+7 (495) 783-39-64

Применение в машиностроении и металлообработке

Огибающая: высокая чувствительность к дефектам и их раннее обнаружение (часть 4)

  (с предыдущей частью статьи можно ознакомиться по следующей ссылке) Заключительный этап: интерпретация полученных данных Интерпретация полученных данных является очень важным заключительным этапом диагностики при помощи спектров огибающей. Отслеживание величин этих частотных компонентов позволяет выявлять степень развития дефектов в подшипниках, но данная величина не всегда напрямую связана со степенью серьезности дефекта. Например, развивающиеся дефекты, такие как, скажем, наличие сколов в подшипнике, могут поначалу привести к появлению больших пиков колебаний на частоте возникновения дефекта. По мере увеличения размера скола, ударный импульс дефекта может снизиться, т.к. края дефекта самозарихтовываются или сглаживаются; в этом случае пики амплитуд на этих частотах снизятся. Таким образом, тренд измерения вибрации подшипника показывает этапы изменения вибросигнала и дает возможность специалисту по виброанализу делать выводы о развитии дефекта. Для того, чтобы эффективно отслеживать то, как изменяются колебания на частоте дефекта подшипника, необходимы базовые (референсные) данные. Их следует собрать в тот момент времени, когда подшипник находится в исправном состоянии, и использовать в дальнейшем для отслеживания развития дефекта путем сравнения их с текущими замерами. Кроме этого, добиться достоверности замеров вибрации можно путем проведения первоначальных экспериментов по настройке фильтров. Для идентификации отслеживаемых частот дефекта необходима информация о конструкции машины и ее подшипниках. Поскольку для корректного отслеживания дефектов и корреляции полученных данных необходимы многократные измерения, мы рекомендуем вам использовать постоянно закрепленные датчики. Диагностика при помощи огибающей спектров вибросигнала требует опыта и правильного использования виброизмерительной аппаратуры При правильном применении огибающая может быть ценным инструментом для раннего обнаружения дефектов машин, имеющих подшипники качения и редукторы. Огибающая является особенно ценным инструментом, если используется при периодическом мониторинге. Она может предоставить специалисту по виброанализу информацию о состоянии оборудования и указать на дефекты на самом раннем этапе их развития. Используя различные решения и услуги от компании Bently Nevada, в том числе и метод огибающей, технический персонал предприятия может получать подробную информацию о состоянии обслуживаемого им оборудования и быть уверенным в том, что оно исправно. Подводя итог всему вышесказанному, стоит отметить, что для успешного применения метода диагностики состояния оборудования при помощи спектров огибающей вибросигнала необходимо учитывать целый ряд факторов: опыт персонала, его знания в области машинного оборудования, корректная конфигурация всей системы измерения. При выборе оборудования и его дальнейшем применении специалисту следует принимать во внимание все эти факторы. При использовании огибающей надо всегда помнить о ее преимуществах и недостатках. Тогда этот метод станет полезным инструментом для любого специалиста по анализу вибрации. Метод диагностики при помощи спектров огибающей вибросигнала реализован в продуктах Bently Nevada Метод диагностики по огибающей, описанный в нашей статье, реализован в следующих продуктах компании Bently Nevada: Портативный виброанализатор Scout 100 и 140 Портативный виброанализатор Snapshot™ IS Модуль динамического сканирования Trendmaster® DSM Беспроводная система мониторинга Essential Insight Mesh 4-x канальная система защиты 1900/65A (показывает только уровень вибрации по огибающей, не показывает спектры и развертки) Перечисленные выше устройства могут быть сконфигурированы для получения огибающей по виброускорению и реализации других функций обработки сигналов. Прежде всего, эти устройства применяются для диагностики машин с подшипниками качения. Каждое из этих устройств совместимо с программной платформой диагностики и оптимизации System 1®, в которой может отображаться огибающая по виброускорению и отслеживаться ее изменение специалистом по виброанализу. Также для понимания огибающей можно конфигурировать базовые сигнализации. Функции программного обеспечения Decision Support SM позволяют также конфигурировать правила, которые будут учитывать ваш опыт и знания о машинах и автоматически анализировать данные спектра огибающей, спектры и другие измерения (температура, состояние масла и т.д.). Эти правила будут создавать рекомендации Actionable Information®, которые помогут правильно спланировать работы по обслуживанию. Таким образом, благодаря методу огибающей пользователь может заблаговременно получать корректную информацию об оборудовании.


Акустическое тестирование деталей для массового производства

Задача Провести контроль качества серийной продукции с помощью автоматического анализа звука детали. Требуемые компоненты: устройство возбуждения, позиционирования, тест триггеры, а так же акустические датчики. Вся система должна быть защищена от возможной поломки и может быть встроенна в конвейерную ленту без сильного изменения конструкции конвейера для быстрого и легкого анализа качества готовой продукции. Решение Компании RTE разработала концептуально новое революционное устройство, которое содержит все необходимые компоненты и реализовано в компактном корпусе. Система контроля качества устанавливается уже в готовую конвейерную ленту без дополнительных механических или электрических вмешательств. При прохождении конвейерной ленты через систему RTE все объекты возбуждаются с помощью молоточка, звук издаваемый ими регистрируются микрофоном. Далее программа  автоматически сравнивает полученные сигналы с эталонным сигналом и дает заключении о качестве детали. Время анализа не более секунды, что ни как не замедляет время работы конвейера. Совместно с системой позиционирования детали система контроля RTE работает полностью автоматически и позволяет рассортировывать детали на хорошие и плохие. В зависимости от окружающей среды иногда требуется экранировать систему контроля качества RTE от посторонних шумов, например использование звуковых панелей в области анализа детали. Преимущества акустической тестовой системы  RTE Akustik Тестирование с применением оборудования RTE надежное, гибкое и легкое в применении. Время анализа менее одной секунды, таким образом за 1 час может быть проверенно около 4 500. Выгода Полностью автоматическая система Высокая скорость анализа Точный результат Тестирование непосредственно на конвейерной ленте 100 % контроль качества


Огибающая: высокая чувствительность к дефектам и их раннее обнаружение (часть 3)

(с предыдущей частью статьи можно ознакомиться по следующей ссылке) Фильтрация является важным этапом в процессе метода огибающей вибросигнала Первым этапом обработки сигнала при использовании метода диагностики по спектрам огибающей является обработка вибросигнала с помощью полосового фильтра. Правильная настройка фильтра обеспечивает удаление нежелательных частотных составляющих из вибросигнала и предотвращает затухание необходимых при анализе спектров огибающей вибросигнала частот. При выборе диапазона частот необходимо принимать во внимание рабочую скорость вращения машины и ее собственные частоты резонанса, которые частично зависят от конструкции подшипника, машины, а также от места монтажа. Поэтому для получения наиболее точных данных диагностики при первом использовании спектра огибающей часто следует поэксперементировать с частотами используемых фильтров. Сначала рекомендуем выявить в спектре вибросигнала «скопление» высокочастотных амплитудных пиков, относящихся к резонансу элементов подшипника. Нижняя граница фильтра (фильтр пропускания верхних частот) должна быть установлена выше частот зубчатого зацепления, но ниже этого «скопления» пиков, указывающего на резонанс подшипника. Выбор нижней границы фильтра осуществляется таким образом, чтобы отфильтровывались составляющие с высокой амплитудой и низкой частотой (которые вызваны вибрацией машин на частоте вращения). Это значительно улучшает соотношение сигнал-шум на частотах, которые нас интересуют. В вибросигнале именно эти низкочастотные вибрации, как правило, преобладают. Верхняя граница фильтра выбирается таким образом, чтобы отфильтровывались составляющие вибросигнала на максимально высоких частотах, вызванные другими вибрациями агрегата и сигналами, усиленными в акселерометре или в результате резонанса монтажного крепления. Для машин, оснащенных подшипниками качения, нижняя граница частотного фильтра, как правило, должна быть больше, чем величина 10-ти кратной рабочей скорости машины (10Х), для того чтобы удалить гармоники, кратные частоте вращения машины. Однако эти частоты не должны превышать половину величины собственных частот подшипника. Эти собственные частоты выступают в роли «несущих» частот и возникают при появлении ударных импульсов дефекта подшипника, поэтому затухание этих вибросигналов затрудняет диагностику дефекта при помощи спектров огибающей. Верхняя граница частотного фильтра, как правило, устанавливается на величину, в 60 раз большую, чем частота «перекатывания» тел качения по наружному кольцу подшипника (60X BPFO) или примерно в 200 раз больше, чем рабочая скорость вращения машины (200Х). Это приводит к затуханию высокочастотных помех и составляющих вибрации, часть из которых была усилена резонансом акселерометра. Эти правила довольно просты и обязательно должны учитываться специалистом по виброанализу при диагностике подшипников качения. Однако частоты, возникающие в зубчатых зацеплениях редукторов, затрудняют их применение для диагностики редукторов. Выходной вибросигнал после прохождения через полосовой фильтр (Рисунок 5) будет отображать резонансную частоту конструктивных элементов машины. Это более высокие частоты в форме волны, модулируемой дефектом. Ударные импульсы, возникающие при появлении в подшипнике дефекта, возбуждают эту «несущую» частоту, амплитуда которой будет затухать в геометрической прогрессии. В вибросигнале дефектного подшипника могут появиться ударные импульсы с различным временным интервалом, амплитудой и дополнительными частотными составляющими – на все это может оказывать влияние смазка, количество дефектов, степень их серьезности и нагрузка на подшипник. Несмотря на все это, метод диагностики при помощи спектров огибающей вибросигнала очень эффективен для таких сложных форм вибросигнала. Демодуляция амплитуды вибросигнала удаляет резонансные частоты Прежде чем получить огибающую отфильтрованного вибросигнала (демодулировать его), сначала нужно произвести его двухполупериодное выпрямление (Рисунок 6), которое удваивает «несущую» частоту и еще больше отделяет частоту ударных импульсов от «несущей» частоты. Следующий этап - это непосредственно извлечение огибающей. Амплитудная демодуляция выпрямленной формы вибросигнала удаляет несущую частоту и оставляет частоту повторения ударных импульсов дефекта. Для выполнения демодуляции используются следующие методы: детектирование пиковых значений (Рисунок 7), интегрирование и фильтрация высоких частот. Как правило, извлечение огибающей позволяет получить форму вибросигнала со спектральными компонентами, соответствующими частотам ударных импульсов и, как следствие, гармоникам частот дефекта. Частотные компоненты, не имеющие отношения к ударным импульсам, будут, как правило, иметь более высокую частоту, чем интересующие нас составляющие. Некоторые из них могут быть убраны при помощи фильтра высоких частот, в результате чего в вибросигнале останутся только частотам ударных импульсов и некоторые гармоники низкого порядка. Интерпретировать такой менее загроможденный спектр будет проще, потому что количество частотных составляющих будет меньше. Перед проведением анализа вибросигнала необходимо получить спектр огибающей. Частота ударных импульсов должна четко отображаться в спектре относительно других спектральных компонент вибросигнала. Гармоники частот дефектов, как правило, являются излишними компонентами метода огибающей и не используются для отслеживания этих неисправностей, за исключением тех случаев, когда присутствует большое число гармоник, указывающих на развитие дефекта. Частоты высоких пиков амплитуды присутствующие в спектре, могут коррелироваться с физическими параметрами машины. Обратите внимание на то, что по мере развития дефекта рядом с амплитудными пиками на частотах дефектов в спектре могут появляться боковые полосы частот, связанные со скоростью вращения машины. Если на спектре появляются нескоррелированные (посторонние) частоты, это может быть вызвано некорректной конфигурацией используемых фильтров или неправильными замерами вибрации при помощи вибродатчиков. Колебания на этих частотах могут быть вызваны и другими компонентами агрегата или же возникающими в процессе работы агрегата процессами. Продолжение следует...


Тест-система SonicTC

Для тестирования чугунных тормозных дисков на наличие трещин и раковин Введение Метод акустического резонансного тестирования (АРТ) - это один из методов неразрушающего контроля, предназначенный для испытаний различных делатей на наличие дефектов. Использование данного метода позволяет быстро и со 100% точностью определить наличие дефектов. RTE Akustik + Prüftechnik GmbH имеет более чем 28 летний опыт в разработке и внедрения систем неразрушаюшего контроля для литых деталей. Основное применение системы - это поиск в литых деталях трещин, структурных дефектов и так далее. Также компания RTE предлагает тест-системы для контроля шума и вибрации материалов на основе инновационной системы SonicTC. Метод акустического резанансного тестирования (АРТ) Метод АРТ основан на физических законах, когда при возбуждении тело колеблется или вибрирует с характерной формой и частотой, имеет собственную резонансную частоту. Эти колебания как отпечаток пальца, неповторимы у разных деталей и имеют схожий характер у серийных деталей. Данные колебания регистрируются с помощью определенных микрофонов и анализируются. Наличие трещин, изменение структуры металла и неправильное закаливание изменяет звуковые колебания детали, позволяя со 100% точностью определить дефект. Преимущества АРТ • Оценивает весь тестируемый объект независимо от его размера; • Может работать автоматизировано; • Анализ дефектов на основе эталонных объектов; • Не требует жидкостей, газов, оставляет деталь в исходном состоянии; • Надежный,экономичный и эффективным метод. АРТ находит скрытые дефекты, невидимые на поверхности детали. Небольшие поверхностные дефекты литья, не возможно определить методом АРТ, для обнаружения таких дефектов применяется визуальный осмотр или 3D-сканеры. Однако АРТ чувствителен к температурным, размерным и плотностным изменениям. SonicTC – это надежный метод для контроля качества готовых изделий.


Мониторинг состояния подшипника и смазки

Для обеспечения максимального срока службы подшипников необходимо постоянно отслеживать их состояние и смазывать по мере необходимости. Обслуживание позволяет существенно снизить издержки, связанные с простоями и ремонтом. С целью обеспечения максимального ресурса подшипников компания SDT разработала ультразвуковой анализатор дефектов SDT 270 Bearing с набором датчиков для постоянного мониторинга состояния, предназначенных для анализа критических рабочих параметров подшипников и машин. Принцип работы анализатор дефектов SDT 270 Bearing - регистрация ультразвуковых волн, возникающих при трении деталей. Основное преимущество: ультразвуковые волны начинают появляться задолго до появления неполадки и выхода оборудования из строя. Например, в работающем подшипнике зарождается трещина во внутреннем кольце. На различных стадиях развития неполадки используются разные способы контроля. На начальной стадии возникают ультразвуковые волны из-за трения (применяем прибор SDT), затем вибрации (применяется вибродиагностика), далее повышается температура подшипника (применяется инфракрасная камера) и затем происходит разрушение детали. Подшипник с трещиной Для решения задач по мониторингу состояния подшипников всего несколько действий: Осмотр подшипников по графику с использованием прибора SDT 270 Bearing Для дальнейшего анализа нужно знать, скорость вращения подшипника и его нагрузку. При разных нагрузках и скоростях вращения тяжело определить состояния подшипника. Запись ультразвукового файла и показаний прибора Занесение данных в программу UAS (Программа для структуризации, хранения и анализа ультразвуковых сигналов) Ведения статистики состояния Анализ состояний подшипника Где можно применять ультразвуковой анализ состояния подшипников? При диагностики турбин, редукторов, электродвигателей, насосов, генераторов, прокатных станов, механизмов передач компрессоров, вентиляторов, конвейеров и так далее. Пример анализа статических данных от времени: Подшипник №6-43 - разрушение при 26.8 дБмкВ. Служба диагностики указала на необходимость замены подшипника, т.к. при анализе обнаружила резкое повышение уровня ультразвука до уровня пред аварийной сигнализации. При осмотре наружного кольца подшипника подтвердилось. Зачем нужен контроль количества смазки подшипников? Вычисление количества смазки, достаточного для нормальной работы подшипников; Предотвращение недостатка и избытка смазки для увеличения срока службы подшипников; Преимущества прибора SDT 270 Bearing по сравнению с аналогами: Прибор имеет широкий диапазон частоты приема ультразвука (10 - 210 кГц), которую регулирует оператор в зависимости от задачи и условий контроля. При выбранной частоте прибор имеет более узкую полосу пропускания, чем у аналогов, что позволяет исключить фоновый шум от постороннего оборудования при диагностике. Есть возможность регулировки усиления сигнала, причем прибор автоматически отображает на дисплее оптимальный уровень усиления для каждой конкретной ситуации. Прибор совместим с широким рядом ультразвуковых датчиков (около 80), а также есть возможность подключения внешнего или встроенного пирометра, тахометра. Подключенный датчик определяется и настраивается автоматически. Выводы: Диагностика состояния подшипников ультразвуковым способом позволяет установить степень их повреждения и категорию технического состояния: работоспособное, ограниченно работоспособное, недопустимое или аварийное. Ультразвуковой способ позволяет выявить неисправность на наиболее ранней стадии ее развития, на которой еще не применимы вибрационные способы контроля. Соотношение затрат на средства ультразвуковой диагностики и средства вибродиагностики (1 к 20 соответственно) позволяет считать ультразвуковой анализатор дефектов SDT270 необходимым инструментом в дополнение к традиционным средствам вибрационного контроля для оценки состояния механического оборудования


Огибающая: высокая чувствительность к дефектам и их раннее обнаружение (часть 2)

 (с началом статьи можно ознакомиться по следующей ссылке) Несмотря на то, что метод диагностики состояния оборудования при помощи спектров огибающей вибросигнала может показаться простым и понятным, точность результатов зависит от корректности применения этого метода. При использовании метода огибающей пользователю следует учесть следующие восемь аспектов: 1. РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА: Огибающая обеспечивает раннее обнаружение дефектов, которые могли бы быть скрыты «фоновой» вибрацией машины. Если спектр огибающей помог выявить дефект, то это еще не означает, что поломка неизбежна. Тем не менее, для отслеживания развития этого дефекта необходимо увеличить частоту мониторинга вибрации этого элемента машины. Дефекты не будут выявлены до тех пор, пока они не разовьются до такой степени, что их взаимодействие с другими компонентами станет повторяющимся, а не произвольным. Всегда проводите сравнение с данными, полученными другими доступными вам методами измерений. 2. ДИАГНОСТИРУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ: Метод диагностики состояния оборудования при помощи спектров огибающей вибросигнала может применяться для выявления дефектов таких элементов машины, в которых происходит повторяющееся соприкосновение металлических деталей. Однако т.к. огибающая не является непосредственным (прямым) замером, спектр огибающей вибросигнала может усиливаться или ослабляться за счет воздействия многих посторонних факторов. Некоторые детали или характеристики машины могут повлиять на огибающую вибросигнала. Сочленения, соединения, сальники и демпферы с масляной пленкой под давлением и без него затрудняют передачу высокочастотных вибросигналов. Высокочастотные помехи скрывают ударные импульсы в поршневых машинах, электродвигателях переменной частоты и других агрегатах. Помимо этого, электромагнитные помехи в кабеле между вибродатчиком и устройством обработки сигналов могут влиять на целостность вибросигналов. 3. ВЫБОР ВИБРОДАТЧИКА: Амплитудно-частотная характеристика вибродатчика должна иметь необходимый рабочий диапазон, который включал бы резонансные частоты деталей и элементов машины (от 1 кГц до более чем 40 кГц). Собственная резонансная частота используемого вибродатчика должна существенно отличаться от представляющих интерес частот (частот ударных импульсов) машины, с тем чтобы избежать их наложения. Вибродатчик должен обладать максимальной степенью надежности, с тем чтобы обеспечить повторяемость измерений. 4. МОНТАЖ ВИБРОДАТЧИКА: Диагностика при помощи спектров огибающей вибросигнала во многом зависит от метода и места монтажа вибродатчика. Даже самое незначительное изменение места монтажа вибродатчика может привести к изменению результатов измерений. Поэтому для того, чтобы быть уверенным в том, что изменения показаний вызваны именно изменениями состояния машины, а не действиями специалиста по анализу вибрации, необходимо надежно закрепить вибродатчик на объекте измерения. Вибродатчик должен быть закреплен на плоской, чистой (голый металл) поверхности. При использовании датчиков с ручными щупами показания вибрации будут особенно подвержены вариации из-за силы прижатия вибродатчика к объекту измерения, угла его установки и от других факторов, индивидуально зависящих от человека, снимающего показания. Учитывая это, специалист по виброанализу должен быть очень внимательным, используя датчики с ручными щупами для диагностики дефекта по спектру огибающей. Закрепите вибродатчик таким образом, чтобы максимально снизить нестабильность показаний – например, прикрепите его к поверхности измерения при помощи монтажной шпильки или, если вы используете портативный сборщик данных, старайтесь закрепить вибродатчик к машине при помощи магнита, который обеспечит его равномерное прижатие к объекту с одинаковой силой и под одинаковым углом (перпендикулярно поверхности измерения) при выполнении каждого измерения. Поскольку высокочастотные сигналы, которые используются при преобразовании в спектр огибающей, обычно плохо передаются через детали и элементы машины, вибродатчик нужно расположить таким образом, чтобы между ним и диагностируемым элементом машины было минимальное расстояние. Это обеспечит минимально возможное затухание высокочастотного сигнала. Любые неплотные соприкосновения или потеря контакта вибродатчика с металлическими частями машины приводят к существенному затуханию сигнала. Передачу сигнала может полностью прервать масляная пленка, появляющаяся в любом месте соприкосновения металлических частей. Таким образом, дефекты, выявляемые при помощи спектров огибающей вибросигнала, всегда находятся рядом с вибродатчиком. 5. ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ: Благодаря корреляции основных частот спектра и источников дефектов, неисправные компоненты машины, как правило, могут быть идентифицированы до разбора и осмотра подшипника. Это позволяет ремонтному персоналу заранее заказывать необходимые запасные части и планировать работы с учетом соблюдения технологии производства. Для получения точных данных при использовании метода огибающей необходимо принимать во внимание как частоты вибрации деталей и элементов машины, так и ее собственные частоты. Недостаточное или чрезмерное количество смазки или ее загрязнение может вызвать появление дополнительных частотных компонентов в спектре огибающей вибросигнала. Поэтому при появлении дефектов в первую очередь необходимо проверить состояние смазки. Развитие дефектов обычно сопровождается увеличением количества частотных компонентов подшипника и общим увеличением уровня спектра огибающей вибросигнала. Таким образом, основные частоты дефектов в спектре вибросигнала являются самым важным фактором, обеспечивающим корреляцию спектра с физическими дефектами оборудования. 6. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СТЕПЕНИ СЕРЬЕЗНОСТИ ДЕФЕКТА: Метод диагностики при помощи спектра огибающей вибросигнала предоставляет пользователям ценную информацию о техническом состоянии оборудования. Тем не менее, сам по себе метод огибающей не может предоставить всей информации для надежного и точного прогнозирования состояния элементов машины (например, подшипника или редуктора). В спектре огибающей частота коррелируется с определенным компонентом машины, но при этом рост амплитуды не обязательно будет коррелироваться с развитием какого-то дефекта. Известно, что амплитуда огибающей по виброускорению снижается по мере увеличения дефекта подшипника. По мере износа подшипника его микроскопические дефекты, вызывающие вибрацию, начинают сглаживаться, и резонанс, вызванный дефектом (и обнаруживаемый при помощи огибающей), уменьшается. Анализ спектров огибающей вибросигнала, используемый совместно с другими измерениями (общий уровень вибрации, акустические уровни шума и температура) позволяет более точно диагностировать состояние машины. 7. ПОСТОЯНСТВО СБОРА ДАННЫХ: Для обеспечения целостности тренда необходимо периодически и непрерывно осуществлять сбор данных. Как уже было упомянуто в пункте 4, это подразумевает использование одного и того же датчика, смонтированного в одном и том же месте одним и тем же способом. Это необходимо для того, чтобы избежать серьезных и систематических ошибок при измерении вибрации. В этом случае тренд можно использовать для наблюдения за развитием дефектов. Рекомендуется использовать постоянно закрепленные вибродатчики. 8. КОЛЕБАНИЯ ЧАСТОТЫ: Абсолютная частота сигнала спектра огибающей напрямую зависит от скорости вращения вала. Для обеспечения корреляции частот с вероятными дефектами необходимо знать скорость вращения машины, при этом на протяжении всего замера она должна быть постоянной. В противном случае, на амплитуду частотных компонентов будет влиять работа машины (которая зависит от частоты) и отклики виброизмерительной аппаратуры, а не изменение степени серьезности дефектов. Продолжение следует...


Огибающая: высокая чувствительность к дефектам и их раннее обнаружение

Перепечатка статьи: www.ge-energy.com/orbit (2004) Nathan Weller Старший инженер GE Energy nathan.weller@ps.ge.com Огибающая может предоставить специалисту по виброанализу подробную информацию о техническом состоянии критического оборудования на предприятии. Метод диагностики состояния оборудования при помощи спектров огибающей вибросигнала используется, главным образом, для ранней диагностики подшипников качения и редукторов. Спектр огибающей является важным параметром, используемым для оценки состояния машины. Имея точные данные и заручившись поддержкой сервисных специалистов от компании Bently Nevada, инженеры на предприятии могут быть уверенными в том, что критическое оборудование правильно эксплуатируется и обслуживается ими. Огибающая помогает выявлять дефекты оборудования на самых ранних стадиях их развития - до того момента, когда они будут выявлены другими методами диагностики. Без ранней диагностики дефектов при помощи спектров огибающей вибросигнала персонал сможет обнаружить увеличение общего уровня вибрации, загрязнение масла и, как следствие, рост температуры подшипника лишь тогда, когда дефект уже будет сильно развит. Все это существенно сокращает «жизненный цикл» неисправных элементов машины и увеличивает степень повреждения оборудования. Огибающая позволяет выявлять и анализировать низкочастотные, повторяющиеся вибросигналы, выделяя их из общего уровня вибрации машины. Таким образом, она позволяет заблаговременно обнаруживать развивающиеся дефекты элементов или деталей машин при контакте металл-металл. Несмотря на то, что в этой статье приведены примеры использования метода огибающей для диагностики подшипников качения, этот метод используется также и для диагностики редукторов и электродвигателей. Необходимо отметить, что для успешного применения и анализа спектра огибающей вибросигнала необходим опыт. Огибающая – это один из инструментов специалиста по анализу вибрации, и лучше всего использовать его совместно с другими методами диагностики и мониторинга оборудования. Огибающая позволяет выделять интересующие компоненты вибросигнала Метод диагностики при помощи спектров огибающей вибросигнала состоит из нескольких этапов; он предполагает выделение интересующих виброимпульсов из общего уровня вибрации (Рисунок 1). Взаимодействие элементов подшипника качения друг с другом и с дефектами приводит к возникновению структурного резонанса в опоре подшипника. Сейсмодатчик измеряет вибрацию, далее этот сигнал отфильтровывается полосовым фильтром, и в результате в вибросигнале остаются только компоненты в диапазоне частот резонанса элементов подшипника. Отфильтрованный сигнал выпрямляется, из него извлекается огибающая, при этом удаляются частоты резонанса элементов подшипника и остаются только частоты ударных импульсов дефектов подшипника. Затем фильтр высоких частот удаляет из сигнала высокочастотные компоненты и вычисляется спектр. Частотные компоненты зависят от физических параметров подшипника, а тренд спектра вибрации показывает развитие дефектов. Анализ огибающей необходимо начинать с поиска источника вибрации. При взаимодействии элементов подшипника друг с другом и с дефектом возникают ударные импульсы, которые передаются на корпус машины и вызывают вибрацию. Ударные импульсы возбуждают колебания на частотах собственного резонанса структурных элементов подшипника, вызывая так называемый «звон» (Рисунок 2). Амплитуда данного «звона» постепенно затухает до следующего удара, который заново возбуждает резонанс. Таким образом, амплитуда дефекта модулирует отклик собственного резонанса на частоте ударных импульсов. Ударные импульсы дефекта становятся частью общего уровня вибрации. Поскольку эти ударные импульсы имеют высокую частоту, то для измерения вибросигнала для огибающей обычно используются акселерометры. Поэтому часто огибающую называют еще огибающей по виброускорению или огибающей высокочастотного виброускорения. Высокочастотные вибросигналы, такие как, например, несущая частота сигнала дефекта, плохо передаются через однородный материал корпуса машины; дефекты металла, болтовые и сварные соединения вызывают существенное затухание вибросигнала (Рисунок 3). Поэтому необходимо выбирать кратчайший путь от места замера вибрации до ее источника, для того чтобы этот слабый высокочастотный сигнал дошел до акселерометра без изменений; акселерометр следует смонтировать как можно ближе к подшипнику и рядом с «несущей», нагруженной зоной подшипника, в которой ударные импульсы будут лучше передаваться через корпус машины к датчику. Выходной сигнал акселерометра, изображенный на рисунке 4, содержит три основные частоты: вибрацию ротора с относительно низкой частотой и высокой амплитудой, модулированную частоту резонанса элементов подшипника, а также другие компоненты высокочастотной вибрации, включая гармоники частот резонанса элементов подшипника. Несмотря на то, что вибросигнал имеет сложную форму, по спектру огибающей можно определить частоту ударных импульсов дефекта, которая, в свою очередь, предоставляет специалисту по виброанализу важную информацию о техническом состоянии машины. Продолжение следует...


Выбор преобразователей для толщиномеров и дефектоскопов

Преобразователь является одним из важнейших компонентов любой ультразвуковой системы, такой как дефектоскоп, толщиномер и т.д. Поэтому большое внимание следует уделить выбору преобразователя, точно соответствующего условиям контроля, а именно правильная частота, размер. Эксплутационные качества системы как целого имеют огромное значение. Основное влияние на эксплуатационные качества системы оказывают характеристики и настройки измерительного прибора, а также свойства материала и условия контакта преобразователя с объектом контроля. Компания Olympus разработала несколько серий преобразователей (ПЭП) с уникальными характеристиками, которые соответствуют различным требованиям. На характеристики системы в целом также оказывает влияние конфигурация преобразователя. Вы можете использовать фокусирующие преобразователи, преобразователи со сменными протекторами рабочей поверхности или любые другие, которые соответствуют свойствам материала объекта контроля, имеют нужную частоту и размеры активного элемента. Описания, приведенные ниже, предназначены для ознакомления с преобразователями и расшифровке аббревиатуры. Вся информация носит общий характер. Следует иметь в виду, что каждый конкретный случай контроля является уникальным и требует более подробного изучения факторов, влияющих на результаты контроля. Если вы не имеете токого опыта, а вам следует выбрать преобразователь, вы всегда можете обратиться к нашем специалистам и они помогут подобрать преобразователь для вас.


Развитие тепловизионной техники

Многие типы приемников были известны еще в XIX, но изготовить полноценную тепловизионную систему не могли долгое время. Возьмем, к примеру, болометр. Принцип работы данного приемника излучения основан на возможности менять свое электрическое сопротивление в зависимости от теплового потока, падающего на приемник. Допустим надо получить картину 100 на 100 точек с частотой 10 кадров в секунду. Для этого необходимо, чтобы одноэлементный приемник реагировал на сигналы с частотой 100000 Гц. Инерционность болометров на три порядка хуже. Для получения тепловизионной картины требовались приемники с гораздо более высоким быстродействием. Это стало возможным с появлением фотоприемников, быстродействие которых доходит до нескольких миллионов реакций в секунду. Однако для работы фотоприемников требуется глубокое охлаждение до температуры около минус двухсот градусов Цельсия. Кроме этого необходимо принимать во внимание, что атмосфера прозрачна только в определенных спектральных диапазонах, а также то, что с ростом температуры максимум излучения смещается в область более коротких длин волн. Наиболее широко используемые окна прозрачности атмосферы – это 3-5 мкм и 7-14 мкм. В области 3-5 мкм имеют максимум излучения объекты с температурой от 300 до 700 градусов Цельсия, а в области 7-14 мкм имеют максимум излучения объекты с температурой от -60 до 140 градусов Цельсия. Исходя из задач термографии, очевидно, что больший интерес представляет спектральный диапазон 7-14 мкм. Вся история развития тепловизионной техники показывает, как производители инфракрасной техники стремились улучшить чувствительность, уменьшить размеры и вес, повысить надежность и быстродействие, а также изготовить прибор, работающий без дополнительного охлаждения и в определенном спектральном диапазоне. Самым чувствительный материал одноэлементных тепловизоров - антимонид индия InSb, но он работает в спектральном диапазоне 3-5 мкм. В диапазоне 7-14 мкм самым известным материалом фотоприемников является кадмий-ртуть-теллур HgCdTe. Первым способом охлаждения приемников – был способ охлаждения с помощью жидкого азота, температура которого составляет минус 196 градусов Цельсия. Кроме этого для тепловизоров с одноэлементными приемниками излучения требовалась механическая система развертки, которая формировала изображение объектов. Тепловизор AVIO TVS-2000 Все это обуславливало то, что первые гражданские тепловизоры, выпущенные в 60-х годах ХХ века, весили около 35 кг, им требовалось сетевое питание, тележка для перемещения, а также жидкий азот для охлаждения. Развитие электроники в 70-х – начале 80-х годов ХХ века привело к тому, что стало возможно питание тепловизоров от аккумуляторов и снижение веса до 12 кг. При этом появилась возможность фиксации тепловой картинки на видеомагнитофон с последующей обработкой записанной информации на специализированном компьютере. Пространственное разрешение таких тепловизоров было около 150 на 150 элементов, а частота кадров не превосходила 10 Гц. Тепловизор NEC TH5104 Дальнейшее развитие новых технологий позволило в конце 80-х – начале 90-х годов ХХ века за счет применения протяженных приемников снизить глубину охлаждения. Такие приемники работали при температуре около минус 80 градусов Цельсия. Это был настоящий прорыв в производстве тепловизионной техники. Охлаждение осуществлялось с помощью термоэлектрического холодильника и не требовало жидкого азота. Приборы стали компактнее и их вес снизился до нескольких кг. Применение цифровой обработки сигнала дало возможность записывать информацию на стандартную дискету, которую можно было прочитать на любом персональном компьютере. Пространственное разрешение достигало 256 на 256 элементов, а частота кадров была около 20 Гц. Казалось, что это предел для тепловизоров, который был достигнут с использованием одноэлементных приемников. Требовалось радикальное изменение схем построения приборов. Ближе к середине 90-х годов ХХ века такой революцией стало применение матричных технологий. Первые матрицы требовали охлаждения. В качестве такого холодильника была использована машина Стирлинга. Преимуществом было то, что охлаждение до температуры около минус 200 градусов Цельсия происходило в замкнутой системе. Недостатком было большое потребление энергии, недолговечность и длительный выход в рабочий режим после включения. Новый прибор был готов к работе через 5-10 минут. После нескольких лет эксплуатации данное время могло быть увеличено вдвое. Для стационарных систем это не имеет большого значения и практически все современные тепловизоры на матрицах с квантовыми приемниками излучения имеют охлаждение с помощью машины Стирлинга. Изначально такие тепловизоры имели чувствительность около 0,01 градуса Цельсия, размер матрицы 256 на 256 элементов, частоту кадров свыше 50 Гц и вес около 2 кг. В настоящий момент идет улучшение данных параметров и усовершенствование функциональности приборов. Что касается портативных тепловизоров на охлаждаемых матрицах, то их преимущества имели меньшую значимость, чем их недостатки. Более того спектральный диапазон был 3-5 мкм, а хотелось получить наиболее компактный инструмент, который бы работал в диапазоне 7-14 мкм. Так во второй половине 90-х годов ХХ века стали производить болометрические матрицы, которые функционировали в данном диапазоне и не требовали дополнительного охлаждения. Практически все современные портативные приборы основаны на этой технологии. Они имеют пространственное разрешение от 16 на 16 до 640 на 480 элементов, чувствительность около 0,1 градуса Цельсия, частоту кадров 50-60 Гц и вес от нескольких сот грамм до килограмма с небольшим. В связи с доступностью матричных технологий производство тепловизоров с начала ХХI все больше и больше смещается в Юго-Восточную Азию.


+7 (495) 783-39-64 | diagnost@diagnost.ru | 105187, г. Москва, Окружной проезд, дом 15, корп. 2
©1991-2018 OOO «Диагност». Продажа диагностических и измерительных приборов: тепловизоры, пирометры, дефектоскопы, толщиномеры, течеискатели, твердомеры, анализаторы металлов и сплавов, электроизмерительные приборы.