Диагностика агрегатов по методу БПФ(1)

Диагностика агрегатов: Быстро и легко – при помощи метода БПФ

Содержание
Тема		Стр.
1.	Введение ....................................................................................................	2
2.	Спектры вибраций вытяжного вентилятора с ременным приводом......	4
3.	Определение трендов состояния агрегата..............................................	6
4.	Виды контроля состояния агрегата: Уровень 1 и Уровень 2 .................	8
5.	Интенсивность вибрации согласно нормативам DIN ISO.....................	10
6.	Компоненты двигателя, подверженные повреждениям........................	12
7.	Разбалансировка ротора / Нарушение центровки валов......................	14
8.	Несимметричность поля статора............................................................	16
9.	Нарушения поля якоря............................................................................	18
10.	Практическая вибродиагностика: Разбалансировка ротора ...............	20
11.	Практическая вибродиагностика: Нарушение центровки вала............	22
12.	Практическая вибродиагностика: Несимметричность поля.................	24
13.	Практическая вибродиагностика:
	Ослабление крепления шкива привода ремня......................................	26
14.	Параметры оценки подшипников............................................................	28
15.	Нормализация результатов измерения ударных импульсов................	30
16.	Диагностика повреждений подшипников качения.................................	32
17.	Практический пример диагностики подшипников:
	повреждение внутренней дорожки.........................................................	34

1.Введение

За последние годы вибрационный мониторинг

ивибродиагностика машин и агрегатов при-

обрели огромную важность. Даже агрегаты небольшого и среднего размера все чаще и

чаще включают в программы вибромониторинга. Это во многом объясняется снижением цен на аппаратуру для измерения вибраций,

вследствие чего вибрационная диагностика таких агрегатов стала экономически приемле-

мым вариантом диагностики.

Интерес к вибрационным технологиям и

успешность их применения в сфере электротехники также резко возросли в последнее время. С одной стороны, операторам агрегатов все чаще требуется проведение анализа

вибраций с формированием виброграммы после установки или ремонта оборудования; с другой стороны, вибрационный мониторинг

ивибродиагностика обладают значительным потенциалом в плане организации сервисного

бизнеса (в особенности, оказания соответствующих услуг небольшим предприятиям,

не имеющим достаточных ресурсов для самостоятельного проведения измерений

вибраций). И, конечно же, вибродиагностика представляет собой в высшей степени эффективный способ выявления дефектов и

причин повреждения машин и агрегатов, и может применяться даже в качестве средства

объективной оценки при опротестовании необоснованных гарантийных рекламаций.

РЕДАКЦИЯ: Май 2010 г. Номер заказа: VIB 9.619RU

Настоящий материал был ранее опубликован в виде презентации М. Люфтом (PRUFTECHNIK AG) © Copyright 1998 PRUFTECHNIK AG. Все права защищены.

2.Спектры вибраций вытяжного вентилятора с ременным приводом

Рассмотрим простой практический пример, иллюстрирующий возможности виброанали-

за. По причине чрезмерно высокой вибрации произошел отказ вентиляторного агрегата с

ременным приводом. Замеры показали присутствие наиболее интенсивной вибрации на приводном двигателе; закономерным обра-

зом, двигатель стал первым «кандидатом» на исследование. Анализ вибраций, однако,

показал, что исключительно сильная виб-

рация двигателя (15,2 мм/с) имела место, в первую очередь, на частоте, передаваемой

двигателю от ременного привода. После

балансировки шкива привода ремня вентилятора вибрация снизилась до приемлемого уровня (2,3 мм/с на вентиляторе и 3,2 мм/с на приводном двигателе).

В описанном выше примере показан типовой порядок действий – простая операция изме-

рения общего уровня вибрации позволяет определить состояние агрегата как «хоро-

шее», «удовлетворительное», «неудовлетворительное» или «неприемлемое». При наличии чрезмерно высокой вибрации основная

причина ее появления – в данном случае, разбалансировка шкива привода ремня – вы-

является посредством определения частоты

пиков на вибрационном БПФ-спектре.

4

Спектры вибраций вытяжного вентилятора с ременным приводом

Вытяжной вентилятор окрасочного цеха (P = 37 кВт)

1. Измерение параметров

Интенсивность вибрации (вертикальное направление), замеры выполнены на подшипниках

11,3 мм/с

15,2 мм/с

Двигатель: 1475 об/мин. = 24,58 Гц

Вентилятор: 820 об/мин. = 13,67 Гц

2. Анализ сигналов

БПФ-спектр сигнала вибрации

Fверт = 13,67 Гц

Подшипник вентилятора, радиальная/вертикальная вибрация

Fверт = 13,67 Гц

Подшипник двигателя, радиальная/вертикальная вибрация

5

3.Определение трендов состояния агрегата

Рациональным методом для успешного и эффективного контроля состояния агрегата

является метод определения трендов динамики суммарных характеристических значе-

ний вибрации, характеризующих состояние агрегата, в течение определенного времени. Данные трендов отражаются на графике, как

показано ниже, и сопоставляются с соответствующими пороговыми значениями (порогом

предупреждения и тревожным порогом). Тогда и только тогда, когда пороговые значения

оказываются превышены, выполняется подробная вибродиагностика в целях точного определения источника проблем и выбора соответствующего технического способа их

устранения. Рассмотрим методы вибрационного мониторинга и вибродиагностики, в частности подходящие для определения состояния электродвигателей.

6

Определение трендов состояния агрегата

Параметр

вибрации

Тревожное уведомление

Предупредительное уведомление

						Спектр
	Спектр
Хорошее состояние агрегата						Предупре-
						дительное
						уведомление

С ориентацией на события:

•Отслеживание трендов параметров

•Выдача тревожных уведомлений при выхо-

де за пределы допусков

•Наличие эталонных спектров (иллюстрация хорошего состояния агрегата)

•Углубленная диагностика в ручном режиме / проведение анализа в полевых условиях

Дата (время)

Спектр

Анализ сигнала

Тревожное

Диагностика / Анализ

уведомление

7

4.Виды контроля состояния агрегата: Уровень 1 и Уровень 2

Для контроля состояния агрегата необходимо измерение соответствующих суммарных ха-

рактеристических значений вибрации, позволяющих оценить общее состояние агрегата.

Динамика трендов суммарных характеристических значений вибрации помогает выявить ухудшение состояния агрегата, т.е. развитие

повреждения. Такие измерения общих значений вибрации называются измерениями

уровня 1 (как показано ниже). Подобные

измерения позволяют осуществлять мониторинг различных видов агрегатов, не требуя

привлечения значительных ресурсов с точки

зрения оборудования или рабочей силы.

Измерения суммарных характеристических

значений вибрации (уровень 1), однако, не являются достаточными для точного выяв-

ления дефектов; для этого требуется более подробный анализ спектра вибраций агрега-

та. Большинство видов повреждений могут быть выявлены на основании их характерных

частот или типовых частотных характеристик. Для вибродиагностики уровня 2, как правило,

необходимо проведение измерений сигналов вибрации при помощи анализатора вибрации, использующего метод БПФ. Такие измерения

должны проводить специально обученные сотрудники, имеющие опыт интерпретации

спектров вибраций.

8

Виды контроля состояния агрегата: Уровень 1 и Уровень 2

Уровень 1: Отслеживание трендов параметров			Уровень 2: Проведение вибрационной диагностики
		- Комплексный подход			при выдаче тревожного уведомления
		- Проводится в течение длительного			- Изолированная
		времени			- Единовременная
		- Осуществляется менее квалифицирован-			- При помощи специалистов
		ным персоналом
Vэфф	10		a	10
мм/с			мм/с2
	8			8
	6			6
	4			4
	2			2
	0	Дата		0	0	500	1000 f, Гц	1500
		(Время)

Контроль состояния агрегата

Вибрационная нагрузка Состояние подшипников

Параметры

Вибрационная прочность, смещение, ускорение Использование ударных импульсов для оценки состояния подшипников Температура Об/мин.

Кавитация насоса

Локализация дефектов посредством спектрального анализа

Разбалансировка ротора, нарушение центровки валов, повреждение зубчатых механизмов, наличие турбулентности, эксплуатационные отказы, диагностика подшипников и т.п.

Анализ сигналов

Амплитудный спектр
Спектр огибающей
Временной сигнал
Гармонический анализ
Кепстральный анализ	9

5.Интенсивность вибрации согласно нормативам ISO

Стандарт DIN ISO 10816-3

имеет большое значение для

специалистов, занимающихся обслуживанием, при оценке

вибраций агрегата.

В Часть 3 указанного стандарта, имеющую отношение

к контролю состояния агрегатов, были внесены изменения.

Группы 3 и 4, упоминаемые в

Части 3 и относящиеся к насосам, были исключены. Вместо

них, в стандарт была добавле-

на Часть 7 (а именно, DIN ISO 10816-7). Новая часть посвящена исключительно вибрациям центробежных насосов.

Новый стандарт DIN ISO 10816-7 действует с августа

2009 г.

10