Принцип действия вибрационной дефектоскопии
Изменения в любой системе возникают по причине внутреннего или наружного воздействия, порождаемого в зависимости от характера рабочего процесса статическими, динамическими или вибрационными нагрузками. Возбудители вибрации и шумов, как правило, имеют механическое, магнитное или аэродинамическое происхождение.
- Механические колебания (вибрации) генерируют несбалансированные вращающиеся опоры, зубчатые передачи, щеточно-коллекторные узлы и другие детали. Их дисбаланс вызывает вибрации с кратными частотами.
- Магнитные колебания вызываются изменениями электромагнитных усилий в воздушном зазоре систем с аналогичным названием.
- Аэродинамические колебания создаются движением деталей в механизмах
Возникновение вибраций говорит о наличии повреждений, параметры которых устанавливают путем измерения колебаний. В диагностических целях определяют и анализируют
по ГОСТ ИСО 10816-1-97 три величины:
- Вибросмещение (амплитуда) – пределы перемещения точки измерения в момент вибрации;
- Виброскорость – скорость перемещения точки контроля в момент прецессии вдоль оси измерения;
- Виброускорение – значение вибрации, напрямую связанное с вызвавшей ее силой.
В процессе измерения вибраций рассматривается наиболее информативный тип колебаний и параметр, обеспечивающий максимальную равномерность частотного спектра.
Частотный анализ
Для установления причины вибраций проводят частотный анализ. Задействованные в нем устройства, помогают установить все частотные составляющие, вызывающие колебания машин и оборудования, тремя способами.
- Гармонический анализ вибраций – наиболее точный, но проблематичный способ обнаружения гармонирующих составляющих (гармоников) вибрации. Помимо наличия датчика вибрации нуждается в фотоэлектрическом или лазерном датчике для определения частоты вращения машинного вала;
- Полосовое выделение частот – более простой способ, действующий посредством настройки интегрированных полосовых фильтров на определенную частоту. Фильтр пропускает те из них, что совпадают с его характеристиками. Изменяя положения фильтра с помощью регулятора, можно конкретизировать частотные составляющие, присутствующие в общем вибрационном фоне;
- Перестраиваемые фильтры, которыми оснащено большинство виброизмерительных аппаратов, могут автоматически изменять частоту пропускания. Изменения индикатора, фиксирующиеся самописцем в виде диаграммы, отражают конкретные частотные составляющие, а также их количественный объем в общем вибрационном уровне.
Частотные составляющие, выделяемые в процессе анализа спектра, подразделяют на три группы:
- Гармоники – крайние точки на частотах, кратных частоте вращения, свидетельствующие о неуравновешенности, несоосности или ослаблении соединений;
- Несинхронные составляющие – свойственны частотам не кратным частоте цикла, что говорит о наличии дефектов подшипников и ремней;
- Субгармоники – располагаются ниже частоты вращения и могут отражать вихри в масляном клине подшипника, излишнее трение между деталями, повреждения ременной передачи и ослабление соединений.
Наиболее важными составляющими считаются гармоники. Совпадая с частотами определенных элементов, они могут увеличиваться и образовывать источник акустического шума, передающийся другим механизмам.
Алгоритм проведения ВК
Проведение диагностики любым вибрационным методом (пик-фактор, эксцесс, ударные импульсы, огибающей высокочастотной виброактивности) предусматривает организацию воздействия на контролируемый объект с регистрацией показателей вибрации специальными приборами.
- Подготовительный процесс, предполагающий разработку критериев, подтверждающих наличие отклонений на проверяемом объекте;
- Проведение диагностических мероприятий в соответствии с выбранным методом ВК;
- Обработка и анализ полученных результатов с оценкой остаточного потенциала безопасного функционирования оборудования и возможности его дальнейшего использования.
Методы ВК активно применяются в различных отраслях российской промышленности, включая машиностроение, металлургию, транспортную и нефтегазовую отрасли. В диагностике используются современные виброметры, виброанализаторы, стационарные вибросистемы и другие устройства, позволяющие выявлять:
- Неуравновешенность;
- Ослабление соединений и опор;
- Отсутствие соосности;
- Параллельность и геометрические изменения линии вала;
- Обрывы болтов;
- Излишек и недостаточность смазки;
- Износ и повреждения различных узлов и деталей.
Плюсы методов ВК
Применение методов ВК демонстрирует в последнее время растущую популярность. Это связано с неоспоримыми плюсами вибродиагностики:
- Возникновение и локализация колебаний в местах дислокации повреждений
- Высокая информативность вибраций
- Возможность выявления скрытых отклонений и находящихся на самой ранней стадии
- Отсутствие необходимости в остановке производственных процессов, а также в сборке и разборке оборудования
- Минимум временных затрат на выполнение процедур контроля
Корректная организация диагностических мероприятий и правильный выбор вибрационных устройств гарантируют получение максимально точных и информативных результатов.