---

1. — расстояние между датчиком и валом;

2. — измерительные оси; 3 — датчики инерционного типа; 4 — датчики бесконтактного типа; 5 — устрой­ства согласования; 6 — направление 1; 7 — направ­ление 2; 8 — выходные сигналы; 9 — траектория движения центра сечения ротора; 10— геометричес­кий центр траектории

Рисунок4 — Система измерений абсолютной вибрации вала в одной плоскости, включающая в себя датчики бесконтактного и инерционного

1

типов

— устройство согласования; 2 — датчик инерцион­ного типа; 3 — элементы конструкции машины;

4 — зонд; 5 — вал; 6 — выходные сигналы

Рисунок 5 — Система измерений абсолютной вибрации вала в одной плоскости, использую­щая устройство с датчиком-зондом

Каждую из двух систем снятия сигнала устанавливают в радиальном направлении под углом 90° друг относительно друга водной измерительной плоскости.

Система, сочетающая считывающие устройства инерционного и бесконтактного типов, состоит из двух пар датчиков, каждая из которых вкл ючает в себя датчик относительного перемещения бесконтак­тного типа, как описано в 5.1, и датчик абсолютной вибрации инерционного типа, устанавливаемые на общей жесткой опоре в непосредственной близости друг от друга таким образом, чтобы их оси чувстви­тельности находились на одной линии или были параллельны друг другу. Такой способ установки явля­ется гарантией того, что оба датчика будут подвержены одной и той же абсолютной вибрации со стороны конструкции машины. Сигналы с выходов согласующих устройств этих датчиков суммируют, что обеспечивает измерение абсолютного движения вала.

Данная система предполагает наличие по крайней мере двух выходных сигналов для каждого из направлений измерений:

1. сигнала перемещения датчика бесконтактного типа (см. 5.1.1);

2. выходного сигнала датчика инерционного типа, который может быть пропорционален вибро- ускорению либо виброскорости конструкции машины в месте установки этих двух датчиков.

Выходной сигнал с датчика инерционного типа должен быть преобразован для получения сигнала перемещения, т.е. подвергнут однократному интегрированию в случае измерений виброскорости и двукратному интегрированию в случае измерений виброускорения.

Датчики инерционного типа, установленные в том же месте, что и датчики бесконтактного типа, могут быть использованы также для измерения значений абсолютной вибрации в соответствии со стан­дартами на методы контроля вибрационного состояния машин по резул ьтатам измерений вибрации на невращающихся частях.

Система непосредственного считывания абсолютной вибрации вала состоит из двух устройств преобразования, каждое из которых содержит по одному датчику инерционного типа и одному механиз­му зонда, передающего вибрацию с вала на этот датчик.

Данная система обеспечивает по одному выходному сигналу для каждого направления измерений, который пропорционален какому-либо из параметров движения вала. Этот выходной си гнал может быть подвергнут определенному преобразованию, обеспечивающему точное измерение абсолютного пере­мещения вала. С помощью данной системы невозможно определить среднее положение вала относи­тельно конструкции машины. Необходимо отметить также, что диапазон частот измерений такой системы ограничивается скоростью перемещения поверхности вала и наличием гидродинамической масляной пленки между валом и механизмом зонда. Важно уделять особое внимание тому, чтобы меха­низм зонда был должным образом закреплен на конструкции машины.

Пользователю следует определить, какой метод — бесконтактных или прямых измерений — наилуч­шим образом подходит для исследования и интерпретации абсолютной вибрации вала машины. Как минимум, система снятия сигнала вибрации должна быть совместима стребованиями ГОСТ ИСО 7919-1 или удовле­творять установленным требованиям к измерению вибрации машины данного типа. В случае датчиков инер­ционного типа необходимо принимать во внимание влияние, оказываемое массой датчика на конструкцию (отношение массы датчика к массе вала), а также вносимый им дисбаланс.

Пользователь должен обращать внимание на следующие факторы:

1. возможность потери контакта с валом вследствие износа;

2. временную или постоянную потерю контакта с поверхностью вала вследствие недостаточной прижимающей силы (типичными примерами являются ослабление прижимной пружины или действие противоположно направленной силы, создаваемой внутренним давлением в корпусе подшипника);

3. дополнительные колебания вследствие проскальзываний зонда;

4. наличие или отсутствие возможности получить информацию о положении оси вала.

Примечание — Для системы, состоящей из датчиков сейсмического и бесконтактного типов, возможно появление ошибок измерений вследствие несогласованности каналов измерений по фазе. Реально это ведет к ограничению диапазона частот системы. Пользователю следует также обращать внимание на возможные ошибки вследствие разницы в передаточных функциях каналов измерения скорости (или ускорения) и перемещения, выходные сигналы которых подвергают суммированию.

5.2.3 Рабочие диапазоны

Критерии оценки состояния по параметрам вибрации на номинальной скорости работы машины, а также диапазоны частот измерений установлены в ГОСТ 27165, ГОСТ ИСО 7919-3 и ГОСТ ИСО 7919-4 для крупных паротурбинных агрегатов, машинных комплексов и газовых турбин соответственно.По возможности диапазон частот измерительной системы должен включать в себя все значительные составляющие спектра вибрации конкретной машины, а диапазон измеряемых амплитуд должен приблизи­тельно в пять раз превышать значения вибрации, имеющие место в обычном рабочем режиме, — это позво­лит без проблем наблюдать за изменением вибрации в переходных режимах.

На практике основным требованиям вышеперечисленных стандартов будут удовлетворять датчи­ки со следующими характеристиками:

• диапазон частот датчика относительных перемещений: 0 — 1,5 кГц;

• диапазон измеряемых амплитуд: 2 — 4 мм (см. 5.1.4);

• диапазон частот датчика инерционного типа: 5 Гц — 5 кГц;

• предельные отклонения значения коэффициента преобразования в заданном диапазоне частот: ±10%.

Примечание — При частотах ниже 5 Гц следует обращаться к техническим условиям изготовителя. При использовании механизма зонда верхняя граница частотного диапазона измерительной системы ограничена несколькими сотнями герц.

5.2.4 Задаваемые характеристики

Задаваемые характеристики определены для датчиков относительно движения в 5.1.4, а для датчиков инерционного типа — в ГОСТ ИСО 8042. Характеристики датчиков инерционного типа и рекомендации по их установке даны в ГОСТ ИСО 5348. Собственные частоты опоры и промежуточных элементов, используемых для установки датчика на машине, не должны оказывать влияние неточность измерений.

Для измерительной части системы применимы характеристики, определенные в ГОСТ ИСО 8042.

Ограничения по частотному диапазону для такой системы в большой степени зависят от конструк­ции механизма зонда.

Для обеспечения заданной точности измерений следует применять методы калибровки по ГОСТ ИСО 5347-0.

Примечание — Для систем измерений как абсолютной, так и относительной вибрации вала следует

принимать во внимание возможные изменения осевого положения вала вследствие обычных нормальных переме­щений вала в осевом направлении и различных температурных эффектов. В любом нормальном режиме работы машины чувствительный элемент датчика должен быть свободен от влияния любых отклонений в геометрической форме (шпоночные канавки, каналы для смазки, резьбы, изменения диаметра вала, следы штамповки, участки кор­розии и т.д.), неоднородностей материала вала и остаточного намагничивания, способных привести к искажениям сигнала.

6 Погрешность измерений

Точность измерений зависит от того, какая измерительная схема реал изована, и от точности при­меняемых средств измерений.

Для любой схемы измерений на результат измерений окажут влияние некруглость поверхности вала и эксцентриситет измерительной дорожки (под измерительной дорожкой здесь понимают участок поверхности вала, колебания которого подлежат измерению). Не допускается, чтобы вдоль измеритель­ной дорожки было нанесено покрытие, способное оказать нежелательное влияние на результаты изме­рений (например, при применении индуктивных или вихретоковых датчиков бесконтактного типа поверхность вала не должна быть хромирована). Если вал все же имеет такое покрытие, особое внимание следует уделить калибровке датчика.

Колебания, обусловленные неидеальностью поверхности вала, не должны превышать предель­ных значений, установленных в 3.3.2 ГОСТ ИСО 7919-11 (см. также 6.2.11).

Неопределенность измерений представляет собой максимальное значение (со знаком плюс или минус) отклонений в считываемом значении или выходном сигнале измерительной системы. Такие отклонения определяют границы допуска, которые не будут превышены в ходе измерений в некоторых нормальных условиях, и расширенные границы допуска при наличии влияющих факторов, которые приводят к выходу за границы нормальных условий.

В настоящем стандарте рассмотрены предельные значения неопределенности измерений для аналоговой части измерительной системы. Однако в этих предельных значениях не учтены ни влияние измерительной дорожки (см. 6.1), ни погрешности, вносимые иными элементами измерительной систе­мы нежели те, что рассмотрены в настоящем стандарте.

Здесь под неопределенностью измерений понимают оценку расширенной неопределенности для системы измерения вибрации вала на месте ее эксплуатации, которая не включает в себя составляю­щие неопределенности, упомянутые в предыдущем абзаце. Эту расширенную неопределенность рас­считывают в соответстви и с методологией, изл оженной в [2], для оценок неопределенности типов А и В и коэффициента охвата к = 2¹

Нормальными условиями измерений для измерительных систем неинерционного типа являются следующие:

• поверхность объекта измерений должна быть плоской, шероховатость поверхности Ra = 4 мкм (см. ГОСТ 2789);

• материал: сталь 38ХМА по ГОСТ4543²);

• вибрация в обоих направлениях измерений представляет собой синусоидальные колебания на частоте 80 Гц с амплитудой от 10 % до 100 % диапазона шкалы и фазой от 0° до 90°;

• дл ина кабеля, соединяющего датчик с устройством согласования, 5 м³);

• температура окружающего воздуха 20 °С.

Предельные значения неопределенности для измерительной системы не должны превышать зна­чений, указанных в таблице 1, для инерционных измерительных систем — по ГОСТ ИСО 5347-0.

Таблица 1 — Предельные значения неопределенности измерений для нормальных условий измерений

6.2.2 Отклонения, вызываемые влияющими факторами

Если нормальные условия измерений не соблюдены, дополнительные отклонения в результатах

измерений, вызываемые влияющими факторами, не должны выходить за пределы границ расширенной неопределенности в соответствии с табл ицей 2 и рисунками 6 и 7.

Влияющие факторы, не указанные в таблице 2, такие как сам измеряемый сигнал (синусоидальный),

давление, влажность, удары, шум, дополнительные источники питания, не должны изменять значение изме­ряемой величины больше чем на 2 % конечного значения измерительной шкалы.

Амплитудно-частотная характеристика представляет собой зависимость относительного коэффици­ента передачи от частоты. В данном случае под относительным коэффициентом передачи понимают отношение значения коэффициента передачи к его значению на калибровочной частоте 80 Гц, а под