Представлена портативная система виброанализа подшипников ZETLABVibroMetr mod. 117B, позволяющая выполнять обследование состояния технологического оборудования в оперативном режиме с помощью спектрального анализа вибраций, обеспечивающего своевременное обнаружение дефектов и их локализацию.
В современных условиях, когда повсеместно используются машины, механизмы и другое оборудование, в состав которого включены создающие вибрацию подшипники и вращающиеся элементы, значительно возрастает роль эффективной и своевременной диагностики их работы. Обнаружение отклонений в работе узлов, потенциальных дефектов на ранних стадиях развития позволяет предотвратить отказы, внезапные аварийные ситуации и поломку дорогостоящего оборудования.
Неисправности подшипников лучше всего позволяет выявить спектральный анализ вибраций, возникающих при их работе. Этот метод вибрационного анализа основан на алгоритме быстрого преобразования Фурье, который позволяет получить частотный спектр сигнала из его временного представления (зависимость амплитуды от времени). Контроль за изменениями спектра вибраций является действенным средством своевременного обнаружения дефектов и их локализации. При этом при анализе спектра выявляются повышенные амплитуды вибраций на частотах, совпадающих с частотами возможных повреждений элементов подшипников: сепаратора, дорожек качения, тел качения – шариков и цилиндрических, конических, сферических, игольчатых роликов. Эти частоты рассчитываются, исходя из соотношения геометрических размеров подшипника и оборотной частоты вращения ротора машины/механизма:
- увеличение амплитуды вибрации на частоте перекатывания тел качения BSF (от англ. ball spin frequency) говорит о появлении дефектов самих тел качения – трещин, сколов и других повреждений;
- появление пиков на частоте вращения сепаратора FTF (от англ. fundamental train frequency) может свидетельствовать о его разрушении или заедании, а также о неправильном вращении;
- высокие значения амплитуды на частоте перекатывания тел качения по внутренней обойме подшипника BPFI (от англ. ball pass frequency inner race) характеризуют наличие трещин на внутренней обойме или ее износ;
- повышенная вибрация на частоте перекатывания тел качения по внешней обойме подшипника BPFO (от англ. ball pass frequency outer race) свидетельствует о дефектах наружной обоймы.
Портативная автоматизированная система виброанализа подшипников ZETLABVibroMetr mod. 117B, представляющая собой мобильный комплект на базе промышленного акселерометра ZET 117B с интерфейсом USB. В комплект входят: сам акселерометр, который устанавливается в точке контроля с помощью магнита, мобильное устройство – планшет или смартфон со специализированным мобильным приложением ZETLabVibroA для анализа вибрации, а также мультифункциональный адаптер для расширения количества портов USB Type-C Slim Multiport с Ethernet-адаптером. Сформированная измерительная система обеспечивает надежный мониторинг состояния и диагностику подшипников машин, механизмов и другого технологического оборудования. Пример использования системы на объекте приведен на рис. 1, технические характеристики входящего в комплектацию системы акселерометра ZET 117B – в табл. 1.
Рис. 1. Портативная система виброанализа подшипников ZETLABVibroMetr mod. 117B
Таблица 1. Технические характеристики датчиков ZET 117B
Методика проведения вибрационного контроля с помощью измерительной системы ZETLABVibroMetr mod. 117В выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 13373-1-2009 «Контроль состояния и диагностики машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 1. Общие методы». Современные машины и механизмы с вращательными элементами в целях оптимизации технического обслуживания в местах установки вибродатчиков маркируются специальными QR-кодами, в которых содержится вся необходимая информация об устройстве, оговоренная международным соглашением MIMOSA (Machinery Information Management Open Systems Alliance) – Объединения открытых систем по управлению данными в машиностроении. Эта информация, хранящаяся в настройках (Settings) устройства, включает место и ориентацию установки датчика, имя канала, количество тел качения и их диаметры, оборотную частоту, угол контакта и другие параметры. Эксклюзивный QR-код исследуемого объекта сканируется оператором с помощью мобильного приложения ZetLabVibroA. При отсутствии на оборудовании QR-кода настроечные данные вводятся вручную.
Для удобства работы оператора в мобильное приложение загружается маршрутная карта исследуемого объекта, которая создается заранее на персональном компьютере. В этом случае при нажатии на кнопку Rout на экране отображается графическая блок-схема, которая характеризует структуру объекта. Вид маршрутной карты на сенсорном экране показан на рис. 2.
Рис. 2. Маршрутная карта на экране мобильного устройства
Запустив мобильное приложение и нажав на экране кнопку, соответствующую выбранной точке измерения, оператор может посмотреть справочную информацию об объекте. Контроль результатов измерения виброскорости на осциллограмме, а также анализ рассчитанных значений параметров вибрации, которые отображаются в табличном виде, выполняются оператором тоже с помощью мобильного приложения ZetLabVibroA.
Частотный анализ вибрации подшипника выполняется с помощью переключения устройства на режим узкополосного спектра, являющегося основой для определения и локализации источника повышенной вибрации. В этом режиме в случае нажатия оператором кнопок с обозначением частот, характеризующих вибрацию отдельных элементов подшипника (FTF, BSF, FTF, BPFI, BPFO, FI), на отображении спектра вибраций в точках, соответствующих этим частотам, появляются курсоры, позволяющие определить пиковые значения вибраций. Другими словами, оператор с помощью приложения ZetLabVibroA в автоматическом режиме определяет значения частот, на которых в графической области отображения спектра происходит максимальный выброс кинетической энергии. Примеры отображения спектров вибраций подшипника на экране мобильного устройства в различных режимах показаны на рис. 3.
Рис. 3. Примеры отображения результатов спектрального анализа на экране
Результаты измерений параметров вибрации записываются во внутренней памяти мобильного устройства, для дополнительной диагностики их следует скопировать в персональный компьютер и использовать соответствующее ПО ZETLAB. Кроме того, функциональные возможности системы ZETLABVibroMetr mod. 117B обеспечивают выгрузку зарегистрированной информации в облачное хранилище для дальнейшего анализа.
Статья опубликована в журнале «ИСУП»