Чем измерить вибрацию фундамента
Обновлено: 02.05.2024
Вибрация фундамента от станка
Определение допустимости вибраций фундаментов машин с динамическими нагрузками
Состояние фундаментов машин и оборудования с динамическими нагрузками, в том числе и машин с вращающимися частями, машин с кривошипно-шатунными механизмами и т.д. может являться одной из причин аварийных ситуаций.
К машинам с вращающимися частями относятся энергетические, нефте- и газоперекачивающие турбоагрегаты мощностью до 100 000 кВт, турбокомпрессоры, турбовоздуходувки, турбонасосы, мотор-генераторы, синхронные компенсаторы, центрифуги, центробежные насосы, дымососы, вентиляторы и т.п. машины.
К машинам с кривошипно-шатунными механизмами, имеющими неуравновешенные силы и моменты, относятся дизели, поршневые компрессоры, мотор-компрессоры, лесопильные рамы и т.д.
Большинство из указанных машин является производящим или обслуживающим оборудованием взрывопожароопасных производств. Время от времени требуется обследование фундамента.
При проведении Экспертизы промышленной безопасности оценка состояния фундаментов под машины с динамическими нагрузками является необходимым условием безопасной эксплуатации. Фундаментов под подобные машины уделяется особое внимание, и требование к ним регламентируется СНиП 2.02.05-87 «Фундаменты машин с динамическими нагрузками».
В настоящее время наибольшее распространение имеют высокооборотные (высокочастотные) машины. Практика эксплуатации таких машин, которые должны быть хорошо уравновешенными, показывают, что их фундаменты нередко испытывают повышенные вибрации.
- Нормирование вибраций высокооборотных машин следует производить по эффективной виброскорости.
Интервал скорости, мм/сек
Характеристика работы агрегата
Необходима остановка агрегата
- Работа агрегата оценивается большей частью по вибрациям опор подшипников. Некоторые нормы устанавливают единый критерий интенсивности вибраций невращающихся элементов: подшипников, статоров, фундаментов. Допускаемые амплитуды колебаний фундаментов должны соответствовать амплитудам колебаний опор подшипников, не превышая их.
- В качестве критерия оценки динамического состояния фундамента иногда используется коэффициент К – передача колебаний от поры подшипника к фундаменту. Однако, коэффициент К в каждом отдельном случае зависит от индивидуальных особенностей машины и фундамента (точность изготовления различных частей машины, степень их износа, механические жесткости рамы и опор подшипника, качество соединения опорных поверхностей фундамента и машины, т.е. наличие сдвига), а также от динамических характеристик фундамента и его отдельных элементов. Наличие случайных факторов не дает возможности использовать коэффициент К для объективной характеристики состояния фундамента.
Из выше изложенного следует, что допускаемая амплитуда колебаний фундамента не должна превышать значение, соответствующее эффективной виброскорости, равной 7,1мм/сек, которая характеризует нормальную работу системы машина-фундамент.
Наиболее достоверную оценку интенсивности вибраций фундаментов под машины периодического действия удается получить с помощью графиков О.А. Савинова и Т. Ратбоне (график немецких инженеров), характеризующих работу фундамента и агрегата при различных числах оборотов. Границей между областями «сильных» и «умеренных» вибраций на графике О.А. Савинова и между областями «беспокойных» и «немного беспокойных» на графике Т. Ратбоне представляют собой кривую изменения предельных допускаемых амплитуд вибраций в зависимости от частоты. Экстраполяция допускаемых амплитуд колебаний фундаментов вдоль кривой виброскорости равной 7,1 мм/сек дает возможность получить значение для машин и агрегатов с частотой вращения до 20 000 об/мин. Значение предельно допустимых амплитуд колебаний по СНиП 2.02.05-87 до 1 500 об/мин и полученные с использованием графиков до 20 000 об/мин приведены ниже.
Предельно допустимая амплитуда колебаний аи ,мм
Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования
Еще одна публикация из учебника А.М. Гаврилина, В.И. Сотникова, А.Г. Схиртладзе и Г.А. Харламова «Металлорежущие станки» с полезной информацией о станках с ЧПУ. Сегодня разберем особенности в устройстве оснований и фундаментов для установки станочного оборудования.
Устройство оснований и фундаментов для установки станочного оборудования
Для защиты от внешних вибраций станки следует устанавливать на фундаменты или на специальные виброизоляторы.
Документы, высылаемые заводом-изготовителем вместе со станком, в большинстве случаев содержат указания по устройству фундаментов и их виброизоляции. Виброизоляция станков может быть также обеспечена установкой их на виброопоры или на резиновые прокладки без устройства фундамента.
При выборе типа основания для любого станка должны быть учтены следующие основные факторы: класс точности станка, жесткость конструкции, масса станка, характер нагрузок при работе.
Станки класса точности С устанавливаются на массивные бетонные фундаменты, вывешенные на пружинах с демпферами или резиновых ковриках (рис 17.1 д, е) и боковой виброизоляцией (пробковая крошка, шлак, шлаковата, отходы кожевенно-обувной промышленности) .
Станки класса точности А устанавливают на бетонных фундаментах с боковой виброизоляцией из тех же материалов, которые используются для фундаментов станков класса точности С.
Рис. 17.1. Фундаменты под металлорежущие станки:
а — общая плита цеха; б — ленточный; в — обычного типа; г — свайный; д — на резиновых ковриках; е — на пружинах
Станки класса точности В, имеющие нежесткие станины, а также крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты с боковой виброизоляцией, аналогично станкам класса точности А.
Станки класса точности П, имеющие нежесткие станины, и крупные и тяжелые станки независимо от жесткости станин устанавливаются на бетонные фундаменты без боковой виброизоляции. На такие же фундаменты устанавливают крупные и тяжелые станки класса точности Н (рис. 17.1, в, г).
Станки классов точности В, П и Н легкой и средней массы, не имеющие резко реверсирующих узлов, устанавливают на виброопоры (рис. 17.2, д). Такие же станки с быстро реверсирующими узлами устанавливают на жесткие (клиновые) опоры (рис. 17.2, в, рис. 17.3)
Рис. 17.2. Способы установки станка на фундамент:
а — с подливкой опорной поверхности станины цементным раствором и креплением фундаментными болтами; б — с подливкой без крепления болтами; в, г — на регулируемых жестких опорах; д — на упругих опораx
Рис. 17.3. Опорные башмаки:
а — для установки станка без закрепления фундаментными болтами; б — для установки станка с закреплением фундаментными болтами
При устройстве фундамента из бетона станок можно монтировать через семь дней после укладки бетона, а пуск станка разрешается на 22-й день.
От разрушения маслами фундамент железнят цементным раствором с жидким стеклом.
Фундамент должен обеспечить:
- распределение на грунт сосредоточенной силы веса станка;
- увеличение жесткости станины станка;
- необходимую устойчивость станка при работе за счет понижения центра тяжести;
- увеличение суммарной массы станка и фундамента, что приводит к уменьшению амплитуды вибраций;
- защиту станка от вибраций рядом стоящего оборудования. Фундаменты должны быть компактными, сравнительно небольших размеров и простой формы в очертаниях, удобными для размещения и закрепления станка.
Нужно стремиться к тому, чтобы общий центр тяжести станка и фундамента находились на одной вертикали и располагались в центре площади основания фундамента. Допустимое смещение центров тяжести не должно превышать 3. 5 % от ширины фундамента в зависимости от типа грунта.
Высота фундамента делается как можно меньше, но ширину желательно увеличить (уменьшается опрокидывающий момент). Обязательны боковые зазоры. Подошву всего фундамента желательно расположить на одной глубине. Для влажных грунтов делается подготовка из щебня, крупного гравия.
Площадь подошвы фундамента:
где Q — нагрузка на грунт (вес станка, фундамента, детали); R — допустимое давление на грунт.
Допустимое давление на грунт определяют по формуле
где α — коэффициент, учитывающий характер динамических нагрузок, возникающих при работе технологического оборудования (формовочные машины — α = 0,3 . 0,5 ; молоты — α = 0,4; металлорежущие станки — α = 0,8. 1,0); RH — нормативное удельное давление для грунта (супеси — R н = 2. 3 кг/см 2 , суглинки — RH = 1. 3 кг/см 2 , глина — RH = 1 . 6 кг/см 2 , песок — R Н = 1,5. 3,5 кг/см 2 ).
Вес фундамента Q Ф определяют исходя из веса станка:
где КФ — коэффициент, учитывающий вид нагрузки технологического оборудования (при статической нагрузке — К Ф = 0,6. 1,5, при значительной динамической нагрузке — К Ф = 2. 3); Q СТ — вес станка.
Высота фундамента берется из расчета веса фундамента и площади его основания или с учетом длины заделки фундаментных болтов (рис. 17.4).
Рис. 17.4. Фундаментные болты:
а, б— изогнутые; в — с анкерной плитой
Материалы для фундаментов: бетон, железобетон (реже бутобетон и кирпич) из портландцемента марок 200. 500 (схватывание бетона от 45 мин до 12 ч).
Ориентировочно глубина фундамента h принимается в зависимости от длины фундамента L :
Расстояние от края колодца для анкеров до края фундамента не менее 120 мм, от дна колодца до дна фундамента минимум 100. 150 мм.
3.3.3. Вибрационная диагностика состояния фундаментов
3.3. Диагностика дефектов уровня «агрегат»
Проблемы диагностики технического состояния фундаментов, на которых монтируется вращающееся оборудование, обычно также приходится решать специалистам служб вибрационной диагностики. Причина этого заключается не в том, что этим специалистам очень хочется решать такие вопросы, а в том, что состояние фундаментов во многом определяет вибрационное состояние самого вращающегося оборудования.
Классическую задачу о том, какой элемент агрегата виновен в повышенной вибрации, сами механизмы, или же неподвижный фундамент, в первую очередь приходится решать диагностам. Именно на них направлены «полные вопросов» взгляды сотрудников службы эксплуатации и ремонта – в чем причина повышенной вибрации агрегата?.
Попытка отослать сотрудников, интересующихся техническим состоянием фундамента, к стандартным методам диагностики, принятым в области строительства, кончаются ни чем. Используемые в это сфере техники методы диагностики, в лучшем случае, можно назвать очень трудоемкими. В худшем случае их можно назвать «экзотическими», но в любом случае малопригодными для реальной диагностики состояния фундаментов вращающихся агрегатов.
В данном разделе мы попробовали систематизировать практический опыт, наработанный в течение длительного времени. Акцент сделан на наши собственные наработки, тогда как более известные методы, также прекрасно работающие в ряде практических случаев, например, метод регистрации контурной вибрации, лишь только упомянуты.
3.3.3.1. Общее ослабление фундаментов вращающегося оборудования.
В некоторых работах по вибрационной диагностике этот дефект фундамента часто называют нарушением целостности фундамента. Физическая суть дефекта от этого не меняется, она достаточно проста. Это:
- Общее механическое ослабление внутренней структуры и связей в фундаменте.
- Наличие в массиве фундамента трещин различной природы.
- Ослабление связей фундамента с установленным на нем оборудовании.
Форма проявления дефекта любого из этих дефектов фундамента в вибрационных сигналах, регистрируемых на опорных подшипниках агрегата, и в получаемых при этом спектрах, от этого практически не меняется.
Дефект такого типа достаточно часто встречается в практике вибрационной диагностики вращающегося оборудования. Обычно ослабление фундамента выявляется оперативным персоналом по факту значительного увеличения общего уровня вибрации самого агрегата на опорных подшипниках (!). Акцентирование внимания на увеличении вибрации фундамента происходит гораздо реже, так как повышенные вибрации на фундаменте, на первом этапе, диагностируются значительно реже. Оно наблюдается не во всех зонах фундамента и по своему уровню они всегда меньше вибраций, замеренных на опорных подшипниках. Это заключение справедливо для агрегатов практически любого типа.
Достаточно часто все обстоит следующим образом. Дефект фундамента возник уже достаточно давно и существует «в скрытой фазе», не влияет на работу оборудования. Дефект становится явным только в случае возникновение в контролируемом агрегате других дефектов, но иного происхождения, появление которых всегда повышает уровень вибраций агрегата. Чаще всего это бывает небаланс, расцентровка или повышенный износ опорных подшипников.
В этом случае, за счет уже имеющегося в агрегате дефекта фундамента, имеет место, на первый взгляд, «немотивированное» общее увеличение вибрации агрегата. Фраза «немотивированное повышение вибрации» использовано здесь для того, чтобы подчеркнуть, что в обычных условиях, при отсутствии дефектов в фундаменте, небаланс или расцентровка такого уровня не приводит к столь значительному повышению вибрации агрегата, как при наличии дефекта фундамента. Вибрации опорных подшипников агрегата с бездефектным фундаментом будут повышенными, но не столь значительно.
Здесь можно снова вспомнить классификацию дефектов вращающегося оборудования, разделяя их на активные и на пассивные. Дефекты агрегата типа небаланс или расцентровка можно называть активными динамическими дефектами первого типа, они сами повышают вибрацию, независимо от наличия других дефектов в оборудовании.
В соответствии с этой классификацией дефекты фундамента можно назвать пассивными динамическими дефектами второго типа. Эти дефекты повышают общий уровень вибрации только в том случае, когда в контролируемом агрегате присутствует активные динамические дефекты первого типа.
Хотим мы этого, или не хотим, но мы снова подошли к использованию, правда несколько иному толкованию диагностического термина «успокоение» агрегата. Мы еще раз убедились, что ряд дефектов, в том числе и общее ослабление фундамента, диагностируется по вибрационным сигналам, а значит и оказывает влияние на работу оборудования, только при наличии дополнительных возмущающих сил. Нет дополнительных возмущающих сил, наведенных другими дефектами первого типа, значит «нет ослабления фундамента».
«Устранить» такой динамический дефект второго типа можно двумя способами – или решив вопрос радикально во время ремонтных работ, когда есть возможность устранить все имеющиеся дефекты в агрегате и фундаменте, или же просто исключив динамические усилия в работающем агрегате. Никто же не будет оспаривать нашу точку зрения о том, что если бы в контролируемом оборудовании не было бы возмущающих динамических сил, любой природы возникновения, периодического и непериодического действия, если бы наш агрегат был бы идеально смонтирован и сбалансирован, то необходимости в использовании фундамента не было бы вообще.
Всем ведь известен практический критерий идеального динамического состояния любого вращающегося оборудования. В нем пятикопеечная монета должна устойчиво стоять на опорном подшипнике в положении «на ребре». Это является признаком отсутствия в контролируемом агрегате возмущающих сил любой природы возникновения. В этом случае, мы надеемся, что и здесь с нами согласятся, фундамент не нужен вообще, «пятак» и без него стоит на подшипнике работающего оборудования. И наоборот, мы надеемся, что всем понятно, что в случае, когда в контролируемом агрегате будут иметь место какие-либо динамические усилия, об устойчивом положении монеты можно забыть. Наш «диагностический пятак» придется в этом случае долго искать на полу.
Вернемся к описанию диагностических особенностей и характерных признаков наличия в контролируемом агрегате общего ослабления фундамента агрегата, т. е. к основному вопросу данного раздела.
Причиной повышения вибраций агрегата «с плохим фундаментом», например, может явиться банальный небаланс масс вращающегося ротора одного из механизмов агрегата. Конечно, первичное усиление вибрации вызывается самим небалансом ротора, но в данном случае его влияние существенно «усилено» плохим состоянием фундамента, наличием в нем дефектов различной природы возникновения. Именно так и обстоит дело на практике, всегда речь идет о кратном усилении вибрации опорных подшипников от небаланса, являющегося первичным дефектом. Чем хуже будет техническое состояние фундамента, тем больше повышается вибрация.
Ухудшение качества фундамента (если этот параметр все-таки удастся более или менее корректно оценить одной цифрой), является не слагаемым в нашей условной формуле расчета итоговой вибрации опорных подшипников от появившегося небаланса. Оно является сомножителем, повышающим коэффициентом в нашей формуле. Это значение будет однозначно показывать влияние дефектного фундамента на увеличение общей вибрации. Согласно такой теории этот коэффициент ухудшения качества фундамента всегда больше единицы. Единице он будет равен только в случае идеального состояния фундамента контролируемого агрегата.
С точки зрения энергетического аспекта модели «агрегат – фундамент» тоже все просто. При работе агрегата с дефектом в нем, за счет вибрации, выделяется некоторая энергия. Если агрегат хорошо соединен с хорошим фундаментом, то энергия от вибрации будет выделяться в большой суммарной массе «агрегат + фундамент», и при этом амплитуда вибрации будет не очень большой.
Любой дефект фундамента выражается в снижении его способности поглощать энергию вибрации. Например, за счет трещины от фундамента отслоилась половина бетона, «трещина прошла посередине». В этом случае динамическое усилие от вибрации осталось прежним, а масса фундамента уменьшилась вдвое. Естественно предположить, что вибрация агрегата вырастет почти в два раза. На практике же такое увеличение произойдет более чем в два раза. Оставим читателю возможность самому воссоздать недостающие звенья такого нашего рассуждения, подтверждаемого практикой.
Поиск ослабления в фундаменте может быть произведен диагностом, в первую очередь, по принципу измерения «контурной вибрации» на агрегате и на фундаменте. При этом один датчик перемещается в том или ином направлении по общей конструкции, и выполняется замер вибрации через примерно одинаковые промежутки, на конструкции, и особенно в ее узловых и характерных точках.
Наиболее важным признаком наличия трещины в контролируемой зоне фундамента, или иного дефекта, является «скачок фазы» измеряемого вибрационного сигнала относительно фазы опорного вибрационного сигнала. Эта опорная точка выбирается произвольно, но является одной и той же для всех измерений. В этой точке постоянно установлен второй датчик, показания которого регистрируются синхронно с основным измерительным датчиком, перемещаемым по фундаменту.
Анализ фазы контурной вибрации, регистрируемой на перемещаемом датчике, может позволить достаточно просто и точно обнаружить точку ослабления или место прохождения трещины в фундаменте. Это видно как по скачку общего уровня вибрации, так и по моменту изменения фазы основной гармоники вибросигнала скачком на 180°, которое всегда происходит в таких «пограничных» точках.
Спектр вибрационного сигнала при общем механическом ослаблении фундамента достаточно прост, обычно в нем присутствует только первая гармоника вибросигнала, наведенная от небаланса вращающегося ротора, всегда имеющего место в практике, или иного дефекта. Амплитуда этой гармоники бывает очень значительной. Здесь необходимо обязательно уточнить, что речь пока идет об измерении вибрации опорных подшипников контролируемого агрегата.
Если в агрегате с механическим ослаблением фундамента будет расцентровка, т. е. она будет возбуждать вибрации агрегата, то в спектре вибрации на фундаменте будут присутствовать все характерные признаки расцентровки. Для примера на рис. 3.3.3.3. приведен такой спектр. Нам кажется, что этот спектр не нуждается в каких-либо пояснениях. Все характерные гармоники расцентровки пропорционально усилены дефектом фундамента.
Очень характерным параметром для диагностики общего состояния фундамента, диагностики дефектов в нем, является расчет отношения общего уровня вибрации, замеренного непосредственно на контролируемом опорном подшипнике к аналогичному параметру вибрации, замеренному непосредственно на фундаменте. Желательно, чтобы замер вибрации на фундаменте производился в непосредственной близости от места крепления к нему контролируемого элемента конструкции оборудования.
На рисунке 3.3.3.4. приведены характерные точки, в которых необходимо замерять вибрацию для того, чтобы оценить качество крепления агрегата (опорных подшипников) к фундаменту, а также определить качественное состояние самого фундамента.
Порядок проведения измерений общего уровня вибрации для оценки состояния фундамента достаточно прост. На первом этапе анализа обычно измеряется СКЗ виброскорости вибрации в вертикальном направлении во всех трех точках, показанных на рисунке. Среднюю точку, показанную на рисунке на лапе стойки опорного фундамента, можно на первом этапе диагностики пропустить, если не планируется определять качество крепления агрегата к подшипнику.
Далее, по итогам выполненных измерений, рассчитываются три коэффициента, как отношение уровней вибрации в разных точках друг к другу:
- Вибрация на опорном подшипнике к вибрации на лапе стойки подшипника.
- Вибрация на лапе к вибрации на фундаменте.
- Вибрация на опорном подшипнике к вибрации на фундаменте.
Из этих расчетных коэффициентов наиболее важным является третий, определяющийся через отношение СКЗ вибрации на опорном подшипнике, измеренной в вертикальном направлении, и аналогично измеренной на фундаменте агрегата, рядом с лапой подшипниковой стойки. Именно этот коэффициент позволяет определить два основных параметра состояния фундамента в агрегате. Это качество крепления (механизмов) агрегата к фундаменту, и техническое состояние самого фундамента.
Значение этого коэффициента не должно очень сильно различаться, и численно должно быть равно примерно двум. Если такое соотношение вибраций примерно соблюдается под всеми подшипниками, значит очевидных проблем с качеством фундамента, под данным агрегатом, нет.
Данная автоматизированная диагностика состояния фундаментов на основании измерения СКЗ виброскорости на подшипниках и на фундаменте, в трех направлениях, реализована в программном обеспечении «Аврора». Достоверность такой диагностики достаточно высока, и практически всегда приемлема для оценки состояния вращающихся агрегатов с фундаментами.
В практике достаточно часто ослабление фундамента приводит к возникновению низкочастотных вибраций с частотой меньше 10 Гц, иногда даже с частотой в доли герц. Обычно они вызываются трещинами в монолитных фундаментах или ослаблениями в сборных фундаментах. Вопрос анализа таких вибраций является отдельным и рассматривать его в данном методическом руководстве мы не будем. Это «штучный» диагностический продукт, «производимый» очень квалифицированным персоналом с использованием специализированной многоканальной измерительной аппаратурой.
3.3.3.2. Ослабление крепления агрегата к фундаменту
Это достаточно часто встречающаяся в практике причина повышенной вибрации оборудования, вызываемая дефектами крепления или же механическими ослаблениями самих элементов крепления агрегата к фундаменту, отрывом анкеров и т. д. Варианты механического ослабления крепления могут быть различными и определяются конструктивными особенностями крепежных деталей.
Частично диагностику такого дефекта мы затронули чуть выше при определении коэффициентов состояния фундамента. Но там, в качестве диагностического параметра мы использовали СКЗ виброскорости. В данном разделе мы рассмотрим возможности диагностики крепления агрегата к фундаменту, основанной на анализе спектров вибросигналов.
На практике механическое ослабление крепления агрегата к фундаменту обычно вызывается потерей различных центрующих прокладок, ослаблением крепежных болтов, отрывом крепежных анкеров, трещинами в сварных соединениях рам, стоек подшипников. При раздельном креплении статоров и роторов крупных электрических машин механическое ослабление крепления возможно, как для подшипников, так и непосредственно для самих статоров. Конечно читатель понимает, что это не самый полный перечень возможных причин возникновения этого дефекта.
Очень часто в практике бывает так, что дефект крепления оборудования к фундаменту существует уже давно, но значительно проявляться и оказывать влияние на работу агрегата стал только в последнее время. Причину такой картины вибрационного проявления дефекта мы достаточно подробно рассмотрели выше, разделив все дефекты на два типа, в зависимости от их способности самостоятельно генерировать динамические усилия, повышающие вибрации агрегата.
На спектре вибрации агрегата с таким дефектом будет хотя бы одна характерная гармоника с частотой 0,5 от оборотной частоты ротора, которой нет при чистой расцентровке. По амплитуде она может достигать примерно половины или одной трети от максимального пика на спектре, обычно от первой оборотной гармоники ротора.
Для разделения дефекта крепления к фундаменту с расцентровкой следует так же всегда помнить, что вся характерная вибрация от такого дефекта фундамента сосредоточена только в вертикальном направлении. Кроме того, следует помнить, что при расцентровке такая картина имеет место с двух сторон муфты, а при ослаблении крепления к фундаменту она чаще всего имеет место только в точках, в которых есть ослабление крепления.
Совсем просто говоря, можно утверждать, что дробная гармоника с кратностью 0,5 появляется в результате своеобразного эффекта «подпрыгивания одной ноги агрегата» на фундаменте.
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.
Vibro Vision-2
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.
Внутренний и внешний датчикВиброметры 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
Приборы для измерения вибрации
Вибро-Центр
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:
-
– 2-канальный анализатор вибрации с балансировкой – универсальный 4-канальный регистратор и анализатор вибросигналов, балансировка роторов – 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.
Как выбрать прибор для измерения вибрации
Измерение вибрации – метод диагностики оборудования и конструкций, например станков, вентиляторов, котлов, трубопроводов и так далее. Из этой статьи вы узнаете, какие приборы применяются для виброметрии и какой инструмент лучше использовать в разных ситуациях.
Зачем измерять вибрацию
По уровню вибрации можно диагностировать состояние оборудования или конструкции. Если параметры вибрации отличаются от нормы, прибор нуждается в ремонте, наладке или изменении условий эксплуатации.
Вибрацию измеряют по трем параметрам: виброускорению, виброскорости и виброперемещению.
Виброускорение
Виброускорение характеризует состояние внутренних деталей оборудования, которые вызывают вибрации. Например, по виброускорению можно судить о состоянии ротора турбины или подшипников. Виброускорение измеряется в мм/сек2.
Виброскорость
Виброскорость – скорость перемещения контрольной точки вдоль оси измерения. По этому параметру судят о воздействии вибрации на опоры оборудования. Виброскорость измеряется в мм/сек.
Виброперемещение
Виброперемещение определяет границы смещения контрольной точки из-за вибрации. Измеряется в микрометрах или миллиметрах, показывает расстояние между пиками смещения контрольной точки.
Полученные с помощью виброметра или виброанализатора показатели виброускорения, виброскорости и виброперемещения сравниваются с табличными значениями. По отклонению показателей от нормы специалист определяет состояние оборудования.
Измерения проводятся в трех направлениях: поперечном, осевом и вертикальном. Превышение нормы вибрации в поперечном направлении говорит о дисбалансе оборудования. Превышение нормы в осевом направлении говорит о расцентровке оборудования. Повышенная вертикальная вибрация говорит о выходе из строя опор или фундамента.
Какими приборами можно измерить вибрацию
Вибрацию можно измерить с помощью виброметров и виброанализаторов. Особенности этих приборов рассмотрены ниже.
Что такое виброметр
Виброметр – прибор для измерения виброскорости. Современные цифровые виброметры могут измерять виброускорение и виброперемещение.
Виброметры оснащаются пьезоэлектрическими датчиками, которые во время измерения прикрепляются к оборудованию. Для измерения вибрации специалист выбирает режим виброскорости, виброускорения или виброперемещения, включает прибор и сохраняет полученные данные в памяти или записывает в журнал измерений.
Также виброметры поддерживают режим высокочастотного измерения вибрации. Он позволяет судить о состоянии подшипников оборудования.
Читайте также: