Многомерная вибрационная диагностика вращающихся узлов машинных комплексов

Внедрение: 2012 г.

Разработчики из Физико-механического института им. Г.В. Карпенко НАН Украины решили задачу системной интеграции модуля E‑440 (выпускаемый сегодня сертфицированный аналог E14‑440) в вибрационно-диагностическую систему ВЕКТОР (рисунок 1) [1].

Мобильная система для отбора и обработки многомерных сигналов вращающихся механизмов ВЕКТОР предназначена для выявления и предупреждения аварийных ситуаций на турбогенераторах, нефтеперекачивающих станциях, бурильных установках, диагностики тел вращения, электродвигателей, газоперекачивающих агрегатов, портальных кранов, электрогенерирующих установок и т.п.

Система дает возможность использовать электронные одно- и трехмерные (векторные) датчики виброускорения ДВ1‑70 и ДВ3‑70 на основе сенсора ADXL001‑70 фирмы Analog Devices, датчики виброускорения фирмы Bruel & Kjaer. В ней есть канал синхронизации (необходимый, например, для балансировки валов или нахождения местоположения дефекта), микрофонные входы для измерений интенсивности шума в производственных помещениях (промышленная санитария) и для определения мест утечек жидкостей из подземных трубопроводов.

Система состоит из следующих основных узлов:

• пьезокерамических датчиков виброускорения;
• электронных датчиков виброускорения;
• преобразователя заряда;
• аналогового коммутатора;
• каналов основного усиления и формирования АЧХ системы;
• канала синхронизации сбора сигналов;
• канала для подключения эталонного или других промышленных датчиков вибрации фирмы Bruel & Kjaer конструкции Delta Tron;
• модуля Е‑440 от L‑Сard;
• блока питания системы;
• персонального компьютера.

Рисунок 1. Общий вид системы ВЕКТОР.

Авторы отмечают, что система ВЕКТОР отличается от существующих тем, что:

• позволяет одновременно измерять вибрационные колебания во многих точках по трем координатам (осевой, горизонтальной и вертикальной);
• в системе использованы парафазные линии приема-передачи, что минимизирует влияние сигналов от возможных мощных помех, а это в свою очередь позволяет оператору работать с системой ВЕКТОР на расстоянии до 100 м от объекта;
• позволяет выявлять дефекты вращающихся механизмов на ранних стадиях зарождения, используя взаимный анализ детерминированной и случайной составляющих вибрационных сигналов, полученных с разных каналов записи;
• использует методы статистического оценивания вероятностных характеристик вибрационных сигналов на основе теории периодически нестационарных процессов, что позволяет определять глубину модуляций, которые присутствуют в сигнале, и оценивать остаточный ресурс механизмов длительной эксплуатации.  

На рисунке 2 для примера показаны графики оценок корреляционных функций стационарных приближений сигналов, отобранных в различных точках подшипникового узла [2]. 

Рисунок 2. Оценки корреляционных функций случайной составляющей вибрационного сигнала подшипникового узла, измеренного под углом 135° (слева) и под углом 0° (справа).

В системе реализована запись вибрационных колебаний в нескольких точках одновременно. Используются для выявления дефектов такие совместные характеристики, которые не чувствительны к повороту системы координат (рисунок 3).

Рисунок 3. Исследование инвариантов вибрационных сигналов на стенде: а) – расположение преобразователей вибрации; б) – кривая, которая соответствует первой гармонической составляющей математического ожидания; в) – первый корреляционный инвариант.

С целью снижения простоев во время технического обслуживания и определения технического состояния разработана методика и проведена диагностика редуктора привода магистрального конвейера неразрушающими методами контроля. Отбор вибрационных сигналов от редукторов магистральных конвейеров порта "Южный" (Одесская обл.) осуществлялся с помощью вибрационной системы ВЕКТОР (рисунок 4). 

Рисунок 4. Процесс отбора вибрационных сигналов системой ВЕКТОР: места крепления преобразователей (слева); дисперсии нестационарных составляющих в полярной системе координат (справа).

Источник:

1. Вібраційна діагностична система "ВЕКТОР": [Електронний ресурс] // Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України. Львів. URL: http://www.ipm.lviv.ua/rozrobky.php?&id=r3. (Дата звернення: 20.03.2018).
2. Яворський І.М., Юзефович Р.М., Кравець І.Б., Мацько І.Й., Стецько І.Г.. Інформаційно-вимірювальна система для багатовимірної вібраційної діагностики // Проблемы машиностроения. – 2013. – Т. 16, № 3. – С. 45‑50.

Разработчик: Физико-механический институт им. Г.В. Карпенко НAH Украины