Способ вибродиагностики вращающихся механизмов Советский патент 1992 года по МПК G01H17/00 

Изобретение относится к технической диагностике, предназначено для обнаружения и измерения биений вращающихся валов.

Известны способы определения биений вращающихся валов, в которых измеряют уровень вибрации с помощью соответствующих датчиков, устанавливаемых на фундаменте агрегата.

Однако указанные способы не дают достоверных сведений из-за громоздкой и плохой помехозащищенности. На результаты измерений оказывает влияние вибрация агрегатов, установленных в непосредственной близости от диагностируемого объекта и в соседних помещениях. Необходимость использовать специальный помехозащи- щенный фундамент лишает способ универсальности.

Известны способы измерения биений вращающихся валов, в которых в качестве информативного параметра используют значение заряда емкости, одной из обкладок которого является поверхность вращающегося

вала. Амплитуда биения вала пропорциональна средней величине заряда. .

Недостатком способа является необходимость создания специальной оснастки, включая конструктивную доработку валов и зависимость от электромагнитных помех.

Наиболее близким по технической сущности является спосрб вибрационного контроля турбомашин, заключающийся в том, что о техническом состоянии турбомашин судят по осредненному уровню вибрации в диапазоне частот.

Недостатком способа является низкая достоверность из-за отсутствия помехоза- щищенности. Кроме того, следует отметить трудоемкость и сложность реализации способа.

Цель изобретения -упрощение способа и возможность определения биений механизмов, создающих значительные тепловые и электромагнитные помехи.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют угловую скорость вращения мехаVI

СП

со со о

низма, в качестве информативного параметра измеряют величину звукового давления, излучаемого вращающимся механизмом, а в качестве параметра используют колебательное смещение при биении вращающегося механизма, которое определяют по формуле

Го

. )

0,7 яр о H(0(|ir)

где г0 - колебательное смещение;

Рд - действующее значение звукового давления;

о) - угловая скорость вращения механизма;

R - радиус вращающегося механизма;

г - расстояние от оси вращения механизма до приемника звукового давления;

н н 1 1 - функция Ханкеля и ее производная по аргументу;

К о) /с - волновое число;

р , с - плотность и скорость звука в окружающей среде.

На чертеже изображена схема установки для реализации способа.

Схема содержит последовательно соединенные приемник 1 звукового давления, например конденсаторный микрофон, усилитель 2, перестраиваемый полосовой фильтр 3, измерительный прибор4 и вращающийся механизм 5. В качестве измерительного прибора может быть использован соответственно отградуированный вольтметр.

Установку располагают в машинном зале. Приемник 1 звукового давления располагают в непосредственной близости от диагностируемого вращающегося механизма в доступном месте. Узкополосный фильтр 3 настраивают на частоту вращения вала 5. Звуковое давление, воспринятое приемником 1, преобразуется в электрический сигнал и усиленное усилителем 2 подается на вход фильтра 3. К выходу фильтра подключен измерительный прибор 4, например вольтметр, отградуированный в единицах звукового давления. Наличие показаний на шкале прибора 4 свидетельствует о наличии биений вращающегося механизма 5.

Значение звукового давления определяется следующим соотношением:

Р(гд)

PJ{ft -0}.

где го - колебательное смещение;

P(r,t) - мгновенное значение звукового давления;

ft) - угловая скорость вращения механизма;R - радиус вращающегося механизма;

г - расстояние от оси вращения механизма до приемника звукового давления;

н 1 1 - функция Ханкеля и ее производная по аргументу; К о) /с - волновое число.

При P(r,t) Рмакс(г) величина expj{an -/ }

-1, сучетом того, что на приборе 4 отсчитывают

действующее значение PQ(r) 0,707РМакс(г),

получим величину гмещения г0 из следующего выражения:

Го

Рд .H(1)(kR) 0,7я-юрс )

При испытании способа применяем вращающийся вал 5, выполненный с возможностью регулирования расстояния между осью вала и осью его вращения от 1 до 5

мм. Приемник звукового давления установлен на расстоянии 1 мм от вала 5. Параллельно вели замеры величины биения вала известным контактным способом с помощью роликового индукционного датчика

фирмы Perthen (ФРГ), точность измерений которого составляет 1,0%.

В таблице даны результаты измерений.

Испытания показали, что предлагаемый

бесконтактный способ вибродиагностики

не уступает по точности контактному (разница составляет всего 5-10%), но при этом он прост в осуществлении и позволяет с достаточной точностью и достоверностью получить сведения о наличии и величине

биения вращающихся механизмов при высокой степени защищенности от тепловых и электромагнитных помех.

Формула изобретения Способ вибродиагностики вращающихся механизмов, заключающийся в том, что измеряют бесконтактным путем информативный параметр и по нему определяют наличие биений, по величине параметра которых судят о дефекте механизма, о т л ичающийся тем, что, с целью определения биений механизмов, создающих значительные тепловые и электромагнитные помехи, измеряют угловую скорость вращения механизма, в качестве информативного параметpa измеряют величину звукового давления, излучаемого вращающимся механизмом, а в качестве параметра биения используют колебательное смещение г0 при биении вращающегося механизма, которое определяют по формуле:

r0

РH(1)(kR)

0,7прсо) HW(kr)

где Р - звуковое давление;

о) - угловая скорость вращения механизма;

р , с - плотность и скорость звуки в окружающей среде;

R - радиус вращающегося механизма;

г - расстояние от оси вращения механизма до приемника звукового давления;

, 1 - функции Ханкеля и ее производная по аргументу; К ш/с.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для вибродиагностики вращающихся механизмов по количественной оценке величины биений. Цель изобретения - определение биений механизмов, создающих значительные тепловые и электромагнитные помехи В качестве информативного параметра вы-1 брана величина звукового давления, излучаемого вращающимся механизмом. При реализации способа измеряют звуковое давление вблизи вращающегося механизма и угловую скорость вращения. С учетом этих параметров по приведенной формуле оценивают амплитуду колебательного смещения вращающегося механизма. 1ил., 1 табл.