ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.03.2020
Просмотров: 145
Скачиваний: 4
ВВЕДЕНИЕ
Одной из актуальных проблем современной техники является измерение параметров вибраций, ударов и шумов. Сегодня нельзя назвать практически ни одного объекта контроля или производственного процесса, который не испытывал бы воздействие вибрационных, ударных или акустических нагрузок. Исследования колебательных процессов представляют большой интерес для всех отраслей народного хозяйства — металлургии, энергетического машиностроения, ракетной техники и т. д. Тщательно контролируются вращающиеся или перемещающиеся в различных направлениях с большой скоростью узлы и механизмы крупных сооружений и агрегатов, такие, как электрогенераторы тепло и гидроэлектростанций, гребные винты кораблей, авиационные и ракетные двигатели и т. п., являющиеся источником возникновения интенсивных периодических и непериодических вибрационных процессов.
Особую опасность представляют известные умножения колебаний, возникающие на резонансных частотах упругих конструкций. Возникающие при вибрациях и ударах инерционные силы могут вызвать напряжения, превышающие предел прочности конструкции, или относительные перемещения деталей в недопустимых пределах. Под влиянием длительно действующих инерционных сил появляются усталостные разрушения материала: по данным США 60 — 80% поломок авиационной техники вызываются именно усталостными разрушениями материала конструкций. Из-за вибраций значительно снижается срок службы оборудования, ухудшается качество его работы. Например, вибрации металлорежущих станков не дают возможности получить высокое качество обрабатываемых поверхностей деталей, снижают точность их изготовления. Вредное воздействие на человека оказывает и шум, представляющий собой акустические колебания в воздушной среде. С другой стороны, хорошо известно и полезное использование вибраций в народном хозяйстве. Широко распространены вибромолоты, виброуплотнители и другие аналогичные механизмы в строительстве.
Вибрационные процессы могут служить также источником информации для диагностики машин и механизмов как средство раннего обнаружения их неисправности. Общеизвестны акустические приборы, определяющие дефекты, размеры и физико-механические свойства материалов и изделий без их разрушения. В медицине вибрации и акустические колебания используют для диагностики различных новообразований и болезней.
В последние годы все отчетливее проявляются основные различия между системами управления и контроля сложного энергетического оборудования, с одной стороны, и системами их диагностики, с другой стороны. Системы контроля, являющиеся прообразом и составной частью современных систем мониторинга, используют, как правило, простейшие способы измерения основных физических величин. Диагностические системы строятся с учетом необходимости получения наибольшего объема информации, содержащейся прежде всего в сигналах вибрации и шума. Именно поэтому для систем диагностики широко используются новые информационные технологии, часто основанные на более сложных методах измерения и анализа сигналов.
Методы и средства оценки технического состояния машин и энергетического оборудования развивались поэтапно. Сначала использовались средства контроля различных параметров, затем мониторинга, и, на последнем этапе, системы диагностики и прогноза технического состояния. Внедрение каждого последующего вида систем дает пользователю новые возможности для перехода на обслуживание машин и оборудования по фактическому состоянию.
Так, контроль дает информацию о величинах параметров и зонах их допустимого отклонения. При мониторинге появляется дополнительная информация о тенденциях изменения параметров во времени, которая может использоваться и для прогноза. Еще больший объем информации дает диагностирование, а именно, идентификацию места, вида и величины дефекта. Наиболее сложна задача прогноза развития дефекта, а не изменений контролируемых параметров, решение которой позволяет определить остаточный ресурс или прогнозируемый интервал безаварийной работы.
В настоящее время под термином мониторинг часто понимается решение всего комплекса процедур оценки состояния, но существующие системы, называемые системами мониторинга, далеко не всегда решают вопросы идентификации дефектов и прогноза их развития. Поэтому в дальнейшем под термином мониторинг следует понимать контроль основных параметров, выявление тенденций их изменений и прогноз развития контролируемых параметров, а под термином диагностика - идентификацию дефектов и прогноз их развития.
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.
Рисунок 1а)
Рисунок 1б)
Рисунок 1- Структура основных видов приборов для измерения и анализа сигналов вибрации и шума.
Далеко не всегда фильтр подключается к выходу датчика и выполняется в виде электронного устройства. Он может быть акустическим, как, например, резонатор или механическим, как, например, упругая прокладка, и устанавливаться перед датчиком. Различные приборы содержат разные комбинации этих трех типов устройств, в зависимости от того, с какой информационной технологией они используются. Структуры основных видов приборов для контроля и диагностики машин и оборудования по вибрации или шуму показаны на рисунке1.
Простейшими являются измеритель общего уровня вибрации (шума) и прибор для измерения пикфактора сигнала вибрации, т.е. регистратор ударных импульсов. Структура этих приборов показана на рисунок 1.а) и рисунок 1.б) соответственно. В измерителе общего уровня фильтр может отсутствовать, если нет специальных требований к полосе частот измеряемого сигнала. В измерителе пик фактора 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 пик фактора за счет того, что на высоких частотах стабильная во времени вибрация, являющаяся помехой и возбуждаемая силами трения в контролируемых узлах машины, минимальна.
