3.4.7 Спектральний аналіз вібрації

Спектральний аналіз – це метод опрацювання сигналів, який дозволяє виявити частотний склад сигналу. Виявленням підвищених амплітуд вібрації на частотах, які співпадають з власною частотою механізму, вузла устаткування (або її гармонік) або на частотах протікання робочого процесу можна ідентифікувати несправності даного устаткування.

Існує два способи опису сигналу вібрації – в часовій області і частотній області. Вимірювання на певній частоті дає інформацію про несправність раніше, ніж вимірювання загального рівня вібрації. При спектральному аналізі використовуються ряд послідовних фільтрів, зсувний смуговий фільтр, або перетворення Фур’є.

Аналіз проводиться в частотних областях: з постійною відносною шириною частотної смуги (ПОШП) – з однаковою шириною на логарифмічній шкалі частот (ширина смуги в октаву або її долі); з постійною абсолютною шириною частотної смуги (ПАШП) (застосовується ширина смуг: 0,25; 0,75; 1,0; 2,5; 5,0; 7,5 і 25,0 Гц).

Вирішення завдань спектрального аналізу можливе при використанні швидкого перетворення Фур’є, що дозволяє визначити внесок окремих складових спектру вібрації. Вібраційний сигнал, представлений в часовій області у вигляді амплітуди, – x(t), можна отримати у вигляді розподілу амплітуд в частотній області х():

х()= a₀/2 + a₁ cos t + a₂ cos 2t +...+ a_n cos nt +...+ b₁ sin t + b₂ sin 2t +... + b_n sin nt. (11.5)

Частотний склад сигналів визначають шляхом обчислення оцінок спектральної щільності потужності (СПМ). Завданнями обчислення СПМ є виявлення гармонійних складових в аналізованому сигналі і оцінювання їх параметрів.

Періодограммний метод полягає в застосуванні дискретного перетворення Фур’є (ДПФ) для розкладання процесу коливань на ряд функцій. Для скорочення часу застосовують швидке перетворення Фур’є (ШПФ). Обмеження в часі сигналу виконується шляхом множення початкової функції на "вікно" (вагову функцію). Вагові функції вибираються так, щоб зменшити спотворення спектру початкової функції і отримати необхідну точність відповідно до поставленого завдання точного визначення: "вікна Хеннінга і Хеммінга" – частоти; "вікна із зрізаною вершиною" – амплітуди; "експоненціального вікна" – параметрів удару.

3.5. Хід роботи.

Виконання вимірювань вібрації здійснюється під керівництвом викладача у відповідності з керівництвом з експлуатації аналізатора спектра вібрації 795М.

1. Вибрати контрольні точки для проведення вимірювання параметрів вібрації на лабораторному стенді.

Приклад розміщення контрольних точок для відцентрового компресора ТБ-125 приведений на рисунку 11.8. Горизонтальний і осьовий напрями вимірювання задаються на рівні осі обертання валу, а вимірювання вертикальної складової бажано виконувати в найвищій точці вузла. Поверхню необхідно звільнити від бруду, корозії, злущеної фарби. Оформити точку вимірювання слід у вигляді плоского майданчика розмірами 25х25 мм.

Рисунок 3.8 - Розташування контрольних точок вимірювання діагностичних параметрів механізму

2. Підготовити місця установки вібродатчиків.

Місця для установки вібродатчиків (п’єзоакселеро­мет­рів) слід вибирати так, щоб вібродатчик знаходився якомога ближче до зони навантаження підшипника - основного елементу що є передавальною ланкою від джерела виникнення коливань до корпусу меха­ніз­му. Бажано встановлювати датчик в такому місці, де загасання вібрацій буде мінімальним. Поверхня в місці вимірювань повинна бути рівною. Якщо є товстий шар фарби, то його слід видалити.

3. Реалізувати процес діагностування наступним чином:

3.1 У вибраних точках виміру (одна-дві точки на кожну опору) проводяться вимірювання, які записуються в оперативну пам'ять аналізатора Віброаналізатор 795М .

4. Підключити прилад до ПК, провести аналіз отриманих результатів та за допомогою програми діагностування виконати розрахунок інформативних частот, значень діагностичних параметрів, порівняння з уставками, побудувати діагностичної моделі, виконати визначення стану вузлів механізму (порядок настроювання приладу, основні технічні характеристики, порядок підключення до ПК подано в керівництві з експлуатації на прилад та додатку Е) .

5. Провести визначення стану підшипників.

5. Сформулювати висновок про технічний стан і необхідні ремонтні дії.

6. Оформити звіт, зробити висновок по роботі.

3.6 Контрольні запитання

3.6.1. Що таке вібрація?

3.6.2. Як поділяються вібраційні процеси?

3.6.3. Дайте визначення гармонічних коливань?

3.6.4. Дайте визначення полігармонічних коливань?

3.6.5. Назвіть параметри періодичних коливань.

3.6.6. Які перетворювачі для вимірювання параметрів коливань ви знаєте?

3.6.7. Як здійснюється вибір точок вимірювання вібрацій?

3.6.6 Поясніть суть спектрального аналізу вібрацій.