Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Часть 2

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Задача Описать три различных типа датчиков Определить подходящий датчик Обзор правильных методов сбора данных Объяснить, как определить плохие данные

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Типы датчиков В промышленности используется ряд датчиков. Наиболее распространенные датчики считывают или перемещение, или ускорение, или скорость. Хотя эти три типа датчиков различаются по своим характеристикам, каждый из них работает на преобразование механической энергии в электрический сигнал. Как только датчик преобразует сигнал, он должен воспроизвести точные показания в его типе единиц.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Датчик перемещения / Проксиметр Датчик перемещения измеряет фактическое движение вала относительно места крепления преобразователя. Подшипник скольжения наиболее применим для таких бесконтактных датчиков.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Датчик перемещения Датчик перемещения при подаче электроэнергии на его конец генерирует магнитное поле. Вибрируя, вал проходит через магнитное поле генерируя электрический сигнал, пропорциональный вибрации вала. Типичная чувствительность зонда 200 мВ/мил* при напряжении для зазора в пределах половины питающего напряжения. *Метрическая чувствительность 8 мВ/мкм

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Датчик перемещения Преимущества Измеряет движение вращающегося вала относительно кончика датчика; идеально подходит для машин с подшипниками скольжения. Очень полезен, когда только небольшая вибрация передается на корпус машины. Недостатки Требует постоянной установки, что подчас связано с трудностями или невозможностью монтажа. Частотная характеристика линейна от DC до 1000 Гц. Требует электрического питания и на формирование сигнала влияют броски напряжения.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сейсмический датчик скорости Сейсмические датчики скорости обычно используются в балансировочных стендах и в контрольно измерительных точках. Выходной сигнал пропорционален скорости движения поверхности. Это электромеханическое устройство, которое чувствительно к вибрации у основания датчика. Постоянный магнит перемещается под воздействием вибрации. Магнит пересекает линии магнитного потока между ним и катушкой, генерируя электрический сигнал, пропорциональный скорости вибрации. Типичный датчик скорости формирует выходной сигнал с чувствительностью 500 милливольт на дюйм/с.

Сейсмический датчик скорости Преимущества Среди всех типов преобразователей имеет соотношение сигнал-воздействие самое близкое к соотношению один к одному Превосходное соотношение сигнал-шум Не требует внешнего источника питания Очень прочная конструкция Недостатки Очень большой размер Обычно тяжелый Частотный диапазон ограничен полосой примерно 10 Гц – 2000 Гц. Чрезмерные внешние температуры влияют на линейность сигнала Дорог по сравнению с другими типами датчиков Внешнее магнитное поле может влиять на электрический сигнал Износ и колебания температуры могут вызвать частые изменения в калибровке

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Акселерометры и пьезодатчики скорости Эти преобразователи создают электрический заряд, пропорциональный ускорению, благодаря предварительному нагружению пьезокристалла. Если большое усилие действует с небольшим перемещением или скоростью (например, шестерни), ускорение дает лучшее соответствие вибрационному измерению силы. Ускорение определяет как быстро скорость вибрации изменяется за определенный период времени.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Акселерометры и пьезодатчики скорости Преимущества Обладают широким диапазоном частот приблизительно от 1 Гц до 30 к Гц и выше в зависимости от способа крепления Очень прочные, небольшие, легкие Не требуют внешних устройств формирования сигнала (датчики типа ICP (Integrated Circuit Piezoelectric)) Легко монтируются с помощью шпилек или клея; для периодических измерений также используется магнитное крепление Недостатки Дает очень плохой отклик сигнала при использовании ручного зонда при измерении на высокочастотных компонентах Ограниченное соотношение сигнал-шум Требует двойного интегрирования для расчета всех параметров вибрации

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Монтажная чувствительность акселерометров Каждый акселерометр имеет различные характеристики в зависимости от техники его крепления при сборе данных. На последующих слайдах показаны графики фактических частотных характеристик акселерометров и методы крепления датчиков.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Крепление на шпильку Эти спектральные данные получены от акселерометра, закрепленного на шпильку на гладкой поверхности. Это крепление обеспечивает линейную характеристику примерно до Гц.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Крепление на защелку Quick Lock Эти спектральные данные получены от акселерометра, установленного на защелку Quick Lock модели CSI 910 и 911. Линейность характеристики преобразователя соблюдается примерно до Гц.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Крепление с помощью редкоземельного магнита Эти спектральные данные получены от акселерометра, закрепленного с помощью редкоземельного магнита CSI модели 905 диаметром 1 дюйм. Линейная характеристика датчика идет примерно до 7000 Гц.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Крепление на супер магнит Эти спектральные данные демонстрируют линейную характеристику датчика примерно до 3000 Гц. Датчик был закреплен с помощью супер магнита CSI модели 906 на закругленной поверхности. Это большой квадратный 2-х полюсный магнит.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Ручное крепление акселерометра с помощью 2-дюймового щупа Эти данные получены от удерживаемого рукой акселерометра CSI модели 310 на 2-дюймовом стальном щупе. Характеристика датчика линейна примерно до 800 Гц. Для высокооборотного оборудования эта Fмакс неприемлема. Также модель 310 трудно удерживать с постоянным усилием прижима и перпендикулярно валу во время сбора данных. Используйте модель 310 в том случае если это единственно возможный путь измерения.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Ручное крепление акселерометра с помощью 8,5-дюймового щупа Эти данные получены от удерживаемого рукой акселерометра CSI модели 310 на 8,5-дюймовом стальном щупе. Характеристика датчика линейна примерно до 500 Гц. Для высокооборотного оборудования эта Fмакс совершенно неприемлема. Здесь даже труднее, чем с 2-дюймовым щупом, удерживать датчик с постоянным прижимом и перпендикулярно валу при сборе данных.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Где и сколько точек нужно измерить? Точки измерений должны быть выбраны на машине там, где вибрация вала имеет наиболее прямой путь передачи на корпус. Они расположены обычно на подшипниках машины. Общее число точек измерения зависит от размеров машины, количества вращающихся валов или движущихся компонентов, скорости вращения вала и типов соединения.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Например, на показанном насосе с прямым приводом от двигателя требуется пять точек на двигателе и пять точек на насосе, плюс точки PeakVue для каждого подшипника. Чтобы избежать путаницы в процессе анализа, точки измерения должны быть определены в последовательном порядке от машины к машине.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Общепринятая идентификация точек измерения показана на рисунке. После выбора точек измерения, неисправ-ности каждого вращающегося вала, представляющие интерес, могут быть приоритетными. MOH Двигатель Наружный Горизонтальный MOP Двигатель Наружный Горизонтальный PeakVue MOV Двигатель Наружный Вертикальный MIH Двигатель Внутренний Горизонтальный MIP Двигатель Внутренний Горизонтальный PeakVue MIV Двигатель Внутренний Вертикальный MIA Двигатель Внутренний Осевой PIH Насос Внутренний Горизонтальный PIP Насос Внутренний Горизонтальный PeakVue PIV Насос Внутренний Вертикальный PIA Насос Внутренний Осевой POH Насос Наружный Горизонтальный POP Насос Наружный Горизонтальный PeakVue POV Насос Наружный Вертикальный

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Селекция дефектов вала Для подтверждения в собранных данных обнаруженных дефектов каждого вала, представляющих интерес, заранее формируется список потенциальных неисправностей. Приоритетным в этом списке будет выбор надлежащего датчика для измерения в нужном диапазоне частот и правильных единиц измерения амплитуды. Здесь показана таблица потенциальных дефектов электродвигателя. Точки измерения Потенциаль- ный дефект Приоритет Точки на электродвига- теле Подшипники 1 Балансировка 2 Соосность 3 Стержни ротора 4 Статорные обмотки 5

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Определение частотного диапазона Способность обнаруживать дефекты подшипников является самым высоким рейтингом в ряду обнаружения дефектов данного мотора. Тип подшипника в двигателе должен быть известен для назначения Fмакс в точке измерения. Обычно выбирают порядков скорости вращения для подшипника качения и 15 порядков для подшипника скольжения. Большее значение Fмакс может потребоваться для обнаружения дефектов электродвигателя. Выбор единиц измерения Для большинства промышленного оборудования в качестве единицы измерения выбирают скорость. Ускорение может быть использовано, чтобы выделить высокие частоты, а перемещение для акцентирования низких частот. Выбор датчика Выбранный диапазон частот для мониторинга машины определяется тем, какой используется тип датчика вибрации. Каждый датчик имеет ограничения в его верхнем и нижнем пределе частот. Обратитесь к производителю акселерометра, какие диапазоны частот и чувствительности доступны. Обычно чувствительность акселерометра 100 mV/g, а другие чувствительности необходимы для различных приложений.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Шаг 1 Перейдите к надлежащей машине и точке измерения в устройстве сбора данных. Шаг 2 Убедитесь, что машина работает. Просто то, что вибрацию можно почувствовать или измерить на машине не обязательно означает, что машина работает. Всегда должно быть сделано визуальное подтверждение того, что машина действительно работает. Шаг 3 Установите датчик в соответствующем месте измерения на машине. Убедитесь, что точка измерения чистая и что она безопасно доступна.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Шаг 4 Начните фактический сбор данных, нажав соответствующую кнопку на сборщике данных. Если машина с постоянной скоростью, сборщик данных начнет сбор и обработку данных. Если машина с переменной скоростью и/или с переменной нагрузкой, то эти параметры должны быть измерены до начала сбора данных. *Примечание – Однако, в процессе сбора данных аналитик должен всегда наблюдать за временым сигналом для обеспечения согласования сигнала вибрации всему процессу измерения.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Шаг 5 Проверьте общий уровень и значения параметров возможных проблем в оборудовании. Если общий уровень в норме и никакие параметры не находятся в тревоге, на экране CSI 2130 появится надпись "OK". Проделайте все предыдущие шаги, пока не будут сохраннены все измерения в маршруте. Если один или несколько параметров в тревоге, дважды проверьте, что данные хорошие и обратите внимание на сигналы тревоги. Кроме того, следует отметить любые наблюдаемые на данный момент дефекты. Визуальные наблюдения могут быть очень полезной подсказкой при попытке определить причину неприемлемой вибрации машины.

Сбор данных Рекомендации для повторяемости данных Точки измерений должны быть помечены на каждой части оборудования, чтобы гарантировать согласованность данных каждого измерения. Пометьте точки несмываемым маркером на корпусе машины по контуру датчика. Более капитальное решение – это приклеить стальные диски на оборудование в каждой точке измерения. Эти диски обеспечивают устойчивую поверхность для сбора данных и превосходную частотную характеристику датчика. Крепление датчика Метод магнитного крепления рекомендуется в большинстве случаев для сбора данных по маршруту. Для радиальных измерений всегда ориентируйте датчик по направлению к осевой линии вала. Располагайте датчик как можно ближе к горизонтальной или вертикальной плоскости.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Крепление датчика (Продолжение) Небольшой угол (+/- 10°) не сильно исказит данные, если вы устанавливаете датчик по направлению к осевой линии вала. Неправильно собранные данные могут привести к неверному анализу состояния оборудования. Информируйте того, кто анализирует данные, что некоторые из этих данных были неправильно собраны. При осевых измерениях всегда старайтесь разместить датчик как можно более параллельно валу.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Сбор данных Полезные советы Всегда будьте осторожны при сборе данных для предотвращения несчастных случаев. Сбор данных требует обхода всех областей вашего объекта и контроля множества различного типа оборудования. Никакие данные не стоят травмы. Выждите от трех до пяти секунд на время стабилизации показаний акселерометра после резкого контакта или удара при его установке. Используйте плоскую часть, чтобы охватить ребра охлаждения на двигателе. Кроме того, большинство электродвигателей имеют внешние кожухи вентиляторов, которые слабо структурно связаны с корпусом. Избегайте сбора данных с этих мест. Пометьте точки сбора данных на оборудовании для повторных измерений.

Плохие данные Во время сбора маршрутных данных, аналитик должен быть начеку и распознавать плохие данные. Хранимые плохие данные могут отрицательно повлиять на тренд данных и привести к неправильному анализу неисправности и/или неверным рекомендациям. Есть несколько распространенных ошибок, которые могут вызвать сбор плохих данных. Удар датчика (переносной датчик) – Удар датчика сказывается, когда начинают сбор данных сразу после установки датчика в точку измерения. Перед началом измерения необходимо дать успокоится вибрации, вызванной установкой датчика в точку измерения. Общие признаки удара датчика: аномально высокой общий уровень вибрации и субгармонические значения параметров, появление на экране анализатора сигнала в виде прямой линии и вид профиля лыжного склона в спектре. Удар датчика (стационарный датчик) – Удар датчика также случается при подключении стационарно установленного акселерометра. Он вызывается напряжением смещения анализа-тора, перегружающим датчик. Аналогично сбору данных переносным датчиком, необходимо выждать время на установление выходного напряжения перед нажатием клавиши сбора данных. Признаки удара стационарного датчика идентичны переносному датчику.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Плохие данные Неисправный кабель – Кабели акселерометров, используемых для сбора данных, как правило, либо внутренне закорачиваются либо обрываются по мере достижения конца своего срока службы. Проблема может возникать периодически и легко остается незамеченной. Признаками неисправного кабеля могут быть несоответствия в форме сигнала, профиль лыжного склона в спектре, и несовместимые значения в тренде. Колебания кабеля – Иногда даже вполне функциональ-ный кабель может влиять на данные вибрации. Обычно это ограничивается влиянием на показания при измерениях на машинах с очень низким уровнем вибрации или очень низкой скоростью вращения. Если данные меняются при колебаниях кабеля, необходимо предотвращать перемеще-ния кабеля во время сбора данных.

Сбор данных Наблюдения в процессе сбора данных Ряд замечаний, касающихся состояния машины, может быть получен в ходе мониторинга. Полевые наблюдения могут дать важную для аналитика информацию. Используйте блокнот наблюдений для заметок. Инспекция машины Обходная инспекция может дать некоторое представление об общем состоянии машины. Контролируемые машины могут быть обследованы на наличие трещин сварных швов, разрушение цементной заливки, ослабление или отсутствие болтов крепления, а также утечек в уплотнениях. Установленная аппаратура также дает ценную информа-цию о параметрах процесса. Снабженный этой информа-цией аналитик может соотнести параметры процесса и визуальные наблюдения с данными вибрации при постановке диагноза.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Набор параметров анализа (ПA) Набор ПA определяет то, как анализатор будет собирать и запоминать данные. Ключевым моментом является определение энергетических полос в спектре, содержащих значимые частоты. Здесь показан пример таких спектральных полос

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Помимо определения параметров маршрутного сбора данных, таких как Fмакс, длины сигнала, разрешения, режима усреднения и фильтрации, набор параметров также выполняет следующее: Определяет спектральные и временные тренды Ассоциирует амплитуды данных значениям тревог Создает границы вокруг определенных частот дефектов Может включать измерение ускорения в полосе высоких частот для раннего обнаружения дефектов Помогает сэкономить время в рутинной диагностической работе Набор параметров анализа (ПA)

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Пример набора параметров анализа Здесь показан набор параметров анализа. Обратите внимание, что на этом экране, определена Fмакс, а также спектральное разрешение (количество линий), усреднение, тип окна и другие параметры.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Заметьте, что каждый параметр назначается во второй части структуры набора параметров. Каждый показанный здесь параметр будет измерен, зарегистри-рован и отслежен в тенденции при каждом измерении по маршруту. Также для каждого измерения может быть назначен соответствующий набор пределов тревоги (AL), которому будет присвоен уровень предупреждения и неисправностей Пример набора параметров анализа

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Набор пределов тревог (AL) Наборы пределов тревог используются для назначе-ния уровней выбранных параметров предупрежде-ний и неисправностей. На данном рисунке, сплошными горизонтальными линиями показаны уровни параметров оповещения. Пунктирными горизонталь-ными линиями показаны уровни параметров неисправностей. Если общий уровень или дискретный пик в полосе превышает уровень тревоги, включается аварийная сигнализация.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Пример набора AL Это пример фактического набора тревог. Заметьте, что для каждого параметра назначаются не только уровни предупреждения и неисправности, но и Базовое соотношение (Br). Базовое соотношение сравнивает последнее записанное значение параметра со значением, хранящимся в качестве базового (обычно первое хранящееся значение). При этом, если новое значение в два раза превышает значение базовой величины, этот параметр будет отмечен сигнализацией Br.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection Амплитуды общего уровня Обратите внимание, что в приведенном выше наборе AL, первое значение - «Общий уровень». Значение Общего уровня всегда включается в каждую точку маршрута. Важно понимать, какой тип общего уровня измеряется, и что этот тип остается постоянным в построении тренда. Существует два типа Общего уровня – цифровой и аналоговый. Цифровой общий уровень Амплитуда вибрации рассчитывается исходя из спектра. Это значение общего уровня, которое ограничено в спектре фильтром низких частот, который назначается частотой Fмакс. Аналоговый общий уровень Амплитуда вибрации рассчитывается из временного сигнала. Полученные амплитудные данные не ограничены по частоте фильтрами, которые использует анализатор для построения спектра.

Basic Vibration Analysis Copyrighted Material / Duplication ProhibitedEMERSON Process Management – Educational Services Section 2 Data Collection ООО «Балтех» Россия, Санкт-Петербург, , ул. Чугунная, 40 Тел/Факс:(812) Internet: