ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И АНАЛИЗИРУЮЩАЯ АППАРАТУРА

Составной частью информационной технологии на базе любого из методов обработки сигналов являются соответствующие средства измерения, анализа и передачи информации. В развитии технических средств для диагностических информационных технологий можно выделить три основных этапа.

Первый относится к начальным шагам в диагностике и, прежде всего виброакустической, когда средствами оценки технического состояния машин по их шуму или вибрации были органы чувств человека. Органы слуха способны воспринимать и анализировать акустические сигналы в звуковой области частот. Вибрация механизмов в этой области частот всегда является источником звука, а на низких частотах человек воспринимает ее контактным путем. Избирательность анализа вибрации можно обеспечить существующими сотни лет стетоскопами (слухачами). Все эти возможности человека всегда определяли преимущественное развитие диагностики по сигналам вибрации и шума до последних нескольких десятилетий.

Следующий этап определяется моментом создания виброакустических приборов для измерения вибрации и шума выше звукового диапазона частот и спектрального анализа виброакустических сигналов. Именно с появлением этих приборов в сороковые-пятидесятые годы нашего столетия начались интенсивные исследования по поиску методов анализа сигналов, специализированных для решения диагностических задач.

Основной проблемой при обнаружении вызываемых ими изменений в сигнале вибрации является разделение их с теми изменениями, которые происходят из-за флуктуаций нагрузки, частоты вращения, температуры узлов и других параметров машины и внешних условий. Эта проблема становится одной из первостепенных при решении задач диагностирования машин и оборудования.

Третий этап в создании технических средств диагностики стал следствием бурного развития компьютерных техники и технологий. Появление мощных персональных компьютеров дало также импульс для разработки новых информационных технологий на базе статистических методов распознавания образов, которые частично уже используются в задачах виброакустической диагностики машин. В основе всех средств измерения и анализа сигналов вибрации и шума лежат три типа устройств, выполняющих разные операции. Первый — датчик вибрации или микрофон, преобразующий колебания в электрический сигнал. Второй — фильтр, выделяющий компоненты сигнала в необходимой области частот. Третий — детектор, служащий для оценки амплитуды (мощности) выделенных компонент.

---

Простейшими являются измеритель общего уровня вибрации (шума) и прибор для измерения пикфактора сигнала вибрации, т.е. регистратор ударных импульсов. В измерителе общего уровня фильтр может отсутствовать, если нет специальных требований к полосе частот измеряемого сигнала. В измерителе пикфактора для простоты реализации обычно используется механический резонатор в виде металлического стержня с резонансом на частотах выше 25 кГц. Столь высокая частота резонанса, с одной стороны, снижает габариты резонатора, а с другой стороны, позволяет получить более высокую величину пикфактора за счет того, что на высоких частотах стабильная во времени вибрация, являющаяся помехой и возбуждаемая силами трения в контролируемых узлах машины, минимальна.







МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

На протяжении многих лет методы контроля и диагностирования машин и оборудования по любым видам диагностических сигналов основывались на сравнении величины сигнала или его составляющих с пороговыми значениями, разделяющими множества бездефектных и дефектных состояний. Системы контроля и диагностики, создаваемые на базе этих методов, обеспечивали выделение информативных составляющих из измеряемого сигнала и регистрацию моментов превышения ими пороговых значений. Любое превышение порогов регистрировалось как дефект, вид которого определялся по совокупности составляющих, превысивших заданные для каждой из них пороги.

По объему требуемой от оператора диагностической подготовки системы могут быть разделены на три группы.

• 
  Первая группа — профессиональные системы диагностики, в которых оператор самостоятельно выбирает информационную технологию и средства измерения.
  
• 
  Вторая группа — экспертные системы диагностики, включающие в себя экспертные программы, содержащие ответы на типовые запросы оператора, т.е. помогающие оператору принимать решение в определенных ситуациях.
  
• 
  Третья группа -системы автоматического диагностирования. Они строятся по методам, позволяющим автоматизировать постановку диагноза, формируя для оператора программу измерений, и не требуют от пользователя специальной подготовки. Время обучения оператора работе с такими диагностическими системами не превышает двух-трех дней.
  

---

Итак, методы диагностирования машин и их узлов по вибрации и шуму следует классифицировать с учетом требований к глубине их интегрирования в методы мониторизации и с учетом задач, стоящих перед пользователем системы диагностики. Но не менее важными являются требования к проведению диагностических измерений и к глубине получаемого по этим измерениям диагноза.

Учет перечисленных требований позволяет разделить существующие методы диагностирования на следующие группы:

• 
  Методы диагностирования качества сборки машин.
  

Они применяются в процессе и непосредственно после завершения регламентного обслуживания машин и, в частности, при выполнении работ по балансировке машин на месте их установки. Эти методы не требуют получения никакой информации от систем мониторизации и рассчитаны на использование либо в переносных системах диагностики, либо на стендах выходного контроля продукции.

• 
  Методы диагностирования по результатам мониторинга состояния машин и оборудования.
  

Эти методы строятся на базе информационных технологий, используемых для мониторинга виброакустического состояния по ограниченному числу точек контроля. Как правило, они ориентированы на построение либо профессиональных, либо экспертных систем диагностики.

• 
  Методы совместного мониторинга и диагностирования машин и оборудования.
  

Эти методы широко используются в стационарных системах мониторинга и диагностики, обеспечивая более высокую достоверность диагноза, чем предыдущие группы методов. Положительный результат достигается прежде всего за счет увеличения числа точек контроля вибрации (шума).

• 
  Методы диагностирования и прогнозирования по периодическим измерениям вибрации (шума).
  

Большинство развивающихся в узлах машин дефектов начинают оказывать влияние на вибрацию и шум за много месяцев до наступления предаварийной ситуации. Исключение составляют лишь некоторые из дефектов изготовления и дефектов, появляющихся в результате нарушения правил эксплуатации машины.

---

• 
  Методы диагностирования и прогнозирования по периодическим измерениям вибрации (шума) также строятся на различных сочетаниях рассмотренных ранее информационных технологий и обычно рассчитаны на использование квалифицированными экспертами. Наибольших результатов можно достичь с помощью методов, построенных на базе совокупности информационных спектральной технологии и технологии огибающей.
  

Наиболее популярными и наиболее сложными являются методы диагностирования и прогнозирования по одноразовым измерениям вибрации (шума). Строятся они на основе различного сочетания рассмотренных информационных технологий, и в большинстве своем могут использоваться только квалифицированными экспертами. Отличительной особенностью этих методов является диагностирование машины по узлам или даже по отдельным элементам, если последние являются источниками колебаний. Наибольшая эффективность достигается в том случае, если эксперты максимально используют возможности спектральной информационной технологии и технологии огибающей.
ОБЪЕКТЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Основные методы виброакустической диагностики рассчитаны на обнаружение зарождающихся дефектов в элементах и узлах машин и оборудования. Обнаруживаемые дефекты по характеру влияния на вибрацию и шум объекта диагностирования могут быть разделены на три основные группы.

К первой относятся дефекты, появление которых изменяет характеристики колебательных сил, являющихся причиной возникновения вибрации и шума.

Во вторую группу объединяются дефекты, которые не меняют характеристики колебательных сил, а изменяют механические свойства узлов, в которых они действуют.

К третьей группе относятся дефекты, приводящие к изменению механических свойств узлов и конструкции, по которым распространяется вибрация.

Методы функциональной диагностики позволяют эффективно обнаруживать дефекты первой группы. Методы тестовой диагностики эффективнее всего работают при поиске дефектов третьей группы. Дефекты второй группы могут обнаруживаться методами как функциональной, так и тестовой диагностики. Если же дефекты имеют свойства первой и второй групп, то для их обнаружения, как правило, следует использовать методы функциональной диагностики.

И, наконец, дефекты всех трех групп на последних этапах своего развития оказывают существенное влияние на сигналы вибрации и (или) шума и поэтому могут быть обнаружены до момента возникновения аварийной ситуации системами мониторинга виброакустического состояния машин и оборудования.

---

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной практической работы мне удалось выяснить, что потенциальные возможности диагностических систем определяются выбором диагностического сигнала и информационной технологии. Сигнал вибрации содержит достаточную диагностическую информацию для того, чтобы с помощью современных информационных технологий обнаружить дефектный узел машины, определить вид и глубину дефекта и дать долгосрочный прогноз его развития.

Я узнала, что наиболее эффективные технические средства диагностики, как стационарные, так и переносные, строятся на базе компьютерной техники и технологии. Именно эти средства позволяют использовать все возможности таких перспективных методов получения информации, как спектральный анализ, анализ огибающей и статистическое распознавание состояний.

К перспективным методам диагностирования, в первую очередь, следует отнести быстро развивающиеся методы диагностирования и прогнозирования технического состояния узлов машин по одноразовым измерениям вибрации или шума.

Они могут эффективно использоваться не только переносными диагностическими системами, но и системами мониторинга с ограниченным числом стационарно установленных датчиков вибрации и шума.

Значительное расширение областей применения систем мониторинга и диагностики машин по сигналам вибрации и шума возможно при условии выпуска недорогих систем автоматического диагностирования, не требующих от пользователя диагностической подготовки. Опыт эксплуатации первых образцов таких систем в России подтвердил их высокую эффективность.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   Костюков В.Н., Науменко А.П. Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования Омск 2020 гг.
   
2. 
   Науменко А.П. Методология виброакустической диагностики поршневых машин / Вести. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Спец. вып. Сер. «Машиностроение». - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - С.
   
3. 
   Правила устройства и безопасной эксплуатации компрессорных установок с поршневыми компрессорами, работающими на взрывоопасных и вредных газах: ПБ 03-582-03: утв. Госгортехнадзором России 05.06.2003. - М.: ГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2003.
   
4. 
   Основы строительной механики двигателей внутреннего сгорания: учеб, пособие / Н.А. Иващенко, А.П. Науменко и др. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана
   
5. 
   Костюков В.Н. Синтез инвариантных диагностических признаков и моделей состояния агрегатов для целей диагностики // Омский науч. вести.
   

---

Смотрите также файлы

• Геометрическая прогрессия. Найдите.docx

• Сам раб по информат. 3.docx

• Сабаты таырыбы Санды тедіктер жне оларды асиеттері..docx

• В. А. Сухомлинский Вопросы здоровьесбережения подрастающего поколения в последние годы становятся актуальными для многих образовательных учреждений. К нарушению здоровья обучающихся приводит ряд проблем компьютеризация.doc

• Ароматические углеводороды. Гомологичный ряд. Изомерия. Номенклатура.docx