Вибрационная диагностика

Вибрационная диагностика — метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, либо создаваемой работающим оборудованием, либо являющейся вторичной вибрацией, обусловленной структурой исследуемого объекта.

Вибрационная диагностика, как и другие методы технической диагностики, решает задачи поиска неисправностей и оценки технического состояния исследуемого объекта.

Диагностические параметры

При вибрационной диагностике как правило исследуются временной сигнал или спектр вибрации того или иного оборудования. Также применяется кепстральный анализ (кепстр — анаграмма слова спектр).

При вибрационной диагностике анализируются виброскорость, виброперемещение, виброускорение.

В качестве диагностических параметров могут выступать следующие:

ПИК — максимальное значение сигнала на рассматриваемом интервале времени;
СКЗ — среднее квадратическое значение (действующее значение) сигнала для рассматриваемой полосы частот;
ПИК-фактор — отношение параметра ПИК к СКЗ;
ПИК-ПИК — (Размах) разница между максимальным и минимальным значением сигнала на рассматриваемом интервале времени;
SPM - метод ударных импульсов, основанный на использовании специального датчика с резонансной частотой 32 кГц и алгоритма обработки ударных волн малой энергии, генерируемых подшипниками качения вследствие соударений и изменений давления в зоне качения этих подшипников (Эдвин Сёхль, SPM Instrument, Швеция, 1968 г.);
EVAM – Аббревиатура EVAM является сокращением от "Evaluated Vibration Analysis Method", что в переводе означает "Метод анализа вибрации с оценкой состояния". Метод EVAM® объединяет в себе различные общепризнанные методики анализа вибросигналов вместе с программными средствами практической оценки состояния оборудования на основе результатов такого анализа. Поддерживается программно и аппаратно, как и метод SPM, оборудованием и ПО производства фирмы SPM Instrument AB^[англ.] (Швеция)
SPM-M: пик-фактор на резонансной частоте акселерометра (ООО Бифор) (1980 г.)
RPF: пик-фактор высших частот вибрации механизмов (1982 г.)
VСС – контроль степени кондиции смазки (1995 г.)
ARP: распределение амплитуд импульсов сухого трения в узлах машин (2001 г.)
Entropy – вибрационно-энтропийная оценка состояния узлов машин (2002 г.)

Из датчиков вибрации наиболее часто применяются акселерометры (вибропреобразователи ускорения) пьезоэлектрические датчики.

Применение метода

Наибольшее развитие метод получил при диагностировании подшипников качения. Также вибрационный метод успешно применяется при виброиспытании изделий и диагностике колёсно-редукторных блоков на железнодорожном транспорте.

Заслуживают внимания виброакустические методы поиска утечек газа и в гидрооборудовании. Суть этих методов заключается в следующем: жидкость или газ, дросселируя через щели и зазоры, создаёт турбулентность, сопровождающуюся пульсациями давления, и, как следствие, в спектре вибраций и шума появляются гармоники соответствующих частот. Анализируя амплитуду этих гармоник, можно судить о наличии (отсутствии) течей.

Интенсивное развитие метода в последние годы связано с удешевлением электронных вычислительных средств и упрощением анализа вибрационных сигналов.

Преимущества

метод позволяет находить скрытые дефекты;
метод, как правило, не требует сборки-разборки оборудования;
малое время диагностирования;
возможность обнаружения неисправностей на этапе их зарождения.
снижение ожидаемого риска возникновения аварийной ситуации при эксплуатации оборудования.

Недостатки

особые требования к способу крепления датчика вибрации;
зависимость параметров вибрации от большого количества факторов и сложность выделения вибрационного сигнала обусловленного наличием неисправности, что требует глубокого применения методов корреляционного и регрессионного анализа.
точность диагностирования в большинстве случаев зависит от числа сглаженных (осреднённых) параметров, например числа оценок SPM.

См. также

Неразрушающий контроль

Литература

Пархоменко П. П. О технической диагностике. М: Знание, 1969,90 с.
Приборы и системы для измерения вибрации шума и удара. Справ. в 2 кн. под ред. В.В. Клюева. М: машиностроение, 1978, 844 с.
Вибрации в технике. Т. 5. Ред. совет: В. Н. Челомей и др. М: Машиностроение, 1981, 496 с.
Совершенствование методов контроля состояния подшипников качения в процессе эксплуатации М: Машиностроение//Вестник машиностроения, 1981, №8, стр. 33-35.
Куреж Г., Годе М. и Б&K. Анализ огибающей - эффективный метод диагностики подшипников качения. Брюль и Къер, брошюра ВО-0319-11, 1991.
Барков А. В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: Учеб. пособие / Барков А. В., Баркова Н. А., Азовцев А. Ю. — СПб., 2000. — 158 с.
В. В. Петрухин, С. В. Петрухин. Основы вибродиагностики и средства измерения вибрации. Гриф УМО ВУЗов РФ. — М.:Инфра-Инженерия, 2010. — 176 с. — ISBN 978-5-9729-0026-8
Гольдин, А. С. Вибрация роторных машин. — М. : Машиностроение, 2000. — С. 344. — ISBN 5-217-02927-7.
Технические средства диагностирования: Справочник/В. В. Клюев, П. П. Пархоменко, В. Е. Абрамчук и др.; под общ. Ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1989. — 672 с.
Способ диагностирования остаточного ресурса подшипников качения: пат. по заявк. №96121171(054-055)\28 РФ, МПК G 01 M 13\04.
А. М. Ахтямов Теория идентификации краевых условий и её приложения. — М. : Физматлит, 2009.
ГОСТ Р 53565-2009. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. М.; Стандартинформ, 2010. Введен в действие с 01.01.2011 г.
В.Н. Костюков, А.П. Науменко. Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования: Учеб. пособие. Омск: Издательство ОмГТУ, 2002. - с.108
А.П. Науменко. Методология виброакустической диагностики поршневых машин: Вестник МГТУ. Специальный выпуск "Двигатели внутреннего сгорания", 2007. - с.85-93
Новая концепция возбуждения вибрации подшипников качения при наличии повреждений и дефектов М: Машиностроение//Вестник машиностроения, 2006, №6, стр.37-38.
Никитин Ю.Р. Диагностирование мехатронных систем: учеб. пособие / Ю. Р. Никитин, И. В. Абрамов. – Ижевск : Изд-во ИжГТУ, 2011. – 116 с.
Потеря А.А."Вибродиагностика технологического оборудования хлебопекарного производства"-Автореферат дисс. канд. техн. наук. М:МГУПП,2006.

Ссылки

Интегральная методика диагностики подшипников качения в процессе эксплуатации. М: Машиностроение//Вестник машиностроения, 2000, №6, стр.62-63.
Новый подход к спектральному анализу вибраций с автоматической оценкой состояния вращающихся деталей машин. М: Машиностроение//Вестник машиностроения, 2009, №8, стр. 91-93
Захаров С.И. Формирование акустических сигналов машин для цифровой обработки результатов испытаний и диагностики. М: Машиностроение//Вестник машиностроения, 2009, №12, стр.88-90.
Сенсор виброакустики и вибродиагностики изделий: пат №95116U1, МПК G 01 H 1/08
Русов В. А. Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам. - Пермь, 2012.