Что такое вибродиагностика и виброанализ?

Вибрационная диагностика — метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, либо создаваемой работающим оборудованием, либо являющейся вторичной вибрацией.

Вибрация представляет собой вид механического движения, при котором каждая из точек тела совершает периодически повторяющееся перемещение вблизи некоторого относительно неподвижного положения. Понятие вибрация в полном объеме объединяет используемые в обиходе понятия дрожание, стук, тряска, дребезжание и др.

Вибрационная диагностика, как и другие методы технической диагностики, решает задачи поиска неисправностей и оценки технического состояния исследуемого объекта.

При вибрационной диагностике анализируются виброскорость, виброперемещение, виброускорение.

Виброскорость — кинематический параметр, равный скорости перемещения точки, которая колеблется с определенной частотой. Виброскорость позволяет учитывать наличие высокочастотных составляющих в спектре вибрации и, кроме того, является исходным параметром для определения вибрационной мощности. Поэтому в последнее время наблюдается тенденция к переходу нормирования по виброскорости. При этом, конечно, необходимо принять определенную ширину полосы частот, входящих в рассматриваемый спектр, как установлено, например, в ГОСТ 16921—71.

виброанализ, вибродиагностика, измерение виброскорости

Измерение виброскорости

При вращении ротора неуравновешенные массы вызывают вращающиеся вместе с ротором центробежные силы. Последние вызывают вибрации ротора и подшипников, а также изгибают ротор. Поэтому принципиально возможны два способа выявления и определения неуравновешенных масс: по вибрациям ротора или подшипников и по деформациям ротора.

Наиболее просто и надежно осуществляется вибродиагностика подшипников. Поэтому в настоящее время оценка неуравновешенности по результатам измерения вибропараметров подшипников получила наиболее широкое распространение. В ряде случаев при балансировке можно успешно применять результаты более сложных измерений параметров вибрации самого ротора, особенно при низком уровне вибраций подшипников. Исходной характеристикой при балансировке ротора, очевидно, могут служить лишь параметры вибрации с частотой вращения, вызываемой вращающимися неуравновешенными массами. Поэтому приборы для балансировки роторов должны обеспечивать возможность выделять и точно измерять параметры гармонической составляющей вибрации, имеющей частоту вращения.
Таким образом, виброизмерительные приборы для оценки вибрационного состояния и балансировки роторов должны обеспечивать возможность измерения различных вибропараметров, выделения и измерения составляющих вибропараметров с частотой вращения, измерения сдвига фаз вибропараметров. При исследованиях и наладке новых машин требуется, кроме того, определение частотных характеристик машины и ее отдельных узлов, а также гармонический анализ вибропараметров и т. д.

В соответствии с ГОСТ 16819—71 установлена определенная терминология для виброизмерительных приборов. Виброизмерительные приборы или установки, предназначенные для измерения параметров вибрации, называются виброметрами.
В зависимости от назначения виброметры называются линейными, если они предназначены для измерения параметров линейной вибрации, и угловыми — для измерения параметров угловой вибрации.
Установлены различные названия виброметров, например: линейные виброметры (виброперемещения, виброскорости, виброускорения, колебательной мощности), угловые виброметры (угловой вибрации, угла поворота, угловой виброскорости, углового виброускорения), виброфазометры и т. д. Виброметры с регистрирующим устройством называются вибрографами. Контактными или бесконтактными называются виброметры в зависимости от того, должна ли соприкасаться их воспринимающая часть с объектом измерения.
Характер и масштабы изменения вибрации во времени для каждого случая индивидуальны, конкретный вибрационный процесс содержит большой объем важнейшей информации, использование которой позволяет диагностировать техническое состояние механизмов и машин и рационально устранять многие дефекты.

Вибрация происходит под действием сил возбуждения, имеющих разные причины. В роторных машинах силы возбуждения связаны прежде всего с процессом вращения валов.
Корпуса подшипников прежде всего являются объектами вибрационных измерений и исследований, а также валы. Но и любой элемент машины может стать таким объектом для измерений, по разным причинам.
Вибрацию вала в некотором поперечном сечении обычно рассматривают как периодическое движение центра этого сечения по замкнутой траектории, при этом чаще всего говорят об относительной вибрации, то есть   о движении   вала   относительно   близлежащих статорных элементов, например о вибрации шейки вала относительно подшипника.
Наибольшее развитие метод получил при диагностировании подшипников качения. Также вибрационный метод успешно применяется при диагностике колёсно-редукторных блоков на железнодорожном транспорте.
Заслуживают внимания виброакустические методы поиска утечек газа и в гидрооборудовании. Суть этих методов заключается в следующем. Жидкость или газ, дросселируя через щели и зазоры, создаёт турбулентность, сопровождающуюся пульсациями давления, и, как следствие, в спектре вибраций и шума появляются гармоники соответствующих частот. Анализируя амплитуду этих гармоник, можно судить о наличии или отсутствии течей.
Интенсивное развитие метода в последние годы связано с удешевлением электронных вычислительных средств и упрощением анализа вибрационнных сигналов.

система вибродиагностики

Стационарные системы вибродиагностики

В процессе устранения повышенных вибраций электрических машин необходимо оценивать вибрационное состояние машины, устанавливать причины повышенных вибраций, а также производить балансировку роторов. Для успешного проведения этих работ применяется специальная виброизмерительная аппаратура, которая должна обеспечивать необходимую точность и оперативность измерений физических величин, характеризующих механическую вибрацию, т. е. вибропараметров.

Преимущества вибродиагностики:
•    метод позволяет находить скрытые дефекты;

•    метод, как правило, не требует сборки-разборки оборудования;

•    малое время диагностирования;

•    возможность обнаружения неисправностей на этапе их зарождения.

Недостатки виброанализа:
•    особые требования к способу крепления датчика вибрации;

•    зависимость параметров вибрации от большого количества факторов и сложность выделения вибрационного сигнала, обусловленного наличием неисправности

•    низкая точность диагностирования