Понимание понятия скорости в анализе колебаний
Скорость — это скорость изменения перемещение по отношению ко времени — иными словами, мера того, насколько быстро насколько быстро движется вибрирующий компонент. Из трёх основных вибрация параметров — перемещения, виброскорости и ускорение — виброскорость является наиболее широко применяемым параметром для оценки общего состояния и интенсивность вибрации общеприменимых вращающихся машин в наиболее распространённом диагностическом диапазоне частот. По своему положению в этом трио она занимает среднюю позицию — как буквально, так и практически: один математический шаг от перемещения и один от ускорения.
1. Почему виброскорость является стандартным параметром оценки тяжести вибрации
Виброскорость стала основным параметром для контроля вибрации общего назначения по ряду взаимосвязанных причин:
- Наилучший индикатор разрушительной энергии: энергия, вызывающая усталостное разрушение машины, наиболее непосредственно связана с виброскоростью. Заданный уровень виброскорости соответствует достаточно постоянному уровню тяжести вибрации в широком диапазоне частот вращения и типов машин — именно поэтому нормы можно сформулировать один раз и применять универсально.
- “Плоская” амплитудно-частотная характеристика: в наиболее критичном диапазоне для диагностики машин — приблизительно от 10 Hz до 1 000 Hz, или от 600 до 60 000 CPM — виброскорость даёт наиболее сбалансированную картину. Она практически одинаково чувствительна к неисправностям на низких частотах, таким как дисбаланс и к неисправностям на более высоких частотах, таким как Перекос, что делает его отличным универсальным однозначным показателем.
- Основа международных стандартов: мировые стандарты вибрации машин — прежде всего ISO 20816, который пришёл на смену многолетнему ISO 10816, — используют СКО виброскорость в качестве основного параметра для допустимых значений и уровней тревоги по различным классам машин. Привычные границы зон A/B/C/D в ISO 20816-3 указаны в мм/с RMS.
2. Единицы измерения и измерение
Общие единицы
Виброскорость обычно выражается в одной из двух единиц:
- мм/с (миллиметры в секунду): единица СИ, применяемая в большинстве стран мира.
- дюймы в секунду (in/s): имперская единица, распространённая в США.
Скорость почти всегда измеряется и анализируется в виде СКО значения, поскольку RMS наилучшим образом отражает энергетическое содержание сигнала. Если вместо него указывается пиковое значение, оно должно быть чётко обозначено, так как пересчёт между ними предполагает синусоидальный сигнал; преобразователь единиц измерения вибрации выполняет вычисления и обеспечивает согласованность мм/с, дюйм/с и дБ.
Как это измеряется?
Виброскорость можно получить двумя основными способами:
- Непосредственно, с помощью датчика скорости: электродинамический датчик скорости формирует напряжение, прямо пропорциональное виброскорости. Эти надёжные датчики с подвижной катушкой были широко распространены, однако в настоящее время в значительной мере вытеснены акселерометрами.
- Путём интегрирования сигнала акселерометра: преобладающий метод на сегодняшний день. Надёжный акселерометр измеряет ускорение, а сборщик данных или система мониторинга электронным способом выполняет интеграция которое преобразует его в виброскорость. Это сочетает широкий частотный диапазон и долговечность акселерометра с диагностическими преимуществами параметра виброскорости.
3. Роль виброскорости в диагностике
Высокий общий уровень виброскорости свидетельствует о наличии проблемы в машине, но не указывает на её причину. Диагностический шаг — исследовать спектр скорости виброколебаний и определить, какие частоты обусловливают высокое суммарное значение:
- Высокая скорость при 1× об/мин (рабочая скорость) points to дисбаланс.
- Высокая скорость при 2× об/мин указывает на Перекос.
- Серия пиков скорости на оборотной частоте гармоники указывает на механические рыхлость.
Именно таков рабочий процесс переносного прибора. Портативный двухканальный анализатор, например Балансет-1А измеряет суммарную виброскорость на каждом подшипнике, затем разлагает её в спектр — и инженер может считать составляющие 1×, 2× и гармоники, а там, где причиной является дисбаланс, сразу перейти к его устранению в собственных подшипниках машины.
4. Виброскорость в сравнении с виброперемещением и виброускорением
Ни один параметр не является универсальным; каждый доминирует в определённом диапазоне частот:
- Смещение наиболее информативно при очень низкочастотном движении — траектории вала, смещениях конструкции и зазорах — и является естественным выбором для бесконтактный зонд измерения на подшипниках скольжения.
- Скорость охватывает широкую среднечастотную полосу, в которой сосредоточено большинство дефектов вращающегося оборудования, что делает его повседневным параметром оценки общей интенсивности вибрации.
- Ускорение наиболее информативно на очень высоких частотах, где оно выявляет ранние несущий и механизм дефекты, которые виброскорость недооценила бы.
Переходить между тремя параметрами можно путём интеграция (ускорение → скорость → перемещение) и дифференциация в обратном направлении. Тем не менее для получения «общей картины» динамического состояния машины в её нормальном рабочем диапазоне виброскорость по-прежнему остаётся наиболее ценным единственным параметром — а быстрым способом сопоставить показание с зонами ISO является таблица интенсивности вибрации.
