Основы вибродиагностики

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРОДИАГНОСТИКИ В СИСТЕМЕ ТООН
Сущность ТООН
ТООН (англ. RCM – Reliability Centered Maintenance) – техническое обслуживание, ориентированное на надежность. Это процесс определения минимального набора действий, которые должны быть предприняты для того, чтобы оборудование продолжало выполнять требуемые функции в данном производственном контексте.
ТООН концентрируется на минимизации последствий отказов при обеспечении требуемой готовности оборудования с учетом существующих бюджетных ограничений.
Главное отличие ТООН от общепринятых ранее практик ТО состоит в том, что тип воздействия на оборудование на основе результатов проведенного анализа комбинируется из 3-х основных политик управления отказами:
реактивной (восстановление работоспособности после отказа)
превентивной (регламентированное обслуживание)
проактивные (основанной на контроле состояния оборудования)

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРОДИАГНОСТИКИ В СИСТЕМЕ ТООН
Проактивные действия
При необходимости
Предупредительное
(По стратегии) Proactive Maintenance
Корректирующее
(ремонт) Reactive Maintenance
Превентивное ТО
ТО по календарю/наработке
Preventive Maintenance (PM)
Предиктивное ТО
ТО по состоянию
Predictive Maintenance (PdM)
Плановая замена
Scheduled Discard
Плановое восстановление
Scheduled Restoration
Действия по контролю состояния
On-condition Task
Поиск скрытых отказов
Failure Finding
Отложенный ремонт
No-emergency
Неотложный ремонт
Emergency

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Методы контроля оборудования
Используем
Внедряем
Определение поверхностных дефектов
Определение подповерхностных дефектов
Определение структурного состава
Образец разрушается в процессе диагностики, восстановлению не подлежит;
Результаты контроля действительны для локального участка.
+ Получили показатели мех. свойств, которые иными методам не получить

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ТЕОРИЯ ВИБРАЦИИ
ТЕОРИЯ ВИБРАЦИИ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
Наиболее простым примером вибрации является объект подвешенный на пружине совершающий упругие прямолинейные колебания.
Вибрация – механические движения точки или механической системы при котором происходит колебание объекта относительно точки равновесия.
ЧТО ТАКОЕ ВИБРАЦИЯ?
Период – Интервал времени, между двумя последовательными моментами пересечения нулевой точки в одном направлении.
Величина обратно пропорциональная периоду называется Частотой (F). Она определяет количество циклов колебаний за период времени и измеряется в Герцах (1 Гц=1/сек)

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
УРАВНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
Если по вертикальной оси графика отложить положение объекта, испытывающего простые гармонические колебания, а по горизонтальной шкале – время, то результатом будет синусоида, описываемая уравнением: s=S×sin(ω×t). Параметр s является виброперемещением объекта.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
УРАВНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
Чтобы определить скорость измерения положения тела относительно точки равновесия нам необходимо получить производную перемещения от времени. При дифференцировании получим уравнение: V=ds/dt=ω×S×cos(ω×t)
Параметр V является виброскоростью объекта. При этом виброскорость сдвинута по фазе на четверть цикла относительно перемещения.
Для получения виброускорения, т.е. скорости изменения скорости объекта нам необходимо взять производную по времени уже от виброскорости. a=dV/dt=-ω2×S×cos(ω×t)
Полученные формулы означают, что большие смещения на высоких частотах должны сопровождаться очень большими скоростями и чрезвычайно большими ускорениями.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
УРАВНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ
При контроле параметров вибрации используется среднеквадратичное значение параметров (СКЗ), т.к. вибрационный сигнал оборудования не является идеальной синусоидой. СКЗ равно делителю амплитуды на коэффициент формы сигнала для синусоиды (K=1,41).
СКЗ соответствует примерно 0,7 от амплитуды.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НОРМИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И КРИТЕРИИ ОТБРАКОВКИ
НОРМИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И КРИТЕРИИ ОТБРАКОВКИ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО КОНТРОЛЮ
Методики проведения вибрационного контроля и допустимые параметры вибрации для различных типов оборудования регламентированы в российском нормативно-правовом поле сводом гостов ГОСТ ИСО 10816 Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях, а так же ГОСТ 32106-2013.
ГОСТ ИСО 10816-1-97 – Общие требования;
ГОСТ ИСО 10816-3-2002 – Промышленные машины номинальной мощностью более 15 КВт;
ГОСТ ИСО 10816-7:2009 – Насосы динамические промышленные;
ГОСТ Р ИСО 10816-8-2016 – Установки компрессорные поршневые.
ГОСТ 32106-2013 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ
На основе действующих НПА были разработаны процедуры и методики по диагностике динамического оборудования для площадок МЖБН:

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ
На основе действующих НПА были разработаны процедуры по диагностике динамического оборудования для площадок МЖБН:
Базовым документом является:
ПРОЦЕДУРА ПО ДИАГНОСТИКЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПР МЖБН 1-02-07-2020
В данном документе описаны:
Требования к процессу выполнения работ по диагностике;
Требования к регистрации результатов диагностики;
Приведены критерии допустимых параметров температуры и вибрации подшипниковых узлов и элементов динамического оборудования.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
БЛОК-СХЕМА ПО ДИАГНОСТИКЕ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
КРИТЕРИИ ОТБРАКОВКИ ПО МЕТОДИКАМ РУСАГРО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ОБОРУДОВАНИЯ
Критерии отбраковки принятые в утверждённых методиках МЖБН РУСАГРО для диагностики динамического оборудования:
Критерии отбраковки эл.дв. мощностью более 15 кВт стоящих на раме в соответствии с
М МЖБН 1-03-07-2020
Критерии отбраковки динамических центробежных
насосов мощностью более 2 кВт
в соответствии с М МЖБН 1-01-07-2020
Критерии отбраковки эл.дв. мощностью более 15 кВт зафиксированных на редукторе без крепления к раме или фундаменту в соответствии с
М МЖБН 1-03-07-2020
Принятые в МЖБН РУСАГРО критерии отбраковки основаны на следующих стандартах:
ГОСТ 32106-2013 Контроль состояния и диагностики машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов.
ГОСТ ИСО 10816-3-2002.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
КАК СТАВИТЬ ДАТЧИКИ
Точки установки датчиков для контроля показателей вибрации
При контроле электродвигателей и центробежных насосов следует контролировать вибрацию в 5 точках (по 3 направления на приводной подшипник и 2 на неприводной) и заносить в систему информацию по наибольшему из 3-х показателей на каждый из подшипников.
При контроле редукторов следует контролировать вибрацию на каждом из подшипников в трёх направлениях.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ И ПРИЗНАКИ ДЕФЕКТОВ
ПРОВЕДЕНИЕ КОНТРОЛЯ И ПРИЗНАКИ ДЕФЕКТОВ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ
На площадках применяются виброанализаторы STD-510
Кнопка «ESC»
Длительное нажатие - Включение/Выключение
При навигации в меню это кнопка «Назад»
Передача данных (с зелёным ободом)
Подключение датчика
Зарядка (с красным ободом)
Кнопка навигации в меню (Вверх или Влево в зависимости от меню)
Кнопка «ОК» для подтверждения выбора
Кнопка навигации в меню (Вниз или Вправо в зависимости от меню)

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ
Основное меню STD-510
Не следует выбирать, замеры, выполненные в данном пункте не сохраняются в приборе, но по результатам измерений сразу включается спектр для выполнения анализа результатов.
Уровень заряда батареи
Не применяется на наших площадках. Т.к. в комплекте нет датчика скорости оборотов
Для выполнения измерений выбираем этот пункт
Для анализа полученных результатов выбираем этот пункт
Меню настроек. Применяется для анализа оставшегося количества памяти и чистки памяти в случае необходимости.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ
Меню «Измерение» в STD-510
В стандартной работе всегда выбираем ОР загруженные в маршрут
В случае, если отсутствует возможность загрузки маршрута, либо необходимо срочно проверить незапланированный ОР выбираем «вне маршрута»
1-я строка: Название ОР в базе
Номер точки контроля. Необходимо записывать номер, чтобы была возможность вручную записать результаты контроля в программу
2-я строка: Название точки контроля
Для переключения с 1-й строки на вторую необходимо нажать «ОК»
Для возврата к 1-й строке или выхода в вышестоящее меню следует нажать «ESC».
Для переключения между точками и ОР стоя на выделенной строке необходимо нажать клавишу «Вправо» для перехода в следующей точке или клавишу «Влево» для перехода к предыдущей точке

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ
Загрузка маршрутов производиться из ПО SafePlant.
Для формирования маршрута выбираются ОР из созданного в ПО каталога.
Маршуты загружают инженеры НиП на площадках

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ
В маршруте может быть до 12 объектов ремонта. В противном случае в приборе будет недостаточно памяти для загрузки маршрута. Для загрузки маршрута в прибор необходимо нажать на эту кнопку.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫПОЛНЕНИЕ ДИАГНОСТИКИ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ПОКАЗАНИЙ В СПЕКТР
Для анализа причин возникновения повышенной вибрации необходимо провести анализ спектра вибрационных параметров.
Реальные системы имеют более одного элемента возбуждающего вибрацию, в результате чего частотные гармоники отдельных элементов накладываются друг на друга и образуют сложную временную реализацию. Используя преобразование Фурье вибродиагностическое оборудование трансформирует общий вибрационный сигнал в спектр.
Разложение на составляющие частоты

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВИБРАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ
0
150
300
20 000
35 000

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТОВ ПО ЧАСТОТНОМУ РЯДУ
0
150
300
20 000
35 000

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение дисбаланса
Дисбаланс связан с неуравновешенностью вращающихся деталей в связи с повреждением их при эксплуатации, наличием отложений, некачественным изготовлением и плохой балансировкой. Признаками дисбаланса на спектре являются:
Наибольшая гармоника при дисбалансе равна частоте вращения ротора (оборотной частоте).
Наибольший показатель вибрации в радиальном горизонтальном направлении.
Вибрация от дисбаланса не зависит от нагрузки. 1320
Fоб = 22,0 Гц
Когда рассматривают вращающие машины, то частота основного колебания соответствует частоте вращения объекта контроля, которая изменяется в Герцах и определяется, как частное от деления скорости вращения на 60: ω=F/60 (т.к. в минуте 60 секунд), и носит название оборотной частоты.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с несоосностью (расцентровка)
Под несоосностю понимается смещение и излом осей между механизмами. Признаками несоосности на спектре являются:
Наибольшая величина виброскорости при несоосности соответствуют оборотной частоте и 2-й оборотной гармонике.
Неисправность диагностируется на спектре виброскорости. Если преобладает смещение, то наибольшая величина вибрации в радиальном направлении. Если преобладает излом, становиться более интенсивной осевая вибрация на частоте 2fn.
При превышении второй гармоники относительно первой более чем в 1,5 раза необходимо проведение центровки оборудования вне зависимости от общего уровня.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
КРИТЕРИИ ДОПУСТИМОСТИ ЦЕНТРОВКИ ОБОРУДОВАНИЯ
Данные взяты из монографии Розенберг Г.Ш. Вибродиагностика. Санкт-Петербург, 2001 г. с. 247. Нормы представляют обобщение данных следующих фирм: ЦНИИ МФ, SKF и Prüftechnik
Критерии допустимости центровки оборудования

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с износом муфт
Под несоосностю понимается смещение и излом осей между механизмами. Признаками несоосности на спектре являются:
Дефект проявляется на частотах: fм = k*zм*n, где zм – число пальцев, кулачков (имеет место только при параллельной расцентровке) k=1 – повреждение муфты, k=2, 3, 4 – заклинивание муфты; n – оборотная частота;
Вторая или третья гармоники больше первой;
Неисправность диагностируется на спектре виброскорости. Подтвердить износ муфты можно благодаря сравнению фаз вибрации на смежных подшипниковых опорах. Если фазы вибрации в осевом направлении составляют 0 или 180 градусов то вероятнее всего причиной связана с муфтой.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с механическим ослаблением (люфт)
Механические ослабления возникают ввиду нарушений процесса сборки или ремонта оборудования, а также по причине износа элементов оборудования. Признаками механического ослабления в спектре являются:
Дефект проявляется на частотах: fм = k*n, где k= 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5 и до 10; n – оборотная частота;
Преобладает не первая гармоника, дробные гармоники минимальны, либо отсутствуют;
Неисправность диагностируется на спектре виброскорости. Наибольшее значение в радиальном или осевом направлениях, могут возникать боковые субгармоники.
Форма сигнала нестабильна и может значительно изменятся от замера к замеру.
Ослабление фундамента
Наличие люфта

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с механическим ослаблением (трещины)
Механические ослабления вызванные трещинами. Признаками механического ослабления в спектре являются:
Дефект проявляется на частотах: fм = k*n, где k= 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5 и до 10; n – оборотная частота;
Преобладают четные гармоники присутствуют дробные гармоники, при том они могут не иметь кратных гармоник;
Неисправность диагностируется на спектре виброскорости. Наибольшее значение в радиальном или осевом направлениях, могут возникать боковые субгармоники.
Форма сигнала нестабильна и может значительно изменятся от замера к замеру.
Спектр вибрации агрегата с трещиной в фундаменте
Спектр вибрации агрегата с трещиной в лапе подшипниковой стойки

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
НИЗКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Задевание при вращении деталей механизма
Задевание механизмов может быть как конструктивным (работа герметизирующих уплотнений), так и аварийным, вызванным износом опорных подшипников или разрушением элементов конструкции:
Дефект проявляется на частотах: fм = k*n, где k= 1; 2; 3, при этом k в большинстве случаев соответствует количеству задеваний за оборот; n – оборотная частота;
Регистрируется при контроле виброскорости в радиальном направлении. Вибрация нарастает при пуске механизма. Форма сигнала нестабильна и может значительно изменятся от замера к замеру.
Первым признаком наличия является шум, который отличается от нормальной работы механизмов. Дефект можно определить при анализе формы сигнала, в которой будут «зеркальные отскоки»
Спектр вибрации соответствующий случаю задевания ротора о статор эл.дв.
Форма вибрационного сигнала

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с дефектами статора электродвигателя
Электромагнитные дефекты выявляемые при вибродиагностике делятся на дефекты статора и дефекты ротора. Основные дефекты статора, которые мы можем определить:
ослабление прессовки пакета стали, замыкание стержней, витков;
Эллипсность внутренней расточки статора относительно оси вращения;
Неправильный осевой монтаж.
Признаками дефектов статора являются:
Дефект проявляется на частотах: fэм = 2*k*F, где F – частота питающей сети, F = 50 Гц; k=0,5; 1; 2; 3.
Преобладает первая электрическая гармоника (100Гц). В случае ослабления прессовки появляются дробные гармоники.
Можно обнаружить зависимость в изменении амплитуды вибрации в радиальном направлении.
Спектр вибрационного сигнала при замыкании витков статора
Спектр вибрационного сигнала при эллипсности статора

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с эксцентриситетом ротора электродвигателя
Электромагнитные дефекты выявляемые при вибродиагностике делятся на дефекты статора и дефекты ротора. Основные дефекты ротора, которые мы можем определить:
Эксцентриситет ротора;
Обрыв стержней ротора;
Неправильный осевой монтаж.
Признаками дефекта эксцентриситета является:
Дефект проявляется на частотах: fм = 2*k*F, где F – частота питающей сети, F = 50 Гц; k=1; 2 совместно с Fp=k*n.
Около оборотной частоты и электрической частоты возникают боковые гармоники.
Величина вибрации в радиальном направлении примерно одинакова вне зависимости от точки контроля.
Спектр вибрационного сигнала эксцентриситета ротора

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с обрывом стержней ротора электродвигателя
При пуске асинхронного эл.дв. происходит повышенный нагрев контактов стержней с замыкающими кольцами, что в свою очередь приводит к повышенной нагрузке на оставшиеся стержни и последующему их выгоранию. Основными признаками обрыва стержней являются:
Спектр вибрации схож со спектром вибрации при эксцентриситете ротора.
Боковые гармоники появляются только с ростом нагрузки на двигателе, при низкой нагрузке они отсутствуют, в случае, если величина боковых гармоник составляет 10% и более от пиков, то вероятность наличия отгоревших стержней очень велика.
Боковые гармоники несимметричны относительно пиков.
Спектр вибрационного сигнала при обрыве стержней ротора электродвигателя

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Общие характеристики спектра при диагностике насосов
При анализе сигналов полученных при диагностике насосов необходимо всегда помнить, что на спектре вибросигнала мы всегда можем видеть лопаточную вибрацию (fл = k*n, где k- количество лопастей; n – оборотная частота) ввиду одной из двух причин:
Лопаточная вибрация является итогом взаимодействия лопаток рабочего колеса с неподвижным направляющим аппаратом;
Лопаточная частота возникает при прохождении рабочего колеса насоса мимо какого-либо препятствия в проточной части или элемента конструкции типа выходного канала насоса;
Спектр вибрационного сигнала бездефектного насоса

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей насосов связанных с дефектом в проточной части
В случае возникновения дефектов в проточной части на спектре вибросигнала появятся следующие изменения:
Существенно увеличится величина лопаточной гармоники относительно оборотной гармоники;
Наряду с первой лопаточной гармоникой появится вторая и возможно третья лопаточные гармоники;
При развитом дефекте возможно возникновение возле лопаточной гармоники боковых гармоник находящихся на расстоянии оборотной частоты от неё;
Следует помнить, что причиной появления лопаточных гармоник высокого порядка и боковых гармоник может быть как конструктивная нессимметрия вращающегося тела, так и выкрашивание части лопатки или её рабочей поверхности.
Спектр вибрационного сигнала с повышенными лопаточными гаромниками

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей насосов связанных с кавитацией
Дефект кавитации связан с неравномерностью протекания рабочей жидкости через насос. В районе лопаток насоса происходит сжатие газовых пузырьков в рабочей зоне и их возникновение в зоне разряжения насоса. На спектре вибросигнала появятся следующие признаки:
Лопаточная и оборотная частота не имеют боковых гармоник;
При схлопывании большого количества пузырьков газа разного размера происходит общее поднятие гармоник в высокочастотной области имеющее широкую полосу захватываемых частот.
Спектр вибрационного сигнала от подшипника насоса при наличии кавитации

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Общие характеристики спектра при диагностике редукторов
При анализе сигналов полученных при диагностике редукторов необходимо всегда помнить, что на спектре вибросигнала мы всегда будем видеть 3 системы гармоник:
Оборотная гармоника F1 и её производные, относящиеся к входному валу редуктора;
Оборотная гармоника F2, и её производные, относящиеся к выходному валу, и связанная с оборотной частотой коэффициентом передачи зубчатой пары;
Оборотная гармоника Fz и её производные, относящиеся к частоте зубозацепления зубчатых колёс.
Спектр вибрационного сигнала бездефектной зубчатой пары

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с износом зубьев редуктора
Наиболее распространённым дефектом в редукторах является износ зубчатых пар. Признаком износа зубчатых пар является:
Появление вокруг оборотной гармоники зубозацепления ряда мелких боковых гармоник, промежутки между которыми заполнены «белым шумом» при этом амплитуда боковых гармоник с развитием дефекта будет расти;
Расстояние между боковыми гармониками зависит от частоты вращения вала, на подшипниках которого проводится контроль.
Спектр вибрационного сигнала вызванного износом зубчатой пары

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с эксцентриситетом зубчатых колёс
Эксцентриситетом называют группу дефектов вызванную неправильной посадкой зубчатого колеса на вал, изгиб вала-шестерни непараллельность валов зубчатой пары. Признаком эксцентриситета являются:
Появление достаточного большого количества вокруг оборотной гармоники зубозацепления боковых гармоник. Их количество всегда больше 4-х.
Амплитуда боковых гармоник изменяется бессистемно;
Боковые гармоники разделены друг от друга на частотный шаг, уровень «белого шума» минимален.
Спектр вибрационного сигнала вызванного увеличением зазора в опорном подшипнике

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРЕДНЕЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с расцентровкой
При расцентровке возникают не только ряд оборотных гармоник после оборотной частоты ротора, но также возникает ряд дополнительных боковых гармоник возле частот зубозацепления. Признаком расцентровки на зубчатых передачах являются:
Наличие гармоники частоты зубчатой пары боковых гармоник расположенных на расстоянии оборотной частоты.
Наличие второй гармоники частоты зубчатой пары.
Спектр вибрационного сигнала вызванного расцентровкой сборки редуктор-электродвигатель со стороны приводного подшипника редуктора

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определение неисправностей связанных с зубцово-пазовой структурой электродвигателя
Эту неисправность условно можно представить в виде ротора, у которого отсутствует один ферромагнитный зуб. Признаком наличия этого дефекта является:
Наличие пика на частоте, равной произведению частоты вращения ротора на число пазов статора.
Вблизи пика зубцовой частоты появятся два боковые гармоники, сдвинутые на удвоенную частоту питающей сети (на 100 Гц).
Спектр вибрационного сигнала вызванного нарушением зубцево-пазовой структуры эл.дв.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Методы определения неисправностей связанных с подшипниками
Неисправности в подшипниках качения определяются на высокочастотных и особо высокочастотных частях спектров. Для идентификации дефектов подшипников качения применяют следующие методы контроля:
Контроль СКЗ виброскорости;
Контроль спектра виброскорости и виброускорения;
Контроль спектра огибающей;
Методы ударных импульсов;
Методы пик-фактора;
Контроль высокочастотных характеристик вибрации.
Этапы развития дефектов в подшипнике качения
Усреднённая амплитуда ударного импульса
СКЗ виброскорости

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Частоты, характерные для элементов подшипников
Независимо от методов контроля частоты неисправностей элементов подшипника определяются исходя из геометрических характеристик подшипника и динамических характеристик оборудования, где они установлены:
Частота наружной обоймы fнар:
Частота внутренней обоймы fвн:
Частота тел качения fт.к.:
Частота сепаратора, f:
Частота перекоса подшипника
в корпусе:
Где:
к1= 2 при износе наружного кольца;
к1= 3 при трещинах и раковинах;
к = 1, 2, 3;
z – число тел качения;
n – частота вращения ротора;
d – диаметр тел качения;
D – диаметр окружности проходящий
через центр тел качения;
β – угол контакта тел качения с обоймой;

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника по СКЗ виброскорости
Данный метод имеет следующие преимущества:
Наиболее быстрый метод;
Технические затраты минимальны;
Не требует обучения.
Однако у него есть ряд значительных недостатков:
Нельзя определить причину возникновения вибрации;
Низкая чувствительность;
Выявление дефектов подшипников на последней стадии. Обнаружение возможно только с середины третьего этапа.
Этапы развития дефектов в подшипнике качения
Усреднённая амплитуда ударного импульса
СКЗ
виброскорости

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника по спектрам вибрационных сигналов
Данный метод имеет следующие преимущества:
Позволяет определять большое количество других дефектов;
Позволяет проводить диагностику дефектов примерно с середины второго этапа;
Возможность анализа спектров реализована практически на любом виброметре и на каждом виброанализаторе, включая приборы низкого ценового диапазона.
Недостатки:
Низкая чувствительность ввиду большого количества паразитных шумов
Необходимо хорошее обучение и наличие опыта
Этапы развития дефектов в подшипнике качения

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника по спектрам вибрационных сигналов
Спектр вибрации, вызванный выходом из строя подшипников имеет 3 диагностические стадии:
1 стадия: Наступает примерно через пару месяцев с момента начала развития дефекта. На спектре появляется «подшипниковая гармоника»
2 стадия: Происходит появление боковых гармоник, на последних этапах 2-й стадии появляются кратные подшипниковые гармоники
3 стадия: Подшипниковая частота нестабильна . Модулируется многократное наложение гармоник

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника по спектрам огибающих
Данный метод имеет следующие преимущества:
Позволяет достаточно успешно проводить диагностику подшипников;
Позволяет проводить диагностику дефектов примерно с начала второго этапа;
Недостатки:
Сложность в проведении контроля, ввиду необходимости выбора требуемого фильтра. Наиболее эффективным считается треть-октавный фильтр.
Сложность выбора необходимой полосы частот для проведения контроля, т.к. для каждого типоразмера подшипника диапазон должен быть индивидуальным.
Спектр огибающей подшипника, имеющего раковину на наружном кольце
Спектр огибающей подшипника, имеющего раковину на внутреннем кольце
Этапы развития дефектов в подшипнике качения

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ОСОБО ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника методами ударных импульсов
Данный метод имеет следующие преимущества:
Позволяет определять состояние не только элементов подшипника, но и состояние смазки подшипников;
Позволяет выявлять дефекты примерно с конца первого этапа;
Простота применения метода.
Недостатки:
Метод ударных импульсов определяет только дефекты которые могут быт зарегистрированы в высокочастотном и особо высокочастотном диапазонах.
Высокая стоимость приборов.
Бездефектный уровень ударных импульсов
Спектр огибающей подшипника, имеющего раковину на внутреннем кольце

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ОСОБО ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника методами пик-фактора
Метод заключается в сравнении уровней пиков с общим фоновым уровнем сигналов. Самыми известными разновидностями являются методы обнаружения высокочастотного сигнала (HFD), метод измерения импульса (SE). Данные методы имеют общие преимущества и недостатки отличаясь только реализацией:
Дают возможность определить состояние смазки но с достаточно большой погрешностью;
Позволяет выявлять дефекты примерно с конца первого этапа;
Приборы имеют невысокую стоимость и просты в применении.
Недостатки:
Браковочные уровни устанавливаются эмпирическим путём для каждого конкретного типоразмера объектов контроля.
При контроле есть вероятность забраковать новое оборудования в случае проведения диагностики в период приработки оборудования.

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
ОСОБО ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГАРМОНИКИ
Определения неисправностей подшипника методами высокочастотных характеристик
Метод заключается в анализе высокочастотных гармоник. Самыми известными разновидностями являются метод вычисления эксцесса виброускорения в частотных диапазонах (Метод Куртозиса), метод вычисления кинетической энергии высокочастотных колебаний (BCU), метод анализа акустической эмиссии. Данные методы имеют следующие преимущества:
Позволяет выявлять дефекты примерно с середины первого этапа;
Простота применения метода, результаты анализа представлены в виде числового значения.
Недостатки:
Определяет только состояние подшипников.
Этапы развития дефектов в подшипнике качения

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОДШИПНИКОВ

ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список литературы:
Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам, Русов В.А., 2012 – 252 с.
Вибродиагностика: Моногр. / Розенберг Г.Ш., Мадорский Е.З., Голуб Е.С. и др.; Под ред. Г.Ш. Розенберга. – СПб.: ПЭИПК, 2003. – 284 с.
Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования, Ширман А.Р. – Москва, 1996г. – 276 с.