Структурная схема и методы диагностирования
В зависимости от технических средств и диагностических параметров, которые используют при проведении диагностирования выделяют следующие методы диагностики:
1) органолептические методы диагностирования, которые основаны на использовании органов чувств человека (осмотр, ослушивание);
2) вибрационные методы диагностирования, которые основаны на анализе параметров вибраций технических объектов;
Диагностика машин и оборудования по вибрации включает в себя несколько разных направлений, развивающихся разными темпами. Часть из этих направлений использует результаты анализа вибрации оборудования или его узлов в неработающем состоянии. Для возбуждения вибрации в этих случаях используются специальные источники колебательных сил с полностью известными характеристиками, а предметом изучения и источником диагностической информации являются свойства колебательной системы. Одним из таких направлений является акустическая дефектоскопия, использующая источники колебательных сил ультразвукового диапазона частот и анализирующая особенности распространения и поглощения вибрационных волн в металлических конструкциях простейшей формы. Вторым направлением является модальный анализ колебаний оборудования и конструкций на разных, преимущественно резонансных, частотах, позволяющий определить форму и скорость затухания колебаний.
НАПРИМЕР
Диагностика подшипников качения по спектру огибающей вибросигнала.Метод базируется на двух достаточно простых предпосылках. Во-первых, в зависимости от того, на каком элементе подшипника качения появился дефект (внутренняя и внешняя обойма, тела качения, сепаратор), частота следования ударов в сигнале (периодичность "обкатывания" дефекта при работе подшипника), будет изменяться. Эта частота однозначно связана с геометрическими размерами подшипника и частотой вращения поддерживаемого ротора. Во-вторых, после каждого удара в подшипнике будут возникать свободные затухающие колебания, длящиеся достаточно длительное время.
Диагностика подшипников качения по спектру вибросигнала.В этом методе предполагается использовать для диагностики дефектов подшипников "обычные" спектры вибросигналов. Достоверная диагностика этим методом получается в том случае, когда дефект достаточно сильно развит. В основном это происходит тогда, когда остаточный ресурс подшипника составляет 20 - 40 %, а оставшийся срок службы редко превышает несколько недель или месяцев.
Практическое применение данного метода является сложным. Проблема заключается в том, что в "классическом" спектре вибрации дефектного подшипника очень трудно определить амплитуду "подшипниковых гармоник", обычно в спектре вибросигнала их просто нет. В "классическом" спектре появление и развитие дефектов подшипников приводит к появлению некоторых достаточно высокочастотных зон (одной или нескольких), в которых спектр "приподнимается". В этих зонах есть хаотически расположенные пики, частотам которых не удается придать осознанный физический смысл. Расположение этих "зон поднятия спектра" не поддается точному описанию, подшипники одной марки дают поднятия в разных зонах, особенно хорошо это видно в оборудовании различной конструкции, или даже одной конструкции, но в разных условиях настройки и даже разных режимах работы. Поиск и идентификация этих зон - абсолютно творческий процесс, который не удается формализовать.
Сравнение мощности сигнала в двух частотных диапазонах.Физический смысл метода достаточно прост. Рассчитывается мощность вибросигнала в двух фиксированных диапазонах частот, например, до 1000 герц и выше 14000 герц. Критерием технического состояния подшипника качения является соотношение этих рассчитанных мощностей (СКЗ). Вполне очевидно, что при появлении дефектов будет возрастать высокочастотная составляющая мощности, и чем больше (до определенного соотношения, но это уже предмет более серьезного рассмотрения) относительная мощность высокочастотных колебаний, тем сильнее развит дефект подшипника.
Диагностика подшипников по "интенсивности" вибрационных колебаний
Исторически этот метод применяют заводы - изготовители подшипников. Метод имеет две разновидности. В первой просто определяется интенсивность вибрации подшипника на испытательном стенде (измеряется обычно в децибелах). Чем выше вибрация, тем подшипник хуже. Во второй модификации метода весь диапазон частот разделяется на три, в каждом из которых рассчитывается интенсивность вибрации. Критерий технического состояния тот же - чем выше интенсивность вибрации, особенно в высокочастотной зоне, тем подшипник хуже. Сразу же отвечаем на вопрос, где взять эти критерии - взять их негде. Нужно нарабатывать их самим на каждый тип подшипника.
3) акустические методы диагностирования, основанные на анализе параметров звуковых волн, генерируемых техническими объектами и их составными частями;
Акустическая эмиссия - это мощное техническое средство неразрушающего тестирования и оценки материалов. Оно основано на обнаружении упругих волн, генерируемых внезапной деформацией напряженного материала.
Эти волны распространяются от источника к датчику (датчикам), где они преобразуются в электрические сигналы. Приборы АЭ измеряют эти сигналы и отображают данные, на основе которых оператор оценивает состояние и поведение структуры под напряжением.
Рост трещины, разлом включения и утечка жидкости или газа - вот примеры из сотен процессов, производящих акустическую эмиссию, которая может быть обнаружена и эффективно исследована с помощью этой технологии.
4) тепловые методы; сюда же относятся методы диагностирования, основанные на использовании тепловизоров;
5) специфические методы для каждой из областей техники (например, при диагностировании гидропривода широко применяется статопараметрический метод, основанный на анализе задросселированного потока жидкости; в электротехнике применяют методы, основанные на анализе параметров электрических сигналов, и т. Д.).