Г лава 9

с вращением, качением, скольжением, движением жидкостей, газов, сыпу­чих материалов и т. д. В настоящее время разработаны датчики вибраций, методы и устройства получения частотного спектра — виброграмм. Схема системы контроля вибраций приведена на рис. 9.4, а. Расположение диск­ретных частот виброграммы и их амплитуды позволяют определять состоя­ние работоспособности системы, обнаруживать зарождающиеся отказы, связанные, например, с износом. Характерный вид виброграмм для различ­ных состояний функционирования показан на рис. 9.4, б.

Объект

Датчик вибрации

Предварительный усилитель

Регулирующее устройство

Дисплей

Анализатор виброграммы

Сигнал тревоги

Графопостро­итель

ЭВМ

а)

я

К

Он

ю

К РР

!

а

б) Частота

Рис. 9.4. Система контроля вибраций машин и аппаратов:

схема; б — виброграммы при различных состояниях работоспособности

Нарушения нормального функционирования, как правило, увеличивают вибрацию (см. пунктирную линию на рис. 3.4, б для состояния h₁).

Многим механическим узлам и устройствам технических систем на виб­рограмме соответствуют определенные дискретные частоты. Для вращате­льного механизма, например двигателя, компрессора, насоса, вентилятора,

306

Г лава 9

турбины, имеется серия дискретных частот, кратных частоте вращения ро­тора. Разработан ряд критериев, позволяющих устанавливать допустимые уровни вибрации машин с механизмами вращения, в качестве параметров в критериях используются пики величины вибраций и смещения пиков. Основные источники вибрации в данном случае деформация или поврежде­ние частей ротора, деформация корпуса и основания, эксцентриситет в под­шипниках, повреждение подшипников и др. В меньшей степени исследо­ваны виброграммы механизмов с возвратно-поступательным движением и коробок зубчатых передач.

Известны случаи проведения анализа вибраций стационарных аппара­тов-теплообменников, дистилляционных и экстракционных колонн, абсор­беров и др. Для оперативного диагностирования нарушений в системе изоб­ражение виброграммы выносится на экран дисплея системы контроля вибраций (см. рис. 9.4, а). Одновременно информационные параметры со­поставляют с допустимыми пределами; в угрожающих случаях подается сиг­нал тревоги.

Для диагностики и предотвращения нарушений в машинах и аппаратах широко используют измерение и анализ характеристик шумов, исходящих от движущихся механизмов, потоков — трубопроводов и теплообменников. С помощью акустических методов выявляют следующие повреждения: тре­щины в металлических корпусах аппаратов, стенках труб и соединениях, ослабление крепления, отложения на стенках и коррозию, течь в уплотне­ниях, пропуск газов и др.

Шумы аппаратов и машин характеризуют как общие свойства систем, так и свойства их частей. Производственный шум имеет широкий спектр сигнала, параметры его можно рассматривать как многомерный вектор. Опыт применения акустических методов показывает, что в состоянии нор­мального функционирования энергия шума в основном концентрируется в области низких частот, а энергия, соответствующая дефектам, располага­ется на более высоких частотах. Это обстоятельство используют для свое­временного обнаружения зарождающихся нарушений.

Каждому состоянию работоспособности системы соответствует свой ха­рактерный спектр шума. Задача акустического диагностирования заключа­ется в том, чтобы по зарегистрированному сигналу шума определить техни­ческое состояние контролируемого объекта. Наиболее распространены два способа для решения этой задачи. Первый способ основан на применении взаимных корреляционных функций, он предполагает предварительную за­пись в память диагностического устройства временных реализаций сигна­лов, соответствующих различным состояниям работоспособности. В мо­мент контроля записывается реализация шумового сигнала, излучаемого системой. Данную реализацию используют для расчета взаимных корреля­ционных функций с сигналами, хранящимися в памяти системы контроля. Считается, что система находится в состоянии, которому соответствует мак­симальная взаимная корреляция.

307