Выбор виброметра

Вибрация — это механическое колебание какой-либо конструкции, либо её части. Она может быть как желательной (например, вибрация, вызванная виброплощадкой для проведения виброиспытаний), так и нежелательной (вибрация агрегатов вследствии разбалансировки вращающихся частей, износа конструкции и т. д.). В зависимости от типа вибрации необходим контроль различных параметров вибрации.

Виброскорость, виброускорение, виброперемещение

Для измерения вибрации чаще всего используются акселерометры. Это датчики, которые измеряют мгновенное значение ускорения. Сигнал с датчика поступает в прибор, который на основании множества значений ускорения вычисляет все остальные параметры вибрации. Ускорение — величина непосредственно связанная с силой, вызывающей ускорение, поэтому эта величина широко применяется для анализа параметров вибрации. Кроме того, поскольку датчик измеряет именно этот параметр, при его измерении достигается максимальная точность. Наиболее распространена единица измерения — метры на секунды в квадрате (м/с²), но иногда также применяют g (ускорение свободного падения) или другие относительные единицы измерения (например, в dB относительно какого-нибудь изначального уровня принятого за 0 dB).

Виброскорость — также важный параметр, т.к. эта величина прямо связана с энергией колебаний. Именно этот параметр рекомендуется измерять при контроле состояния машин и агрегатов. Чаще всего измеряется в миллиметрах в секунду (мм/с).

Виброперемещение, в свою очередь — это механическое движение контролируемой поверхности. Удобнее использовать в качестве единиц измерения микрометры (мкм) или миллиметры (мм).

Амплитуда, размах, СКЗ

Поскольку виброускорение, виброскорость и виброперемещение в каждый момент времени различные, чтобы оценить эти величины используется три способа:

1 — Измерить размах, то есть разницу между минимальным и максимальным значением.

2 — Измерить амплитуду, то есть максимальное по модулю значение величины.

3 — Измерить среднеквадратичное значение величины.

    Рис.1 — Амплитуда, размах и среднеквадратичное значение

При различном применении, необходимо использовать величины, измеренные подходящим способом, обычно в методике, по которой ведется расчет, описано какой вид измерения необходим в конкретном случае. В случае вибрации по гармоническому закону можно зная одну из величин вычислить остальные, но в случае негармонических колебаний вычисления будут некорректными.

Диапазоны измерения

Поскольку основным измеряемым датчиком параметром является виброускорение, то у большинства виброметров диапазон других измеряемых величин определяется именно этим диапазоном. Если рассматривать синусоидальный вибросигнал, то диапазон измерения виброскорости и виброперемещения зависит от частоты колебания. Чем частота больше, тем меньшие значения скорости и перемещения можно измерить.

Рис.2 — Диапазон измерения виброскорости и виброперемещения в зависимости от частоты для датчика с диапазоном ускорения от 1 до 100 м/с²

Так что на вопрос «в каком диапазоне прибор может измерять виброперемещение» можно ответить только зная о какой частоте колебаний идет речь (это же касается виброскорости).

Контроль состояния машин

Измерение параметров вибрации может использоваться при экспресс-диагостике состояния машин. Для этого существует «ГОСТ ИСО 10816-1-97 Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях», описывающий требования к проведению измерений и обработке результатов. В соответствии с данным документом, основным параметром для анализа состояния машин является среднеквадратичное значение виброскорости (СКЗ виброскорости). Однако ГОСТ в ряде случаев рекомендует использовать и другие параметры вибрации (виброперемещение и виброускорение). Нормальный уровень СКЗ виброскорости иногда указывается в паспорте на конкретный агрегат. Для измерения параметров вибрации при контроле состояния машин измерительный прибор должен работать в полосе частот от 10 до 1000 Гц. Из приборов компании «УралПромТэк» для этих целей подходит модификация ВИМ-2.3, т. к. работает именно в этой полосе частот и производит измерение непосредственно необходимых по данному ГОСТу параметров вибрации.

Уплотнение бетонной смеси

Для уплотнения бетонной смеси применяются виброплощадки. В частности, при испытании бетонных образцов по ГОСТ 10180-2012 необходимо уплотнить смесь в форме. Вибрация должна осуществляться с заданной амплитудой виброперемещения (0,5±0,05) мм с частотой (2900±100) мин^-1. Для контроля параметров виброплощадки можно использовать виброметр с небольшой полосой частот с возможностью измерять виброперемещение. Из продукции компании «УралПромТэк» для этой цели идеально подходит виброметр ВИМ-1 (стационарное исполнение) или ВИМ-2.0.

Виброиспытания

В зависимости от сферы применения машин и приборов к ним могут применяться различные требования стойкости к механическим внешним воздействующим факторам. О методах испытаний можно узнать в ГОСТах «ГОСТ Р 53189-2008», «ГОСТ 30630.1.2-99», «ГОСТ 28203-89» и ряде смежных документов. Различие методик испытания приводит к тому, что требования к измерительной аппаратуре зависит от множества факторов. В случае, если испытания производятся на фиксированных частотах, эти частоты укладываются в диапазон от 10 до 1000 Гц, а амплитуда виброскорости не превышает 100 м/с², то для измерения параметров вибрации можно применять виброметр ВИМ-2.2.

Балансировка роторов

Чаще всего для балансировки роторов используются специализированные балансировочные комплексы, содержащие в своем составе помимо виброметра еще и детектор фазы вращения, что позволяет определить угол нарушения балансировки. Однако, если балансировка выполняется не часто, то покупка такого прибора может быть невыгодной. Существует возможность балансировки роторов методом трех пусков с пробными грузами, при котором требуется только виброметр и добавочные грузы.

Воздействие вибрации на человека

Длительное воздействие вибрации на человека может негативно влиять на здоровье, поэтому существуют стандарты контроля этой вибрации на рабочих местах. Основная информация изложена в «ГОСТ 31192.2-2005 Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека.» и «ГОСТ ИСО 8041-2006 Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений».

Заключение

Выбор подходящего измерительного прибора позволяет качественно выполнить работы по контролю необходимых параметров. Например, если выбрать виброметр, предназначенный для измерения гармонической вибрации, то таким прибором будет невозможно адекватно измерить вибросигнал, содержащий в себе несколько частотных компонент. Однако виброметр, предназначенный для широкополосного сигнала имеет бОльшую погрешность измерения, чем прибор для гармонического вибросигнала. Поэтому при выборе виброметра следует руководствоваться видом сигнала, диапазоном частот и параметров вибрации и видом измеряемых параметров (СКЗ, амплитуда или размах).