Новости Основы Диагностика Средства Литература О сайте

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СБОРЩИКОВ-СПЕКТРОАНАЛИЗАТОРОВ ФИРМ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ

Соколов Д.В., ЗАО "Промсервис"

   При проведении диагностирования вращающегося оборудования по параметрам вибрации, прежде всего, необходимо получать достоверные измерения виброакустических сигналов в контрольных точках. Для этого нужно помимо соблюдения правил установки датчиков использовать приборы-спектроанализаторы, которые отвечают определенным требованиям.
   В настоящее время, ряд российских фирм разрабатывают и производят оборудование, предназначенное для измерения характеристик виброакустических сигналов. Имея общее назначение, эти приборы значительно отличаются между собой по предоставляемым возможностям и удобству в эксплуатации. Поэтому, перед тем как остановить выбор на том или ином устройстве, необходимо предварительно провести их сравнительный анализ и оценить в какой мере удовлетворяют они уровню задач, предъявляемых виброакустической диагностикой.
   К необходимым возможностям, которыми должны обладать приборы, анализирующие вибрацию, относятся:

  • проведение анализа временных характеристик сигналов и анализа временной развертки сигналов (режим осциллографа);

  • проведение спектрального анализа вибрации, т.е. осуществление разделения вибрации на частотные составляющие в широком диапазоне частот (от долей Герца до 20 кГц), с возможностью выбора различных частотных поддиапазонов;

  • проведение спектрального анализа огибающих высокочастотных сигналов вибрации, с возможность перестройки средней частоты полосового фильтра и выбором различных пределов частотного диапазона;

  • обеспечение достаточной разрешающей способности, до 1600 линий/спектр;

  • обеспечение усреднений по спектральным характеристикам;

  • оценка выбросов в сигнале вибрации, т. е. определение пик-фактора (отношение пикового и среднеквадратичного значений);

  • определение общего уровня вибрации в полосе частот, требуемой стандартами вибрационного контроля;

  • проведение измерений по маршруту;

  • возможность передачи накопленных измерений в компьютер для их дальнейшей обработки.

   Дополнительные функции, которыми бы желательно должны обладать приборы, являются балансировка роторов в собственных опорах, наличие графического жидкокристаллического дисплея, возможность загрузки маршрута измерений из компьютера.
   На сегодняшний день, наиболее известными и широко представленными на рынке сборщиками-спектроанализаторами виброакустической информации, из изготавливаемых в РФ, являются: "ПР-200А" (НТЦ "Приз" г. Москва), "Кварц" и "Топаз" (ООО "Диамех" г. Москва), "СК-2300" (ИТЦ "Оргтехдиагностика" г. Москва), "СД-11" (АО "ВАСТ" г. Санкт-Петербург), "СМ-3001" и "ДСА-2001" (ООО "Инкотес" г. Нижний Новгород), "Диана-2" и "Атлант-8" (ПВФ "Вибро-Центр" г. Пермь).
   Все указанные приборы являются сложными программно-аппаратными комплексами, созданными на базе микропроцессорных модулей. Использование микропроцессоров, позволило (при сравнительно небольших размерах) реализовать в устройствах широкий спектр измерительных и вычислительных возможностей, проводить различные виды анализа сигналов вибрации, а также рассчитывать дополнительные параметры виброакустических характеристик (СКЗ, пик-фактор и т.д.).
   Тем не менее, только часть из перечисленных сборщиков-спектроанализаторов отвечает всем основным требованиям, предъявляемым при проведении вибродиагностики. Другие устройства обладают необходимыми возможностями лишь частично.
   Основные сравнительные характеристики приборов приведены в таблице 1 (ценовые характеристики приборов не рассматриваются).

Таблица 1.

Характеристика
ПР-200А
СД-11
Кварц, Топаз
СК-2300
СМ-3001
ДСА-2001
Атлант-8
Диана-2
Частотный диапазон в режиме измерения спектров
0.05 Гц - 20 кГц
0.02 Гц - 25.6 кГц
0.3 Гц - 10 кГц
0.5 Гц - 20 кГц
4 Гц - 20 кГц
10 Гц -16 кГц.
5 Гц - 5 кГц
до 10 кГц
Количество частотных диапазонов
9
11
10
8
7
8
_
_
Измерение спектров огибающих
есть
есть
есть
есть
есть
есть
нет
нет
Кличество отсчетов в спектре
400 800 1600
400 800 1600
100 200 400 800 1600
400 800 1600 3200
200 400 800 1600
250 500 1000 2000 2500
100 - 3200
400 800
Количество каналов для подключения пьезоакселерометров
2
1
1 (только свои дат.)
2 (только свои дат.)
3
2
8
2
Количество каналов подключения датчиков по напряжению
1
1
1
8
3
2
8
_
Коммутатор
-
4-16
4,8,16
-
-
-
-
-
дополнительные измерения
СКЗ, пик-фактор, режим осциллографа
СКЗ, Пик, Пик-Пик
СКЗ, эксцесс, выбег
-
Амплитуда и фаза
Кепстр, корреляция, фазовые характеристики
(20 функций БПФ)
_
_
Балансировка
есть
есть
есть
есть
есть
есть
есть
есть
Графический дисплей
есть
есть
есть
есть
нет
есть
есть
есть
Время работы от аккумуляторов
8
10
8
8
6
4
4
8
длина, мм
280
225
180
245
296
315
н.д.
180
ширина, мм
135
150
170
165
96
325
н.д.
165
высота, мм
65
45
75
47
36
110
н.д.
35
Масса, кг
1.7
1.7
1.8
2.0
1.0
4.5
6.0
1.1

   Данные таблицы 1 не полностью отражают особенностей приборов при эксплуатации, и нуждаются в дополнительном пояснении.


Фиг. 1.

   Например, анализатор "Диана-2" (фиг. 1) - компактный, удобный в использовании прибор позволяет синхронно регистрировать вибросигналы по двум каналам, и по третьему каналу одновременно может проводиться регистрация сигнала с отметчика фазы. Но, при этом, максимальное частотное разрешение по спектрам составляет 800 линий. Такого разрешения оказывается не достаточно при определении ряда дефектов электромагнитной системы электрических машин. "Диана-2", не измеряет спектры огибающих. Это означает, что в значительной степени уменьшается возможность прибора выявлять дефектные подшипники, тем более распознавать конкретные виды неисправностей (например, износ наружного кольца). Также, частотного диапазона 10 кГц, бывает недостаточно при диагностировании высокоскоростных машин с мультипликаторами.


Фиг. 2.

   Преимуществом виброанализатора СМ-3001 (фиг. 2) по сравнению с "Диана-2" является взрывозащитное исполнение по классу 1ExibIIAT4, и измерение вибрации одновременно по 3-м каналам (по двум каналам синхронно, и последовательно с ними по 3-ему каналу). Могут измеряться СКЗ, АМП, ПИК-ПИК, спектр огибающей в полосах 3, 6 и 12 кГц. К неудобству в эксплуатации можно отнести отсутствие графического дисплея, поэтому нельзя, например, при измерениях отслеживать качество спектральных характеристик, вид которых является одним из критериев правильной установки датчиков.


Фиг. 3.

   Восьмиканальный синхронный регистратор-анализатор вибросигналов "Атлант-8" (фиг.3) выполнен на базе notebook и измерительного блока. Применение персонального компьютера позволило существенно улучшить такие характеристики сборщиков как количество подключаемых каналов (разновидность прибора "Атлант-8М" имеет 16 входных каналов с последовательным опросом) и внутренний объем памяти. Но, вместе с тем, появились ограничения на условия эксплуатации. Например, при использовании в запыленных помещениях, от попадания пыли может выйти из строя клавиатура. Частотный диапазон, поставляемых с анализатором вибродатчиков, составляет 5-5000 Гц. Как отмечалось во вступлении, этот диапазон должен составлять от долей Герц до двадцати килогерц. Это связано с тем, что как в данном случае, нижний предел частотного диапазона 5 Гц не позволяет прибору в полном объеме проводить обследование тихоходных машин, когда частоты вращения валов составляют Герцы, и доли Герц (например, в бумажной промышленности). Значение границы верх него частотного диапазона 5000 Гц также снижает возможности прибора при диагностировании быстроходных машин.


Фиг. 4.

   Измерительная система ДСА-2001 (фиг.4) еще одно решение на базе персонального компьютера notebook. Преимуществом данного прибора по сравнению с "Атлант-8" является взрывобезопасное исполнение по классу ExibIIA и возможность синхронного измерения по двум каналам. Недостатком устройства является ограничение частотного диапазона десятью Герцами снизу и десятью килогерцами сверху. Это, как и в случае "Атлант-8", не позволяет в полной мере проводить обследование низкооборотных и быстроходных машин.


Фиг. 5.

    Следующий виброанализатор - СК-2300 (фиг. 5). Прибор обладает всем спектром необходимых возможностей для проведения виброакустической диагностики. Максимальное разрешение в режиме измерения спектров составляет 3200 линий/спектр. Может иметь специальные исполнения для работы во взрывоопасных зонах класса В1а и В1г с паро-воздушными смесями класса IIа температурных групп Т1..Т4, а также влагонепроницаемое исполнение (IP68). К неудобствам в эксплуатации можно отнести необходимость перезагрузки программного обеспечения в прибор с компьютера, при переходе от режима измерений параметров вибрации к проведению балансировки. Другой особенностью устройства, способной вызвать затруднения при проведении измерений, является возможность использования только поставляемых с прибором датчиков-пьезоакселерометров, которые имеют площадь основания 14 см2. Это влечет за собой определенные сложности при постановке датчиков на поверхность с большим радиусом кривизны, или ребра жесткости и фланцы узлов механических устройств.


Фиг. 6.

   СД-11 (фиг. 6) - анализатор, который также реализуюет весь спектр необходимых возможностей. Дополнительно имеет встроенную справочную систему по работе с прибором. Помимо основных характеристик позволяет вычислять СКЗ, пик и пик-пик. Предусмотрена установка автоотключения. Может поставляться с коммутатором на 4-16 каналов с последовательным опросом. К недостаткам прибора можно отнести отсутствие модификации во взрывозащищенном исполнении. Также, нужно отметить, что данный прибор представляет собой полностью закрытую систему. Это означает, что результаты измерений могут быть приняты и обработаны в компьютере только программным обеспечением, представленным разработчиками. Это исключает возможность дополнительного исследования измеренных характеристик другими программными продуктами, что в некоторых случаях может оказаться желательным.


Фиг. 7.
Фиг. 8.

    Виброанализатор "КВАРЦ" (фиг. 7) и его исполнение в другом конструктиве "ТОПАЗ" (фиг. 8) позволяют измерять как основные, так и дополнительные характеристики (эксцесс нижних, верхних частот, разгон/выбег). Предусмотрен режим измерения ZOOM. Существует модификация "ТОПАЗ-В", которая представляет собой взрывозащищенный вариант прибора "КВАРЦ" по классу 1ExibsIIAT4X. Приборы могут эксплуатироваться только с пьезоакселерометрами моделей PA023, PA033, PA034 и PA050. Предусмотрена возможность подключения четырех, восьми и шестнадцати канальными коммутаторами с последовательным опросом каналов. Имеется установка автоотключения. Особенностью устройств является дополнительная загрузка с компьютера программы балансировки. Другой особенностью виброанализаторов является ограничение соотношения верхней и нижней частот измеряемых спектров (максимальное значение составляет 100 к 1). На практике это означает, что в ряде случаев появляется необходимость в проведении дополнительных измерений. Например, при обследовани и многоступенчатого редуктора, частоты вращения валов последних ступеней могут составлять доли Герц, например 0.2 Гц, а частоты зубчатых зацеплений десятки Герц, например 40 Гц. При этом, диапазон измеряемых приборами спектров будет составлять, 0.1 - 10 Гц и 0.5 - 50 Гц, вместо 0.05 - 50 Гц как в ПР-200А.

Фиг. 9.

    Спектроанализатора ПР-200А (фиг. 9), еще один прибор, реализующий весь перечень необходимых возможностей для проведения вибродиагностики. Позволяет измерять и анализировать временные и спектральные характеристики, рассчитывать СКЗ и пик-фактор. Имеет модификацию ПР-200Ex во взрывозащищенном исполнении по классу 2ExeseIIТ5Х. Программа балансировки не нуждаются в дополнительной загрузке с компьютера (как в "СК-2300", или "Кварц", "Топаз"). Основным отличием данного прибора является чрезвычайная простота в управлении, связанная с отсутствием сложной иерархии вложенных меню, как в "СК-2300", "СД-11" или "Кварц", "Топаз". Все управление прибором сводится к нажатию нескольких кнопок. Позволяет проводить пакетный сбор данных по маршруту. Это означает, что по нажатию одной клавиши все измерения, которые должны быть проведены в точке, выполняются автоматически (нет необходимости вручную запускать измерения разных частотных диапазонов, как это реализовано в других сборщиках).
   Со временем, приведенные в примерах спектроанализаторы, будут безусловно совершенствоваться и претерпевать изменения. Будут меняться их технические характеристики и функциональные возможности.

 
 Ваши отзывы и предложения ждем по адресу: mail@vibration.ru Cайт поддерживается ООО «ИНКОТЕС»