Виброанализаторы
АГАТ-М – 2-х канальный анализатор вибрации / Балансировочный прибор
АДП-3101 – Устройство виброизмерительное портативное (4-х канальный виброанализатор) предназначено для измерения и анализа вибрации, балансировки роторов, проведения автоматизированной вибро- и параметрической диагностики неисправностей энергомеханического оборудования и трубопроводов
Атлант-8 – Многоканальный синхронный регистратор-анализатор вибросигналов предназначен для решения наиболее сложных задач в вибрационной диагностике состояния оборудования на основе переносного компьютера
БМ-6 – Балансировочный малогабаритный прибор
Brig – 2-х канальный виброанализатор, балансировка
ВД-1854 – Устройства записи и анализа вибрационных сигналов
ViAna-1 – Виброанализатор, виброметр, прибор «безразборной» балансировки роторов
ViAna-4 – Универсальный 4-канальный регистратор и анализатор вибросигналов, балансировка роторов
Vibro Vision-2 – Анализатор вибросигналов (виброанализатор) с расширенными функциями диагностики подшипников качения. Виброметр, возможность сохранения замеров.
IMPULSE VMC – Одноканальный анализатор с балансировкой
BALTECH VP-3470 – 2-х канальный виброанализатор с программой вибродиагностики BALTECH Expert предназначен для определения технического состояния широкого класса машин и механизмов, а также выполнения динамической балансировки в собственных опорах роторов
Диана-2M – Анализатор вибрации двухканальный предназначен для диагностики состояния и балансировки вращающегося оборудования
Kамертон – Переносный многоканальный синхронный анализатор
КВАРЦ / ТОПАЗ-В – Анализатор вибрации
КВАРЦ-2 – 2-х канальный балансировочный прибор, сборщик данных, анализатор вибрации
Corvet – 2-х канальный виброанализатор, предназначенный для контроля текущего вибрационного состояния роторных агрегатов
МВК – Переносной диагностический комплекс. 4-8-16-24 канала регистрации
ОНИКС – 2-х канальный анализатор вибрации на базе Windows CE
СД-21 – двухканальный цифровой измеритель вибрации, анализатор и сборщик данных
СД-23 – виброанализатор с двумя параллельными каналами, со встроенными программами балансировки, удара и разгона/выбега
СМ-3001 – Устройство виброизмерительное портативное (вибросборщик данных) является простым и компактным виброизмерительным прибором с возможностью автоматизированной диагностики
СМД-4М – мобильная система мониторинга состояния
СПЕКТР-07 – Переносной вибродиагностический комплекс
STD-510 – Виброколлектор, сборщик данных
STD-3300 – 2-х канальный виброанализатор, позволяющий собирать и анализировать данные по двум каналам синхронно. Максимальные диагностические возможности и функция балансировки
ТСТ 4199 – Мобильная система технического диагностирования
UMS-16 – универсальный многоканальный виброизмерительный комплекс
ЦБ-3 – Прибор для балансировки и центровки роторов механизмов
Описание
Принцип действия виброметра основан на преобразовании вибрации контролируемого агрегата в электрический сигнал, пропорциональный виброускорению, и дальнейшей его обработке.
Виброметр состоит из переносного блока измерения, снабженного интегратором (двойное и одинарное интегрирование) и жидкокристаллическим дисплеем, и вибропреобразователя. Виброметр имеет батарейное питание.
Вибропреобразователь представляет собой пьезоэлектрический акселерометр инерционного типа, использующий прямой пьезоэлектрический эффект. Электрический заряд чувствительного элемента пропорционален ускорению, воздействующему на преобразователь.
В стандартной комплектации виброметр поставляется совместно с вибропреобразователем АНС 262.
Виброметры выпускаются в нескольких модификациях (ВИНИТ-ххх), отличающихся скоростью обработки данных, наличием спектрального анализа, диапазоном частот, напряжением питания и массой.
Виброметры моделей ВИНИТ-1, ВИНИТ-1М, ВИНИТ-1М2 выпускаются во взрывозащищенном исполнении с маркировкой взрывозащиты 1Exib IIAT3X. Вибропреобразователи АНС 262 имеют маркировку взрывозащиты 1Exib IIAT3.
Внешний вид виброметра общего назначения ВИНИТ-ххх приведен на рисунке 1.
Диапазон измерения виброускорения (СКЗ), м/с2
Диапазон измерения виброскорости (СКЗ), мм/с
от 0,1 до 600 от 0,1 до 99,9 от 3 до 999
от 10 до 1000; от 10 до 20000 от 10 до 1000; от 10 до 10000 от 10 до 160; от 10 до 1000
±3
±0,1
±0,1
±1
от плюс 1 до минус 2
±2
±10
от 0 до 50 от минус 50 до 200
58 х 18,5 х 105 18,5 х 25
Диапазон измерения виброперемещения (размах), мкм
Диапазоны рабочих частот, Гц: при измерении виброускорения
при измерении виброскорости
при измерении виброперемещения
Пределы допускаемой основной относительной погрешности при измерении характеристик вибрации на базовой частоте 100 Гц в диапазонах измерения: виброускорения от 100 до 600 м/с2; виброскорости от 10 до 99,9 мм/с и виброперемещения от 100 до 999 мкм, %
Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности при измерении характеристик вибрации на базовой частоте 100 Гц в диапазонах измерения: виброускорения от 0,1 до 99 м/с2, м/с2 виброскорости от 0,1 до 9,9 мм/с, мм/с виброперемещения от 3 до 99 мкм, мкм
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), дБ, не более
Пределы допускаемой дополнительной погрешности при измерении характеристик вибрации, вызванная изменением температуры окружающего воздуха, %, не более: от минус 50 до плюс 50 °С от плюс 50 до плюс 200 °С
Условия эксплуатации: диапазоны рабочих температур, °С: блока измерения вибропреобразователя
Габаритные размеры, мм, не более:
блока измерения (длина х ширина х высота)
вибропреобразователя (шестигранник х длина)
Знак утверждения типа наносится на блока измерения и на паспорт методом наклейки.
Анализатор вибрации
Наиболее часто используются средства измерения, реализуемые на базе вычислительной техники: анализаторы формы, спектральные анализаторы и анализаторы спектра огибающей, структура которых приведена на рисунках , , . Функции анализатора формы () заключаются в измерении амплитуд и фаз отдельных составляющих сигнала и в сравнительном анализе формы отдельных участков сигнала, начало и конец которых определяется углом поворота вала. Подобные анализаторы широко используются для диагностики машин возвратно-поступательного типа и роторов в процессе балансировки. Анализатор спектра () благодаря использованию однотипных элементов позволяет уменьшить время обработки вибрационного сигнала. Введение в схему детектора огибающей дает возможность обнаруживать повреждения подшипников качения и элементов механической системы на ранних стадиях зарождения ().
Рисунок 89 – Структура анализатора формы сигналов вибрации и шума
Рисунок 90 – Структура анализатор спектра сигналов вибрации и шума
Рисунок 91 – Структура анализатора спектра с детектором огибающей
Выпускаются анализаторы, реализующие возможности персональных компьютеров, структура которых приведена на . Подобные средства измерения и анализа сигналов отличаются большими габаритами и используются в лабораторных или стендовых условиях.
Рисунок 92 – Структура входного устройства (AЦП – аналого-цифровой преобразователь)
Развитие конструкции анализаторов вибрации неразрывно связано с развитием компьютерных технологий. Уменьшение габаритов, увеличение объёмов памяти и выполняемых функций – основные направления развития спектроанализаторов.
Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования
«ДПК-Вибро» в руке
Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это – двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.
Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.
Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.
Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. “Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях”. Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.
Измерение виброметром
Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.
Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.
Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).
При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.
Виброручка ViPen
Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.
СКЗ виброскорости на экранеVibro Vision-2
Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.
В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.
Внутренний и внешний датчик
Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.
ViPen – виброметр-ручка с оценкой состояния подшипников и температурой
Виброметр-К1 – простой виброметр. Предназначен для проведения измерения вибрации
в размерности СКЗ виброскорости (мм/с) в стандартном диапазоне частот от 10 до 1000 Гц
ДПК-Вибро – компактный виброметр. Кроме вибрации, умеет оценивать состояние подшипников качения, показывать сигналы и спектры и даже хранить их и передавать в компьютер (правда, всего несколько штук)
Vibro Vision – малогабаритный виброметр для контроля уровня вибрации с возможностью анализа сигналов и спектров. Уже устаревший, но всё ещё популярный прибор. Имеет встроенный в внешний датчик
Способы крепления вибрационных датчиков
Возможны следующие способы крепления вибрационных датчиков ():
- при помощи шпильки;
- клеевые соединения, включая крепление при помощи пчелиного воска;
- использование промежуточных элементов;
- при помощи магнитов;
- при помощи щупа.
Рисунок 82 – Способы крепления вибрационных датчиков
Крепление при помощи шпильки на гладкой плоской поверхности является предпочтительным. Место проведения измерения предварительно подготавливается (). Сверлится отверстие, нарезается резьба, шлифуется поверхность. При этом соблюдаются следующие требования:
- глубина резьбового отверстия должна быть достаточной, чтобы шпилька не упиралась в дно отверстия в основании датчика;
- шероховатость поверхности не более 1,6…0,25 Rz;
- неперпендикулярность оси резьбового соединения к плоскости крепления преобразователя не более 0,02%;
- неплоскостность поверхности крепления 0,01%;
- крутящий момент при креплении датчика на шпильку М4…М8 1,7…2 Нм.
Рисунок 83 – Требования к месту установки датчика при помощи шпильки
Поверхность объекта должна быть ровной и чистой. На рабочую поверхность датчика наносится слой пластичной смазки, что увеличивает жёсткость механического соединения датчика и объекта измерений и создает хороший контакт поверхностей.
На показана амплитудно-частотная характеристика пьезодатчика, закрепленного стальной шпилькой на гладкой поверхности объекта. В этом случае резонансная частота пьезодатчика практически совпадает с резонансной частотой, полученной при калибровке производителем (примерно 33 кГц).
 |  |
Недостатки: большие затраты времени на установку датчика и необходимость проведения слесарных работ.
Альтернативным методом крепления пьезодатчиков является крепление на тонком слое пчелиного воска, при помощи клея, цемента и другие. Резонансная частота уменьшается незначительно (). Этот способ крепления применим при комнатной температуре поверхности объекта и малой амплитуде колебаний.
 |  |
Недостатками этого метода крепления являются размягчение воска или клея с ростом температуры (допустимая температура +35…40 °С) и ненадежность крепления массивных датчиков, особенно в направлении измерения, отличном от вертикального. Крепление датчика пчелиным воском на гладкой чистой поверхности при измерении вибрации в вертикальном направлении можно считать допустимым для датчиков массой не более 20 г при амплитудах виброускорения до 100 м/с2.
Использование промежуточных элементов – пластин, дисков приводит к искажению воспринимаемого сигнала на высоких из-за механической фильтрации и снижению резонансной частоты из-за повышенной податливости системы.
В тех случаях, когда необходимо обеспечить прочное крепление акселерометра без нарушения поверхности объекта резьбовыми отверстиями, используются специальные шпильки, закреплённые на плоском диске (промежуточные элементы) прикрепляемые твёрдым клеем или цементом. В качестве склеивающих материалов рекомендуются эпоксидные смолы и цианакриловые клеи. Изолированная шпилька и слюдяная шайба используются там, где необходима электрическая изоляция акселерометра относительно объекта.
Наиболее широкое распространение получил способ крепления датчиков на гладкой поверхности объекта с помощью постоянного магнита. При этом статическая сила сцепления магнита с измерительной поверхностью во многом влияет на диапазон измерений. Это определяет необходимость использования неодимовых магнитов с усилием 30…50 Н. Требования к обработке поверхности те же, что и для соединения при помощи шпильки. Крепление при помощи магнита () сокращает измеряемый частотный диапазон до 5000 Гц. Резонансная частота в этом случае уменьшается примерно до 7… 15 кГц и зависит от типа магнита.
 |  |
Рисунок 86 – Амплитудно-частотная характеристика вибрационного датчика при креплении с помощью магнита
Измерение вибрации с помощью щупа, снижает верхний частотный диапазон () до 1000 Гц. Угол между измерительной осью вибродатчика и направлением измерения на должен превышать 25°.
 |  |
Многоканальные приборы
Это приборы для специальных исследований. В наш обзор попали “СМ-3001”
(3 канала), “MIC-300”,
“ViAna-4”, “Атлант-8” (8
каналов) и “Кварц”
с расширительной приставкой на 8 каналов.
Прибор “СМ-3001”
является компактным сборщиком сигналов и, практически, не имеет внутреннего
сервиса. Сравнивать с другими многоканальными приборами мы его не будем.
Это прибор специального применения.
Приборы “MIC-300”
и “Атлант-8” созданы на основе компьютеров,
первый на основе одноплатного компьютера, а второй на основе ноутбука.
Они нужны для проведения специальных исследований, мы не рекомендуем покупать
их в качестве “первого” прибора контроля вибрации. Наберитесь
опыта, определитесь с решаемыми проблемами, и только тогда…
Поверка
осуществляется в соответствии с документом ВЦ.402243.028 МП «Государственная система обеспечения единства измерений. Виброметры серии ViPen. Методика поверки», утвержденным ФГУП «ВНИИМС» 08 декабря 2020 г.
Основные средства поверки:
– поверочная виброустановка 2-го разряда по приказу Росстандарта от 27 декабря 2018 г. № 2772 «Об утверждении Государственной поверочной схемы для средств измерения виброперемещения, виброскорости, виброускорения и углового ускорения»;
Допускается применение аналогичных средств поверки, обеспечивающих определение метрологических характеристик поверяемых СИ с требуемой точностью.
Результаты поверки виброметров подтверждаются сведениями о результатах поверки средств измерений, включенными в Федеральный информационный фонд по обеспечению
Лист № 6 Всего листов 6
единства измерений. По заявлению владельца средства измерений или лица, представившего его на поверку, выдается свидетельство о поверке средства измерений, и (или) в паспорт средства измерений вносится запись о проведенной поверке, заверяемая подписью поверителя и знаком поверки, с указанием даты поверки.
Виброскорость
Виброскорость – это скорость перемещения контролируемой точки оборудования во время её прецессии вдоль оси измерения.
В практике измеряется обычно не максимальное значение виброскорости, а ее среднеквадратичное значение, СКЗ (RMS). Физическая суть параметра СКЗ виброскорости состоит в равенстве энергетического воздействия на опоры машины реального вибросигнала и фиктивного постоянного, численно равного по величине СКЗ. Использование значения СКЗ обусловлено ещё и тем, что раньше измерения вибрации велись стрелочными приборами, а они все по принципу действия являются интегрирующими, и показывают именно среднеквадратичное значение переменного сигнала.
Из двух широко применяемых на практике представлений вибросигналов (виброскорость и виброперемещение) предпочтительнее использование виброскорости, так как это параметр, сразу учитывающий и перемещение контролируемой точки и энергетическое воздействие на опоры от сил, вызвавших вибрацию. Информативность виброперемещения может сравниться с информативностью виброскорости только при условии, когда дополнительно, кроме размаха колебаний, будут учтены частоты, как всего колебания, так и его отдельных составляющих. На практике сделать это весьма проблематично.
Для измерения СКЗ виброскорости используются
самые простые приборы – виброметры. В более сложных приборах (виброанализаторах) также всегда присутствует режим виброметра.
Виброскорость измеряется в:
- миллиметрах на секунду [мм/сек]
- дюймов в секунду [in/s]: 1 in/s = 25,4 мм/сек
- децибелах, должен быть указан уровень 0 дБ. Если не указан, то, согласно ГОСТ 25275-82, берётся значение 5 * 10-5 мм/сек (По международному стандарту ISO 1683:2015 и ГОСТ Р ИСО 13373-2-2009 за 0 dB берётся 10-6 мм/сек)
Как перевести виброскорость в дБ ?
Для стандартного уровня 0 дБ = 5 * 10-5 мм/сек:
VdB = 20 * lg10(V) + 86
VdB – виброскорость в децибелах
lg10 – десятичный логарифм (логарифм по основанию 10)
V – виброскорость в мм/с
86 дБ – уровень 1 мм/с
Ниже приведены значечения виброскорости в дБ для стандартного ряда норм вибрации. Видно, что разница между соседними значениями – 4 дБ. Это соответствует разнице в 1,58 раза.
| мм/с | дБ |
| 45 | 119 |
| 28 | 115 |
| 18 | 111 |
| 11,2 | 107 |
| 7,1 | 103 |
| 4,5 | 99 |
| 2,8 | 95 |
| 1,8 | 91 |
| 1,12 | 87 |
| 0,71 | 83 |
Описание
Принцип действия приборов основан на измерении электрических сигналов, поступающих от виброизмерительных датчиков, установленных на контрольных точках объектов. Виброизмерительные датчики: вибропреобразователи серии АР20 XX (рег. №70872-18), акселерометры серии 600 (рег. №70728-18), акселерометры серий 320, 333, 350, 352, 353, 357 и 393 (рег. №56990-14), акселерометры пьезоэлектрические моделей 301А10, 301А11, 301М26, 394А11, 353В03, 353В04, 353В17, 080А200, 356В11 (рег №76591-19), акселерометры серий 333, 351, 352, 353, 357, и 393 (рег. № 76059-19), аселерометры пьезоэлектрические трехосевые моделей 35420, 354В21, 354С03, 354С10 и 354М56 (рег. № 49216-12), акселерометры пьезоэлектрические моделей 355В02, 355В03, 355В04, 355В12, 355В33, 355А40 (рег. № 49217-12), акселерометры серии 3700 (рег. № 45351-10), акселерометры серии 350 (рег. № 64173-16) подключаются ко входам прибора. Виброизмерительные датчики воспринимают механические колебания объекта контроля, преобразуют их в электрические сигналы различной частоты и напряжения, в течение задаваемого интервала времени. Электрические сигналы передаются в прибор и преобразуются в параметры СКЗ виброускорения, амплитуды виброскорости и амплитуды виброперемещения. Полученные данные отображаются на дисплее прибора.
Приборы выпускаются в четырех модификациях: ВИБРАН -2.1, ВИБРАН-2.2, ВИБРАН-3.1, ВИБРАН-3.2 в виде малогабаритных электронных блоков с дисплеем и клавиатурой, расположенными на лицевой панели корпуса. Приборы реализуют одинаковый принцип измерения и отличаются функциональным меню, комплектностью, количеством входных измерительных каналов для подключения виброизмерительных датчиков, диапазоном рабочих частот, габаритными размерами и массой. Связь с ПК у всех модификаций осуществляется через USB-порт. Питание приборов осуществляется от встроенного литиевого аккумулятора.
Приборы модификаций ВИБРАН-2.1 и ВИБРАН-3.1 работают в диапазоне частот от 5 Гц до 1000 Гц, модификаций ВИБРАН-2.2 и ВИБРАН-3.2 – в диапазоне частот от 25 Гц до 10000 Гц. Приборы модификации ВИБРАН-2.1 позволяют осуществлять измерения в режиме виброанализатора. Приборы модификаций ВИБРАН-2.2, ВИБРАН-3.1 и ВИБРАН-3.2 позволяют осуществлять измерения в режиме виброанализатора и регистратора данных.
Ко входам приборов модификаций ВИБРАН-2.1 и ВИБРАН-2.2 подключается один виброизмерительный датчик, для модификаций ВИБРАН-3.1 и ВИБРАН-3.2 возможно одновременное подключение до четырех виброизмерительных датчиков.
Место пломбирования и клеймения приборов от несанкционированного доступа расположено на винте крепления задней панели.
Общий вид приборов и места нанесения пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунках 1-3.
Программное обеспечение
Программное обеспечение у виброметров ViPen отсутствует.
Виброметры ViPen-2 имеют встроенное и внешнее программное обеспечение (далее –
ПО).
Встроенное ПО, влияющее на метрологические характеристики, загружается в микропроцессор, находящийся на измерительной плате блока электроники виброметра на заводе изготовителя. Встроенное ПО обеспечивает аналого-цифровое преобразование и передачу измеряемых данных от встроенного акселерометра, а также обеспечивает управление процессом передачи данных по цифровому каналу связи.
Метрологические характеристики виброметров нормированы с учетом встроенного ПО.
Для обмена данными между виброметрами и планшетом (телефоном) используется внешнее ПО, не являющееся метрологически значимым, которое служит для отображения цифровых данных на экране планшета (телефона).
Защита ПО от преднамеренных изменений обеспечивается средствами операционной системы путем установки пароля для вхождения в файл программы.
Защита ПО от непреднамеренных воздействий обеспечивается функциями резервного копирования.
Всего листов 6
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных изменений в соответствии с Р 50.2.077-2014 – высокий.
Таблица 1 – Идентификационные данные программного обеспечения виброметров ViPen-2
Идентификационные признаки | Значение |
Внешняя часть ПО | |
Идентификационное наименование ПО | Беспроводные датчики DIMRUS |
Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.2.83 и выше |
Цифровой идентификатор ПО | отсутствует |
Встроенная часть ПО | |
Идентификационное наименование ПО | vipen2.hex |
Номер версии (идентификационный номер) ПО | 1.25 и выше |
Цифровой идентификатор ПО | отсутствует |
