Система мониторизации состояния машинного оборудования на базе ЭВМ

Применение более сложной системы, расширяющей возможности портативного виброанализатора за счет использования возможностей ЭВМ по обработке и хранению данных, оправдано в программах мониторизации, охватывающих большое число машин, или в тех случаях, когда необходимо проведение мониторизации более организованным образом. Главный механик предприятия выносит решение об охватываемых программой мониторизации машинах и точках замера в зависимости от важности каждой машины для производственного процесса, стоимости ремонта и ее предыдущих поломок. Перед определением наилучшего для каждой контролируемой машины расположения точек замера и типа измерений проводится изучение механических колебаний данной машины с помощью портативного виброанализатора. Затем информация о машинах и точках замера закладывается в центральную ЭВМ, которая выстраивает содержащие последовательности операций планы, для каждой точки замера проводится определение и закладка в ЭВМ опорных спектров, предусмотренных для последующего сравнения с регистрируемыми спектрами механических колебаний. С помощью программного обеспечения многих современных систем этот процесс выполняется автоматически.

Сбор данных. Сбор данных может быть осуществлен любым членом бригады технического обслуживания. Необходимая информация по основам соответствующей теории приведена в данной брошюре. Оператор подсоединяет виброанализатор к ЭВМ и задает последовательность загрузки данных, определенную специалистом, ответственным за проведение технического обслуживания. При необходимости, позднее могут быть проведены дополнительные измерения, а также добавлены машины и новые точки замера.

С помощью ЭВМ осуществляется загрузка в виброанализатор всех опорных спектров, присущих учитываемому плану, и выдача на печатающее устройство или карманную ЭВМ (например, Рsion Оrganizer, Dimеx 2) перечня последовательности операций. Оператор отсоединяет виброанализатор от ЭВМ и, следуя перечню последовательности операций, выполняет новые измерения в каждой заданной точке замера. Виброанализатор автоматически вызывает исходные параметры и дает возможность сравнения новых спектров с опорными спектрами перед помещением результатов на хранение. Если машины работают при различных условиях, т.е. при различных нагрузках, скоростях, температуре, давлении и т.п., то осуществляется разделение спектров на классы, каждый из которых имеет свой опорный спектр. Это обеспечивает проведение сравнения регистрируемых спектров только со спектрами, зарегистрированными в тот период времени, когда машина работала при тех же условиях.

Интерпретация результатов. После окончания процесса измерений по плану оператор возвращается к ЭВМ и задает последовательность вывода накопленных результатов. Все данные помещаются на хранение на диск, что позволяет использовать их в последствие для сравнения спектров, анализа тенденций или построения трехмерных графиков. Если машина работает при различных условиях, указанных выше, могут быть использованы специальные графики тенденций для определения, например, того, как различные на грузки или температуры оказывают влияние на уровни механических колебаний машины.

Высоко универсальная система.Если в будущем возникает необходимость, часть или вся система может быть модифицирована в полностью автоматическую систему непрерывной мониторизации. Акселерометры могут быть стационарно закреплены на контролируемых машинах, а сигналы механических колебаний могут быть переданы непосредственно в диспетчерскую. С помощью программного обеспечения осуществляется сравнение регистрируемых в каждой из мерительной точке спектров с находящимися в запоминающем устройстве опорными спектрами с выдачей предупреждения на печатающее устройство при выявлении увеличенных уровней механических колебаний.

Система мониторизации на базе ЭВМ с использованием магнитофона. Другим методом выполнения крупномасштабных программ мониторизации состояния машинного оборудования является использование портативного магнитофона (аналогового или цифрового) для регистрации сигналов механических колебаний в каждой контрольной точке. Одним из основных преимуществ данного метода сбора данных является то, что сигналы механических колебаний хранятся на ленте и, следовательно, допускают самую различную последующую обработку для отыскания возможных неисправностей. Оператор, следуя перечню последовательности операций, проводит регистрацию отображающих механические колебания машины сигналов в каждой заданной точке. После этого магнитная лента возвращается в заводскую лабораторию, где записанные сигналы воспроизводятся и обрабатываются с помощью виброанализатора с управлением от ЭВМ.

С помощью ЭВМ и виброанализатора осуществляется преобразование сигналов во временной области в спектры с постоянной шириной полос. Эти спектры сравниваются с полученными ранее опорными спектрами с автоматической выдачей нужных предупреждений.

Важным условием того, чтобы сравнение спектров механических колебаний было справедливым, является необходимость работы машины при одинаковых условиях в момент определения сравниваемых спектров. Если между регистрацией двух спектров происходят небольшие изменения рабочей скорости машины, то все связанные с соответствующей частотой составляющие будут сдвинуты в направлении изменения рабочей скорости. Прямое сравнение таких спектров может привести к неправильным результатам. В идеальном случае в запоминающем устройстве должны находиться опорные спектры, соответствующие различным рабочим скоростям машины, но если между измерениями произошли лишь небольшие изменения скорости, то оказывается достаточным расширить частотные диапазоны опорных спектров настолько, чтобы они перекрыли соответствующие составляющие регистрируемых спектров.

Дополнительные методы диагностики. До сих пор не рассматривался эффективный метод диагностики, заключающийся в анализе огибающих и используемый именно для выявления дефектов подшипников качения. В результате возникновения дефектов в таких подшипниках создаются серии виброударов, которые периодически повторяются с частотой, зависящей от геометрических параметров подшипников. Различные частоты повторения характеризуют дефекты различных частей подшипников: внешней обоймы, внутренней обоймы, шарика или ролика и сепаратора. Частоты повторения или частоты подшипника определяются по строгим математическим формулам.

Первым различимым признаком износа подшипника, проявляющимся в спектре механических колебаний, является общее увеличение уровней в районе от 2 до 20 кГц. Это происходит вследствие того, что каждый раз, когда шарик проходит дефект, результирующий удар приводит к возбуждению резонанса, который проявляется в данной части спектра. Эти удары модулируют сигнал во временной области, а частота модуляции непосредственно связана с дефектом, вызвавшим эту модуляцию. Модуляция создает огибающую временного сигнала, которая выявляется с помощью детектора огибающей.

Для выделения огибающей должна быть определена зона общего увеличения уровня механических колебаний, как было описано выше. После этого на среднюю частоту соответствующей полосы настраивается полосовой фильтр детектора огибающей. Детектор сглаживает и выпрямляет временной сигнал и отдает результирующий сигнал на анализатор. Сигнал, обрабатываемый анализатором, содержит составляющую с основной частотой и гармоники всех составляющих, связанных с дефектом подшипника. После анализа может быть осуществлена проверка частотных составляющих с вычислением характеристических частот для определения типа дефекта подшипника.