Часто задаваемые вопросы
Вопросы:
- Измерение абсолютной вибрации и относительных перемещений
- Применение многокомпонентных датчиков с преобразователями Т-117/х
- Что будет показывать Т-138 О, если шейка вала имеет дефекты поверхности металла (можно ли это обнаружить)?
- Рекомендации по монтажу индуктивных датчиков аппаратуры для контроля вибропараметров работающего оборудования «Топаз-138»(исполнение О).
Ответы:
- 1. Способы виброконтроля: измерение абсолютной вибрации и измерение относительных перемещений
При измерении колебаний элементов конструкции различают 2 вида измерений:
Измерение абсолютной вибрации
Измеряются колебания поверхности объекта относительно абсолютной системы отсчета, т.е. относительно рядом "висящей" инертной массы. Для таких измерений лучше всего подходит пьезоэлектрический вибропреобразователь, который измеряет виброускорение поверхности, на которой закреплен датчик (м/с2). Датчик называют акселерометр. Путем последовательного интегрирования из сигнала виброускорения получают сигнал виброскорости (мм/с) и виброперемещения (мкм).
Если требуется защитить агрегат от повышенной вибрации таким способом, чаще всего измеряют колебания крышек подшипников. Датчик может быть закреплен на любой поверхности и будет измерять виброускорение этой поверхности.
Этот способ измерения используется в Аппаратуре Топаз-138 (исполнение А) в составе: Топаз-117/х; Топаз-138 А/6-х.
Измерение относительных перемещений.
Измеряется зазор между чувствительным элементом вихретокового датчика и металлической деталью (например, валом). Датчик устанавливается на корпус агрегата или корпус подшипника с первоначальным зазором 1,3-2,0 мм. Зазор измеряется с большой частотой (до 10000 раз в секунду).
Переменная составляющая сигнала зазора (выделяемая фильтрами) называется относительным виброперемещением – измеряется в микрометрах. Постоянная составляющая зазора (выделяется фильтрами) может означать осевой сдвиг или всплытие вала на масляном клине при начале работы агрегата или просто "постоянную составляющую зазора между концом датчика и какой то электропроводной поверхностью".
Измеряемые перемещения называются относительными, так как зазор измеряется не относительно неподвижной системы отсчета (инертной массы), а относительно конструкции, на которой закреплен датчик и которая сама вибрирует так же как и вал, возможно немного меньше и с другими характеристиками.
Этот способ измерения используется в Аппаратуре Топаз-138 (исполнение О) в составе: Топаз-128; Топаз-138 О/6-х.
Особенностью этого способа является его «достоверность» т.е. наблюдается непосредственно вал, а именно он, чаще всего, является причиной вибрации и самой дорогостоящей частью агрегата. Но, с другой стороны, необходимо создать условия для наблюдения вала, т.е. близко к сенсору на исходном расстоянии 1,3-2,0 мм должен находиться только проводящий материал вала, Весь остальной («чужой») металл (корпус подшипника, элементы крепления датчика и т.п.) должны быть удалены больше, чем на 12 мм от края сенсора.
Таким способом можно непосредственно измерить характеристики траектории центра вала в подшипнике или контролировать правильность «всплытия» вала при пуске (т.е. на одну ли величину всплывает вал в каждом из подшипников, параллельно сам себе или с перекосом).
Примеры применения метода измерения относительных перемещений
Применение двух датчиков для каждого сечения подшипника нужно для измерения движения центра шейки подшипника при вращении, так называемой кинетической траектории движения вала - орбиты. Каждый датчик измеряет траекторию вибрации вала в направлении своей продольной оси. Сумма векторов этих вибраций S1(t) и S2(t) определяет траекторию вала в данной плоскости измерения. Единицей измерения виброперемещения является микрон.
На следующем рисунке показан измерительный диск с обозначением критических положений вала ротора:
1 - состояние покоя;
2 -нормальное рабочее положение;
3,4 - положения при срабатывании быстродействующего затвора.
Пример отображения траектории движения вала и соответствующих составляющих вибрации приведен ниже на рисунке.
Пример возможной конфигурации измерительных каналов для контроля энергетических агрегатов при помощи вихретоковых датчиков приведен ниже.
Для традиционной защиты агрегата достаточно аппаратной части в составе первичный преобразователь (т-117/х,т-128) и вторичный преобразователь (т-138 А/6-х,т-138 О/6-х). Обеспечивается сравнение с уставками, управление сигнализацией и защитой, программируются задержки, но если нужно сделать «разбор полетов» по нештатной ситуации или планировать ремонты и режим эксплуатации – то желательно иметь систему мониторинга, где в базе данных накапливается история работы агрегата.
- 2. Применение многокомпонентных датчиков с преобразователями Т-117/х
Измерение абсолютной вибрации производится в трех направлениях под 90 градусов друг к другу в пространстве: поперек вала вертикально и горизонтально и в осевом направлении. Чувствительный элемент пьезоакселерометра измеряет виброускорение в одном направлении (т.е. измеряет одну компоненту вибрации из трех возможных.
Есть два способа виброконтроля. 1 способ: взять три отдельных однокомпонентных акселерометра и разместить их на подшипниковой опоре так, чтобы оси чувствительности датчиков проходили через центр вала в поперечном направлении, а в осевом направлении ось чувствительности датчика должна быть как можно ближе к параллельной ей оси вала. Такой способ применяют всегда, если скорость вращения вала больше 3000 об/мин, т.к. в этом случае подшипниковая опора не всегда колеблется как одно целое.
Если же скорость вращения вала агрегата меньше 3000 об/мин , то существует второй способ: для большинства типов подшипниковых опор можно сказать, что они колеблются примерно как одно целое (не «волнообразно»). В этом случае появляется возможность упростить монтаж и обслуживание датчиков. Это достигается тем, что два или три чувствительных элемента помещаются в единый конструктив под углами 90 градусов. В этом случае говорят о двухкомпонентном или трехкомпонентном акселерометре. Такой датчик монтируется в одной точке конструкции опоры, из него выходят три кабеля в общем металлорукаве. С многокомпонентным датчиком применяется один первичный преобразователь: Т-117/2 или Т-117/3 для двухкомпонентного или трехкомпонентного датчика, соответственно.
- 3. Что будет показывать Т-138 О, если шейка вала имеет дефекты поверхности металла (можно ли это обнаружить)?
Показания приборов с вихретоковыми датчиками пропорциональны расстоянию между сенсором и "целью", только в случае электрически однородного материала "цели". При прохождении зоны с трещинами, посторонними включениями и просто с зонами термического влияния (рядом с сварочным швом не прошедшим термообработку) показания могут отличаться значительно. Так как дефектные места следуют мимо датчика с частотой вращения - на дисплее фиксируется повышенная вибрация.
Отделить сигнал от неоднородностей от сигнала, возникающего при вибрации вала (при включенном агрегате) - принципиально невозможно. Существует специальный метод дефектоскопии, при котором похожими приборами определяют дефекты металла в поверхностном слое - примерно до глубины 2 мм.
Если есть основания считать, что вал дефектный, то с помощью прибора Топаз-138 О это можно обнаружить. Техническая сторона этого способа выглядит следующим образом:
Если используется датчик, "наблюдающий" шейку вала (радиальный) - то на задней панели прибора Топаз-138 О нужно отсоединить разъем соответствующего канала и присоединить его разъему канала №6 (обычно свободному и отключенному на дисплее). Это канал измерения осевого сдвига и на нем измеряется непосредственно статический зазор между датчиком и валом. Для наглядности величину "ЦЕНТР" для этого канала желательно поставить равной нулю (см. руководство по эксплуатации) тогда на дисплее будет индицироваться не "центрированное" значение зазора, а абсолютное. После этого - наблюдать (записывать) показания канала №6 на дисплее при медленном (не быстрее, чем 1 оборот за 10-15 секунд) вращении вала. Лучше всего показания записывать в состоянии покоя вала (принимая меры, чтобы вал занимал одно и тоже положение в подшипнике) и только после того, как показания на дисплее окончательно установятся. Обобщив данные, полученные за 3-5 оборотов, можно судить о дефекте вала: неоднородность металла, изгиб вала (в зависимости от положения датчика относительно опорной шейки вала).
Если используется датчик осевого сдвига - то разъем переключать не нужно. Таким образом можно определить дефекты упорной поверхности (неоднородность металла, "восьмерка", кривизна упорной поверхности).
Для сравнения, такую работу можно сделать для остальных датчиков.
- 4. Рекомендации по монтажу индуктивных датчиков аппаратуры для контроля вибропараметров работающего оборудования «Топаз-138»(исполнение О):
1. Цель – обеспечить величину начального зазора между торцом датчика и поверхностью вала в пределах от 1300 до 2000 мкм.
1.1. Если имеется возможность непосредственного контроля зазора с помощью щупа:
- с помощью щупа установить начальный зазор примерно 1600 мкм. (1,6 мм.)
- окончательно закрепить датчик
- с помощью щупа убедиться, что величина начального зазора не выходит за пределы от 1300мкм до 2000мкм
- если величина зазора выходит за эти пределы – повторить операцию с учетом изменения зазора при окончательной затяжке датчика.
1.2. Если возможность непосредственного контроля начального зазора с помощью щупа – отсутствует:
- выполнить электрические соединения между монтируемым датчиком и преобразователем относительных виброперемещений «Топаз-128»
- выход преобразователя «Топаз-128» соединить с разъемом Х7 или Х8 (это разъемы для подключения первичных преобразователей, контролирующих осевые перемещения) преобразователя электроизмерительного, показывающего для контроля вибропараметров «Топаз-138 О/6»
- включить питание аппаратуры
- убедиться, что величины «ЦЕНТР» для параметров О1 и О2 равны «нулю»
- убедиться, что при приближении торца датчика к металлической поверхности показания в четвертой строке дисплея приближаются к «нулю», а при удалении торца датчика от проводящей поверхности показания приближаются к 4300 мкм (если использовался разъем Х7, то на дисплее изменяется число О1, если использован разъем Х8, то на дисплее изменяется число О2)
- установить индуктивный датчик таким образом, чтобы – после окончательного закрепления датчика – число осевого перемещения на дисплее (О1 или О2) было в пределах от 1300мкм до 2000 мкм (допустим получилось - 1734 мкм)
- если монтировался датчик контроля радиальной вибрации, то перед эксплуатацией переключить выход преобразователя «Топаз-128» на необходимый разъем Х3, Х4, Х5 или Х6.
МОНТАЖ РАДИАЛЬНОГО ДАТЧИКА ЗАКОНЧЕН.
2. Если монтировался датчик контроля осевых перемещений, то НЕОБХОДИМО ВЫБРАТЬ ОДНУ ИЗ ДВУХ СТРАТЕГИЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ОСЕВОГО СДВИГА:
2.1. «Контроль величины осевого сдвига вала относительно начального («нулевого») положения неподвижного вала».
Соответственно, относительно этого «нуля» будет формироваться токовый сигнал осевого сдвига и пороговые значения «Предупреждение» и «Авария». В этом случае назначается величина «ЦЕНТР» равная (как указано в примере) – 1734 мкм. При этом в основном окне дисплея, в четвертой строке, вместо величины абсолютного зазора – 1734 мкм – появится величина «центрированного» зазора – 0 мкм. Относительно этого «нуля» будут формироваться токовый сигнал осевого сдвига, и назначаться пороговые уровни «Предупреждение» и «Авария».
После запуска и выхода компрессора на режим близкий к стационарному – положение вала изменится и на дисплее постоянно будет число (например минус 74 мкм) отличное от «нуля». Т.о. при задании пороговых уровней «Предупреждение» и «Авария» желательно учитывать возникшую «несимметрию» при формировании выходного токового сигнала.
2.2. «Контроль величины осевого сдвига вала относительно начального («нулевого») положения вращающегося вала, когда компрессор вышел на режим близкий к стационарному».
В этом случае необходимо изменить число «ЦЕНТР» таким образом, чтобы в четвертой строке вместо числа «минус» 74 мкм (как в примере) появилось число «ноль».
В этом случае формирование токового сигнала осевого сдвига, а значит и величин уставок, происходит с учетом начального («нулевого») положения вала, вращающегося в режиме, приближенном к стационарному.