что такое скз вибрации

Единицы измерения вибрации

Основными параметрами вибрации, измеряемыми для оценки технического состояния динамических машин в соответствии с ГОСТ ИСО 10816-1, являются виброскорость, виброперемещение и виброускорение. Всем известно, что в системе СИ в качестве единицы измерения скорости принимается [м/с], перемещения – [м] и ускорения – [м/с2]. В случае вибрации динамических машин, исходя из существующих порядков величин данных параметров вибрации, в качестве единиц измерения вибрации принимаются:

Виброускорение, виброскорость и виброперемещение являются взаимосвязанными величинами и, к примеру, зная функцию виброперемещения, можно однократным дифференцированием перейти к функции виброскорости, а двухкратным дифференцированием – к функции виброускорения. Верно и обратное: однократным интегрированием функции виброускорения получим функцию виброскорости, а двухкратным интегрированием – функцию виброперемещения.

На практике процесс дифференцирования сопровождается большим ростом шумов, поэтому практически не применяется. А интегрирование, наоборот, очень точно передает форму сигнала и очень легко реализуется с помощью простых электрических цепей. Именно этим обстоятельством обусловлено широкое применение акселерометров (измерителей виброускорения) в качестве основных датчиков вибрации.

Виброскорость (V — velocity), виброускорени (А — acceleration), виброперемещение (D — displacement) связаны следующими соотношениями:

Как можно видеть из вышеприведенных формул, величины виброперемещения значительны по величине в низкочастотной области, а виброускорения – в высокочастотной области при ослаблении в низкочастотной. Это очень хорошо просматривается при сравнении одного и того же сигнала, сделанного виброанализатором BALTECH VP-3470-Ex, на графиках виброперемещения, виброускорения и виброскорости (см. рис.1):

Виброперемещение	Виброскорость	Виброускорение

Рис.1 Спектры виброперемещения (S), виброскорости (V) и виброускорения (A)

Из рис.1 можно видеть, что при пользовании графиком виброперемещения практически отсутствует полезная информация в высокочастотной области, аналогично и с графиком виброускорения: при хорошей информативности в области высоких частот и минимуме информации в низкочастотной области. График же виброскорости имеет более или менее равномерный характер и наиболее пригоден для вибродиагностики большинства стандартных машин. Однако встречаются ситуации, когда более равномерным может быть график виброперемещения или виброускорения и, в общем случае, всегда выбирают тот параметр вибрации, который имеет наиболее равномерный характер во всем частотном диапазоне.

В связи с большим разбросом возможных величин любого стандартного параметра вибрации (виброскорости, виброускорения, виброперемещения), в качестве единицы измерения вибрации также принимается децибел (дБ), который определяется как:

L= 20 lg (U/Uo), где L – уровень сигнала в дБ; U — уровень вибрации в обычных единицах ускорения, скорости или смещения; Uo — опорный уровень, соответствующий 0 дБ. Введение децибела в качестве единицы измерения вибрации хорошо иллюстрируется таблицей 1 соответствия изменения уровня в децибелах с соответствующим изменением амплитуд параметра вибрации:

Таблица 1. Изменение уровня вибрации в децибелах
В качестве примера, приводим Таблицу 2 соответствия виброскорости (в дБ) с ее амплитудой в стандартных единицах (мм/с):

Чтобы легко оперировать единицами измерения вибрации, советуем вам пройти обучение на курсе повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Единицы измерения вибрации» в Учебном центре нашей компании в Санкт-Петербурге, Астане или Любеке (Германия).

Источник

Виброконтроль

Рис.1 Точки контроля и направления измерения вибрации насосного агрегата

Рис.2 Схема датчика для виброконтроля (пьезоэлектрического акселерометра)

Вибрация поверхности механизма, на которую установлен датчик, передается на инерционную массу, которая начинает воздействовать на измерительный пьезоэлемент с силой, равной произведению массы на колебательное ускорение точки контроля. Под действием этой силы пьезоэлемент деформируется (испытывая деформацию сдвига, сжатия, растяжения – в зависимости от типа конструкции датчика) и на его поверхностях генерируется электрический заряд, пропорциональный величине деформации. Далее этот заряд усиливается и подается на вход измерительной аппаратуры виброконтроля. Пьезоакселерометр, как и любая другая колебательная система, имеет собственную частоту резонанса (как правило, 30-50 кГц), но которая может быть существенно уменьшена при креплении акселерометра к исследуемой поверхности (см.рис.3). Также, если собственная масса акселерометра сравнима с массой исследуемого объекта, это может отразиться на характере и уровне вибрации.

Рис.3 Частота резонанса акселерометра (датчика вибрации) в зависимости от способа крепления

Рис.4 Границы зон состояния механизма согласно ГОСТ ИСО 10816

Рис.5 Примерные границы зон вибрации для машин разных классов

Источник

Для временного сигнала

Перевод значений вибрации из одного представления в другое и обратно производится достаточно просто, если у Вас есть временной сигнал.

Для преобразования виброскорости в виброускорение и виброперемещения в виброскорость его нужно продиффереинцировать.

Для преобразования виброускорения в виброскорость и виброскорости в виброперемещение сигнал нужно проинтегрировать.

В приборах это делается аппаратными интеграторами. В программе на компьютере это делается математическими методами.

Например, самые простые формулы:

Нужно не забывать, что при интегрировании мы не знаем постоянную составляющую сигнала. То есть постоянное смещение (зазор) мы из виброскорости получить не сможем.

Для интегральных параметров

Если же значение «прочитано» со шкалы стрелочного прибора или с цифрового индикатора прибора, то здесь на взаимные преобразования накладываются большие ограничения. Преобразования могут быть выполнены только для тех вибросигналов, которые имеют в своем составе колебания только одной частоты f. При этом справедливы выражения:

коэфициент 1000: перевод мкм мм/с м/с 2

коэфициент 2: перевод Пик Размах

Пользоваться этими, на первый взгляд простыми, формулами нужно осторожно, так как на практике почти никогда не бывает чисто синусоидальных сигналов одной частоты. Реальное колебание всегда содержит в себе несколько частот.

Для спектра

Для комплексного спектра используются формулы:

Для обратного перевода (виброускорение->виброскорость, виброскорость->виброперемещение) нужно каждую амплитуду гармоники разделить на (2*Пи*f) и повернуть фазу на угол +90°.

Для комплексного спектра используются формулы:

Дополнительно нужно учитывать коэфициент 1000 из-за перехода мкм мм/с м/с 2 и коэфициенты перевода Пик СКЗ Размах.

На графиках показаны амплитудные спектры виброускорения, виброскорости и виброперемещения одного сигнала.

Автор: Андрей Щекалев

Напишите мне свой вопрос, я отвечу Вам и дополню статью полезной информацией.

Источник

Виброметр – простой прибор для измерения вибрации

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. «Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях». Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

СН 2.2.4/2.1.8.566-96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»
Настоящие Санитарные нормы устанавливают классификацию, нормируемые параметры, предельно допустимые значения производственных вибраций, допустимые значения вибраций в жилых и общественных зданиях

МУ 3911-85 «Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценки производственных вибраций»
Указания устанавливают методы и условия проведения измерений и гигиенической оценки производственной вибрации на рабочих местах или в местах контакта с руками оператора для установления их соответствия санитарным нормам

Источник

Что такое скз вибрации

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию

Vibration and shock. Vibration of buildings.
Measurement of vibration and evaluation of its effects on structure

Дата введения 2008-10-01

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»

В процессе эксплуатации здания подвергаются воздействию вибрации как естественной (связанной с такими явлениями, как ветер или землетрясение), так и техногенной (вызванной деятельностью человека, например строительными работами, движением транспорта) природы. Вибрация может стать причиной повреждения конструкции здания, снизив ее эксплуатационную надежность: уменьшить устойчивость, ухудшить несущую способность перекрытий. Признаками снижения эксплуатационной надежности является появление трещин, оторванных от несущего каркаса элементов и т.п. Поэтому вибрацию сооружений следует постоянно или периодически контролировать, чтобы определить, насколько действующие вибрационные нагрузки опасны как для конструкции в целом, так и для ее частей.

Вибрации естественной и техногенной природы различаются по своему характеру. Как правило, вибрация от естественных источников сосредоточена в области более низких частот, характеризуется высокой мощностью в источнике и распространяется на более далекие расстояния. Такая вибрация может вызвать значительные повреждения зданий, поэтому в местах постоянного или ожидаемого действия источников вибрации естественного происхождения (например, в сейсмоопасных районах) к конструкции зданий предъявляют специальные требования. Настоящий стандарт распространяется на вибрацию техногенной природы зданий, при проектировании и строительстве которых не были установлены специальные требования устойчивости к динамическим нагрузкам.

Исследование воздействия вибрации на конструкцию здания проводят в том случае, если есть основания предполагать, что это воздействие может привести к повреждению конструкции. Такое исследование представляет собой многоэтапный процесс, начинающийся на стадии проектирования новых зданий в условиях действия существующих источников вибрации или новых систем, которые являются источниками вибрации и могут оказывать существенное воздействие на возведенные здания. На разных этапах проектирования разрабатывают и уточняют расчетные модели, в которых учитывают динамические свойства источника вибрации, пути ее распространения и особенности конструкции здания. Выходом модели является отклик в разных точках конструкции. Измерения вибрации, рассматриваемые в настоящем стандарте, могут использоваться для оценки корректности построенной модели.

В настоящее время не имеется достаточных данных для установления соответствия между степенью жесткости вибрации и вызываемыми ею повреждениями. Ориентировочные предельные значения вибрации установлены в ряде национальных стандартов и других нормативных документах зарубежных стран. В приложении Б настоящего стандарта приведены критерии оценки вибрации, наиболее часто используемые в международной практике. Данные оценки не охватывают все многообразие сооружений и видов воздействий вибрации и поэтому могут быть применены только после предварительного анализа каждой конкретной ситуации.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерения вибрации и оценки ее воздействия на конструкцию зданий, рассчитанных на статические нагрузки без предъявления специальных требований в отношении устойчивости к воздействию динамических сил. Оценка воздействия базируется на риске появления повреждений конструкции, способных снизить ее эксплуатационную надежность.

Настоящий стандарт распространяется на здания, подвергающиеся воздействию передаваемой через грунт (в виде сейсмических волн) вибрации техногенной природы (например, в ходе проведения строительных работ, разработки полезных ископаемых, при движении транспорта). Воздействия вибрации естественной природы (в результате землетрясений или сильных ветров), а также создаваемой звуковыми волнами, машинами, работающими внутри здания, и деятельностью людей внутри здания в настоящем стандарте не рассматриваются.

Настоящий стандарт распространяется на измерения вибрации, которые проводят для проверки соответствия установленным требованиям по допустимым уровням вибрации конструкции здания или для подтверждения корректности использованной при проектировании здания модели передачи вибрации от источника.

Рекомендации настоящего стандарта допускается использовать также для других наземных сооружений, исключая сооружения, имеющие специальную конструкцию, такие как ядерные реакторы, сооружения для топливно-энергетических, металлургических, химических и нефтехимических производств, а также для хранения жидких или гранулированных материалов, например водонапорные башни и цистерны, нефтехранилища, бункеры для хранения зерна и других продуктов.

В стандарте приведены критерии оценки вибрации, построенные по результатам наблюдений и экспериментальных исследований, проведенных в ряде зарубежных стран (Великобритании, Германии, Норвегии, США). Предполагается, что при соблюдении рекомендаций по предельным значениям вибрации риск повреждений конструкции здания будет незначительным. Выбор того или иного критерия должен быть согласован между заинтересованными сторонами.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 источник вибрации: Любое твердое, жидкое или газообразное тело, вызывающее распространение вибрации в окружающей среде.

3.2 рабочий цикл: Повторяющаяся процедура, целью которой является производство продукции или выполнение рабочей операции.

3.3 период измерений: Интервал времени, в течение которого осуществляют непрерывный сбор данных о вибрации здания.

3.4 период наблюдения: Интервал времени, в течение которого осуществляют одно или несколько измерений для получения репрезентативной информации об источнике вибрации.

3.5 период контроля: Интервал времени, установленный в соответствии с требованиями законодательства, в нормативных документах, контрактах и др., для проведения оценки вибрации зданий, вызванной действием конкретного источника.

4 Повреждения конструкции здания

4.1 Степени повреждений

В настоящем стандарте используется классификация повреждений, принятая в сейсмологии. Повреждения зданий разделяют на:

— легкие (косметические): тонкие трещины в штукатурке и откалывание небольших кусков штукатурки, появление тонких трещин в растворе, связывающем кирпичную кладку или бетонные блоки;

— умеренные: небольшие трещины в стенах, проходящие через кирпичную кладку или бетонные панели, откалывание довольно больших кусков штукатурки;

— тяжелые: большие глубокие и сквозные трещины в стенах, трещины в каркасе здания.

4.2 Связь повреждений конструкции здания с вибрацией

Сразу после завершения строительства здания элементы его конструкции испытывают дополнительные механические напряжения, связанные с воздействиями разного вида. Изменения температуры, влажность, осадка грунта, деятельность людей и работа оборудования внутри здания, ползучесть материала, химические вещества и др. являются факторами дополнительной нагрузки на конструкцию, текущее состояние которой зависит от всей предыстории действовавших в этой конструкции механических напряжений. Время начала образования трещин в несущих элементах конструкции здания и скорость их развития зависят от способности материала сооружения сопротивляться воздействию физических и химических нагрузок.

Таким образом, даже в отсутствие существенных внешних нагрузок, к числу которых относится передаваемая через грунт вибрация, для каждого здания характерна своя скорость развития повреждений конструкции, обусловленная процессами естественного старения. Поэтому, хотя вибрация способна значительно ускорить естественный рост трещин, связать повреждения конструкции с воздействием вибрации можно только в том случае, если обследование этой конструкции было проведено непосредственно до и сразу после воздействия. При этом следует принимать во внимание только существенные изменения длины и раскрытия трещин, поскольку незначительные изменения могут быть обусловлены воздействием факторов естественной природы (например, сменой дня и ночи).

5 Принципы оценивания воздействия вибрации на конструкцию

5.1 Механизмы воздействия вибрации

5.1.1 Прямое воздействие на конструкцию

Вибрация оказывает на конструкцию здания механические воздействия, вызывая тем самым изменение ее состояния. Напряжение в каждой точке конструкции напрямую связано с деформациями, возникающими в этой точке, поэтому может быть выражено через параметры вибрации. При этом пиковые значения напряжения связаны с пиковыми значениями скорости. Теоретически по результатам измерений вибрации можно определить механическое напряжение и сравнить его с допустимыми значениями для данного элемента конструкции в зависимости от вида и продолжительности воздействия динамической нагрузки, свойств строительного материала и типа конструкции.

На состояние конструкции помимо пиковых напряжений влияют также накопленные усталостные изменения материала, которые невозможно определить по результатам измерений вибрации. Обычно усталостными эффектами пренебрегают, если динамическое напряжение менее 10% допустимого статического напряжения. Однако в некоторых случаях для оценки влияния динамических нагрузок (вибрации) может потребоваться измерение механических напряжений.

5.1.2 Влияние на состояние грунта в основании здания

Помимо изменений состояния самой конструкции вибрация вызывает изменения свойств грунта, на котором установлено здание. Одним из таких изменений является локальное уплотнение грунта, которое может привести к повреждению конструкции из-за неравномерной осадки под фундаментом здания. Если вибрация носит долговременный характер, то уплотнение грунта может произойти даже на большом расстоянии от источника вибрации, когда уровень вибрации мал и не способен оказать существенного прямого воздействия на конструкцию здания.

Еще более опасным явлением является разжижение грунта и потеря им несущей способности под воздействием вибрации. Особенно это относится к слабосвязанным водонасыщенным почвам.

Указанные явления являются косвенными эффектами воздействия вибрации на конструкцию здания, которые, как правило, нельзя определить по результатам измерений колебаний конструкции. Поэтому для проведения комплексной оценки воздействия вибрации рекомендуется привлекать специалистов-геотехников, особенно в тех случаях, если здания расположены на слабых грунтах.

5.2 Характеристики вибрации

5.2.1 Длительность возбуждения

Важной характеристикой источника вибрации является длительность создаваемого возбуждения. Кратковременные импульсы или последовательность таких импульсов, если они повторяются нерегулярно или с низкой частотой повторения, при которой отклик успевает затухнуть до прихода следующего импульса, не способны эффективно раскачать конструкцию здания на ее резонансных частотах.

Но если здание в течение длительного времени подвергается воздействию непрерывной вибрации, то в отдельных точках конструкции максимальные значения колебания могут в 2,5-10 раз превышать значения колебаний грунта в месте его контакта с фундаментом здания. В соответствии с этим вибрацию классифицируют по длительности воздействия. Вибрацию считают кратковременной, если время действия источника недостаточно для накопления существенных усталостных повреждений конструкции, а также для того, чтобы раскачать конструкцию в резонансном режиме. Все остальные источники создают долговременную вибрацию.

5.2.2 Диапазон частот и уровень вибрации

Диапазон частот вибрации в разных точках здания зависит от источника возбуждения, свойств грунта, через который воздействие передается на конструкцию, и передаточных характеристик конструкции. При некоторых сочетаниях указанных факторов (например, при взрывах твердой породы, проводимых на небольшом расстоянии от здания, или при работе высокоскоростных машин) верхняя граница диапазона частот может достигать 1000 Гц. Однако в большинстве случаев при оценке риска повреждения конструкции здания вследствие воздействия на него вибрации техногенной природы достаточно проводить анализ в диапазоне частот от 1 до 150 Гц.

Уровни вибрации могут колебаться от единиц до нескольких сотен миллиметров в секунду в зависимости от частоты возбуждения.

Характеристики вибрации, измеряемой на конструкции здания, для разных источников возбуждения техногенной природы приведены в таблице 1*.

Источник