков сигнала, начало и конец которых определяется углом поворота вала. Подобные анализаторы широко используются для диагностики машин возвратно-поступательного типа и роторов в процессе балансировки. Анализатор спектра (рисунок 90) благодаря использованию однотипных элементов позволяет уменьшить время обработки вибрационного сигнала. Введение в схему детектора огибающей дает возможность обнаруживать повреждения подшипников качения и элементов механической системы на ранних стадиях зарождения (рисунок 91).

Рисунок 89 – Структура анализатора формы сигналов вибрации и шума

Рисунок 90 – Структура анализатор спектра сигналов вибрации и шума

Рисунок 91 – Структура анализатора спектра с детектором огибающей

Выпускаются анализаторы, реализующие возможности персональных компьютеров, структура которых приведена на рисунке 92. Подобные средства измерения и анализа сигналов отличаются большими габаритами и используются в лабораторных или стендовых условиях.

Рисунок 92 – Структура входного устройства (AЦП – аналого-цифровой преобразователь)

Развитие конструкции анализаторов вибрации неразрывно связано с развитием компьютерных технологий. Уменьшение габаритов, увеличение объёмов памяти и выполняемых функций – основные направления развития спектроанализаторов.

Встроенные системы

Принципиальная схема встроенной системы вибрационного контроля включает: датчики, соединительные устройства, персональный компьютер, совместно с программным обеспечением выполняющий функции управления переключением датчиков, сбора и анализа информации (рисунок 93).

Рисунок 93 – Принципиальная схема встроенной системы вибрационного контроля

Конфигурация измерительных блоков включает: датчики, измерительные или измерительно-сигнализирующие блоки и средства коммутации. Дополнительно измерительные блоки могут иметь контрольные выходы для подключения переносных приборов. Измерительные блоки являются независимыми друг от друга устройствами. Каждый блок индивидуально программируется. Измерительно-сигнализирующие блоки осуществляют сравнение измеренных значений с запрограммированными.

Программное обеспечение, используемое системой, сохраняет, визуализирует и оценивает результаты измерений. Осуществляет связь с переносными приборами-сборщиками информации. Управляет стационарной системой мониторинга, позволяет организовать базы данных по оборудованию, по времени измерений, работ по смазке, работ по ремонту и техническому обслуживанию. Обеспечивает графическое представление информации о состоянии оборудования.

Источник

Adblock
detector