7.2 Виброизмерительная аппаратура

Виброизмерительная аппаратура предназначается для измерения приведенных ранее параметров. К этой аппаратуре относятся также устройства для балансиров­ки, спектрального анализа вибрации и для измерения энергетических характеристик процесса, связанных со случайными вибрациями и шумом.

Виброметры состоят из первичных вибропреобразователей, предусилителей, и вторичных блоков. Вторичный блок позволяет измерять общий уровень вибрации агрегата. Некоторые модели позволяют хранить данные.

Структурная схема виброметра с памятью приве­дена на рис.7.1.

Рис 7.1. Структурная схема виброметра

Вибродатчик 1 состоит из чувствительного элемен­та с пьезокерамическими пластинами 1-1 и 1-2, диффе­ренциального усилителя 1-3 и модулятора тока 1-4. Пье­зокерамические пластины воспринимают вибрацию и вырабатывают электрический сигнал, пропорциональ­ный виброускорению. С выхода дифференциального усилителя 1-3 сигнал поступает на модулятор 1-4 для передачи по двухпроводному кабелю 2 в измерительный блок. В измерительном блоке сигнал поступает на пре­образователь 3 тока в напряжение. Напряжение полез­ного сигнала через фильтр 4 нижних частот поступает на аналоговый интегратор 5 и масштабный усилитель 6.

Фильтр 4 нижних частот имеет частоту среза F_cp = 1000 Гц и предназначен для фильтрации выходного на­пряжения от высокочастотных составляющих спектра вибрации, возникающих из-за резкого увеличения коэф­фициента преобразования вибродатчика для составляю­щих спектра вибрации с частотами, близкими к частоте установочного резонанса (F_yc = 3000 ... 5000 Гц).

В аналоговом интеграторе 5 происходит интегрирование сиг­нала вибродатчика, а на выходе масштабного усилителя 6 вырабатывается переменное напряжение, пропорцио­нальное виброскорости. Переменное напряжение, про­порциональное ускорению, снимается с выхода коррек­тора 9, который служит для уменьшения искажений в области низких частот рабочего диапазона. Переменное напряжение, пропорциональное виброскорости, с выхода масштабного усилителя поступает на интегратор 7 и масштабный усилитель 8. Напряжение на выходе мас­штабного усилителя 8 пропорционально вибропереме­щению. К выходу детектора средних квадра­тических значений подключены долговременная память 13 и блок цифровой индикации 14.

Виброметр прокалиброван в средних квадратиче­ских значениях и мм/с для измерения виброскорости, в значениях размаха и мкм для измерения вибропереме­щения

Некоторые, наиболее современные модели виброметров, позволяют подключать (или имеют встроенные) датчики температуры, числа оборотов и др., а также определяют состояние подшипников качения (используя метод ударных импульсов) и наличие кавитации (измеряя высокочастотные импульсы, характеризующие кавитацию), сохраняя при этом компактность и длительный срок автономной работы.

При использовании современных цифровых виброанализаторов и ЭВМ возможен мониторинг состояния оборудования по уровню вибрации в частотной полосе произвольно заданной ширины и установки индивидуальных допустимых значений вибрации для каждой измерительной точки конкретного агрегата.

Виброанализаторы, кроме вышеупомянутых блоков, содержит в себе микропроцессорный блок, содержащий программное обеспечение, которые позволяют измерять, хранить, обрабатывать и отображать информацию на местах измерений, а также пересылать информацию в ПЭВМ.

Переносные одноканальные виброанализаторы можно разделить на две группы:

• анализаторы

• сборщики данных (коллекторы)

Приведенная на рис. 7.2. структурная схема иллюстрирует принцип действия сборщика данных.

Пьезодатчик соединяется со входным согласующим усилителем заряда (напряжения) или может иметь собственный предусилитель, питание которого осуществляется от сборщика данных. Входной усилитель с переменным коэффициентом усиления должен обеспечивать подключение внешних источников сигналов не только со стандартными (контрольными) выходами. В этом случае обеспечивается подключение сборщика данных к контрольно-сигнальной аппаратуре, термометрам, толщиномерам и др., и непосредственно к некоторым типам не вибрационных датчиков, например таким, как токовый пробник, микрофон, стробоскоп или штрих-сканер. Обычно сборщик данных автоматически сканирует входной сигнал и устанавливает пределы измерений для максимизации разрешающей способности динамического АЦП (12...14 бит, 72...80 дБ).

Сборщик данных обычно содержит включаемые по желанию оператора каскады аналоговых интеграторов и фильтров верхних и нижних частот, которые можно настраивать согласно требованиям к измерению. В то же время может обеспечиваться и цифровая фильтрация и интегрирование.

Современный сборщик данных может предоставить следующие возможности анализа: отображение в реальном времени и хранение формы сигнала, спектра, каскадного спектра, третьоктавного спектра (со взвешиванием или без), орбиты, диаграмм Боде, диаграммы Найквиста, кепстра, спектра огибающей и др. Он должен осуществлять проведение синхронного накопления. Должна быть обеспечена возможность запуска от внешнего источника.

Рис. 7.2 Структурная схема сборщика данных.

Важнейшей функцией сборщика данных является способность загрузки маршрутов обхода и уровней тревог (для оперативного распознавания состояния на месте измерения) из базы данных, хранящейся на ПЭВМ. При этом должна обеспечиваться возможность выбора маршрутов обхода, отдельных агрегатов и точек и т.д. После проведения измерений на месте должна обеспечиваться возможность оперативного просмотра данных о состоянии агрегатов и сигнализация о превышении текущим уровнем контролируемого параметра уровня той или иной тревоги, как в частотной полосе, так и по общему уровню. Некоторые модели сборщиков данных позволяют на месте оценивать состояние подшипников качения.

Удобной и иногда необходимой функцией сборщика данных является способность проведения балансировки роторов в собственных подшипниках и центровки агрегата.

Многоканальные виброанализаторы. Иногда применение одноканальных виброанализаторов не позволяет однозначно установить причины повышенной вибрации оборудования, и может потребоваться взаимный анализ вибросигналов различных контрольных точек агрегата, причинно-следственный анализ, анализ акустической интенсивности или применение специальных функций по обработке сигнала. В этом случае применяют двух- или многоканальные анализаторы.