Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Системы вибромониторинга ZETLAB: оценка реального состояния машин и механизмов

В статье рассмотрены готовые решения зеленоградской компании ZETLAB для определения состояния машин и механизмов с помощью измерения и анализа их виброакустических характеристик. Среди этих решений: система детальной вибродиагностики на базе анализаторов спектра, системы онлайн-вибромониторинга на базе вибропреобразователя ZET 139 и мобильного вибромониторинга на базе портативного виброметра ZET 030.

ООО «ЭТМС», г. Зеленоград

LOGO_ZetLab.jpg

скачать pdf >>

Изменившаяся вибрация узлов машин и механизмов – один из первых признаков снижения их работоспособности и вероятного отказа в дальнейшем. Поэтому контроль виброакустических характеристик эксплуатируемого оборудования стал необходимой составляющей технического обслуживания и всех систем мониторинга.

Зеленоградское предприятие «Электронные технологии и метрологические системы» (ООО «ЭТМС»), обычно фигурирующее в бизнес-новостях под названием своего бренда ZETLAB, известно на рынке как поставщик контрольно-измерительного оборудования и систем мониторинга состояния промышленных объектов в оборонной отрасли, металлургии и машиностроении, нефтеперерабатывающей, авиационной, автомобильной, легкой и пищевой промышленности. Компания разработала готовые решения для реализации отдельных задач по определению состояния машин и механизмов с помощью измерения и анализа их виброакустических характеристик. Рассмотрим их подробнее.


Системы детальной вибродиагностики

Среди всех средств вибромониторинга наибольшим набором функций обладают системы детальной вибродиагностики. Наряду с возможностью обнаружения повреждений, дефектов и износа на ранних стадиях развития такие системы позволяют глубоко проанализировать реальное состояние исследуемого объекта. Системы детальной вибродиагностики ZETLAB способны определять местонахождение конкретной неисправности и степень ее развития, выполнять сравнительную оценку ключевых показателей вибрации, определять уровень возможного влияния на работоспособность объекта в целом, а также подготавливать оптимальный набор рекомендаций по устранению неисправности.

В качестве основных измерительных устройств систем детальной вибродиагностики компания ZETLAB использует контроллеры и анализаторы спектра виброакустических синалов, реализующие более ста современных алгоритмов обработки вибрационной и звуковой информации. В линейку входят восемь моделей (ZET 030, ZET 032, ZET 032-500, ZET 034, ZET 038, ZET 017‑U2, ZET 017‑U4, А‑19‑U2), которые различаются размерами, диапазонами рабочих частот (до 20 кГц, до 200 кГц и до 400 кГц) и количеством измерительных каналов (2, 4 и 8).

На рис. 1 показан внешний вид восьмиканального анализатора спектра ZET 038 с диапазоном частот до 20 кГц и двухканального анализатора спектра А‑19‑U2, имеющего диапазон частот до 200 кГц. Подробно с техническими и метрологическими характеристиками приборов можно ознакомиться в соответствующем разделе сайта ZETLAB, здесь же в качестве примера приведем основные характеристики анализатора спектра ZET 038. Так, масса этого устройства не превышает 1 кг, размеры – 280 × 200 × 35 мм. Питание осуществляется через блок питания, потребляемая мощность прибора – не более 8 Вт. Объем энергонезависимой памяти (съемный флеш-накопитель заказывается отдельно) составляет до 32 ГБ, скорость обмена по ши­не Ethernet – 100 Мбит/с. Измерительное устройство оснащено восемью аналоговыми входами по напряжению и ICP, к которым можно подключить датчики ICP (IEPE), DeltaTron, ISOTRON.

Ris_1.png

Рис. 1. Анализаторы спектра виброакустических синалов ZETLAB: а – ZET 038; б – А‑19‑U2

Аналоговый вход (АЦП) может работать в режиме вольтметра, спектрального анализа и селективного вольтметра. Динамический диапазон в режиме вольтметра составляет 110 дБ, в режиме спектрального анализа – 122 дБ, в режиме селективного вольтметра – 135 дБ. Спектральная плотность шу­ма в диапазоне частот 30…20 000 Гц: не более 15 нВ/√Гц при Ку = 100, не более 40 нВ/√Гц при Ку = 10 и не более 350 нВ/√Гц при Ку = 1.

Аналоговый выход (ЦАП) генерирует синусоидальный сигнал в диапазоне 0,03…20 000 Гц, при этом предел допускаемой относительной погрешности различается в зависимости от поддиапазона: составляет ±0,1 % при частотах 0…20 000 Гц и ±10 % при частотах 0,03…10 Гц. Пределы допускаемой погрешности установки выходного постоянного и переменного напряжения не превышают ±(0,005 U + 10) мВ, коэффициент гармоник генерируемого синусоидального сигнала – 0,1 %.

Программное обеспечение систем вибродиагностики ZETLAB ANALIZ входит в комплект поставки и предоставляет пользователям большой набор инструментов для обработки данных от анализаторов спектра. ПО выполняет анализ нелинейных искажений, модальный анализ, взаимный корреляционный, долеоктавный и узкополосный спектральный анализ и вейвлет-преобразование. Также осуществляется визуализация спектров со сверхразрешением, построение гистограмм и диаграмм Найквиста. ПО позволяет генерировать сигналы различной формы, амплитуды и частоты на выходных каналах модулей АЦП и ЦАП, выполняет фильтрацию сигналов, поступающих на входные каналы анализаторов спектра, тензометрических станций, сейсмостанций, а также дает возможность использовать другие алгоритмы цифровой обработки сигналов. В качестве примера на рис. 2 показано рабочее окно программы «Спектр со сверхразрешением», входящей в пакет ZETLAB ANALIZ. В окне представлен спектр сигнала с частотной модуляцией, который используется для анализа нестационарных сигналов в системах вибродиагностики зданий.

Ris_2.png

Рис. 2. ПО «Спектр со сверхразрешением»: частотная модуляция

В комплекте с первичными преобразователями, в числе которых могут быть датчики оборотов, вибропреобразователи, акселерометры, микрофоны, гидрофоны и другие устройства, анализаторы спектра виброакустических синалов составляют основу автоматизированных систем вибро- и гидроакустических измерений, диагностики и балансировки вращающихся механизмов, подшипниковых узлов, зубчатых передач, электрогенераторов и электродвигателей.


Система онлайн-вибромониторинга

Выявить развивающиеся повреждения и дефекты на ранней стадии, а также проблемные зо­ны, которые нуждаются в более детальной диагностике, эксплуатантам различных машин и механизмов поможет разработанная специалистами компании ZETLAB автоматизированная система онлайн-вибромониторинга, построенная на ба­зе трехкомпонентных датчиков вибрации ZET 139 (вибропреобразователи) и цифровых проксиметров (датчики перемещения). Для более точной оценки причин возникновения неисправностей и оптимизации рабочего режима механизма в систему могут быть включены средства контроля температуры, влажности, акустического шу­ма и других параметров. Запись результатов измерений в ви­де трендов позволит выполнить достоверную оценку и разработать для операторов соответствующие рекомендации.

Вибропреобразователь ZET 139 (рис. 3), работающий онлайн в режиме 24/7/365, выполнен на основе встроенного MEMS-акселерометра. Датчик измеряет виброускорение, виброскорость и виброперемещение. Устройство монтируется непосредственно на поверхности или внутри исследуемого промышленного оборудования и передает информацию по интерфейсу RS‑485 в режиме реального времени.

Ris_3.png

Рис. 3. Вибропреобразователь ZET 139

Вибропреобразователь ZET 139 выпускается в двух исполнениях с разными диапазонами: ZET 139A и ZET 139С. Их можно разместить в труднодоступных местах, че­му способствует крайняя компактность приборов: линейные размеры датчика составляют 28 × 28 × 18 мм, масса – 90 г. Устройства снабжены надежной защитой от влаги и пы­ли (IP67) и могут работать в широком диапазоне эксплуатационных температур: –40…+80 °C. При этом они отличаются достаточно высокой точностью: погрешность измерения составляет не более ±0,5 м/с² для виброускорения; 6 % от диапазона для виброскорости; 10 % для виброперемещения. Высокая помехоустойчивость конструкции позволяет датчику передавать сигналы непосредственно в условиях работы оборудования. В случае превышения заранее заданных пороговых значений по выделенному каналу транслируется сигнал тревоги – аларм.

При формировании системы онлайн-вибромониторинга ZETLAB обычно используют несколько вибропреобразователей, установленных на различных узлах исследуемой конструкции и объединенных в отдельные измерительные линии. Для получения оптимальных результатов устройство измерения рекомендуется монтировать как можно ближе к подшипнику двигателя. При монтаже датчики следует ориентировать по трем осям, обозначенным на маркировке корпуса как X, Y и Z. При этом ось X (или Y) должна находиться на одной линии с валом двигателя или в осевом направлении, а ось Z – перпендикулярно его оси.

Построенная таким образом система обеспечивает выявление на ранней стадии таких неисправностей подшипника, как износ, дисбаланс, несоосность. Для нее не требуются крупные материальные затраты. Более то­го, благодаря сокращению эксплуатационных расходов на техническое обслуживание и значительному увеличению времени безотказной работы система способствует росту экономической эффективности производственных процессов в целом.


Мобильный вибромониторинг

Этот вид контроля виброакустических характеристик промышленного оборудования отличается использованием переносных измерительных устройств для проведения профилактического обследования вращающихся деталей машин и механизмов. Цель любой профилактики – устранить факторы риска. Легкие инструменты мобильного вибромониторинга позволяют вовремя обнаружить недопустимый износ и повреждение отдельных компонентов оборудования. Кроме то­го, мобильный вибромониторинг используется для то­го, чтобы дополнительно проанализировать тревожные сигналы онлайн-мониторинга, например если был получен аларм.

В качестве основного измерительного устройства для проведения мобильного вибромониторинга компания ZETLAB предлагает использовать компактный переносной виброметр-регистратор (портативный анализатор спектра) ZET 030 (рис. 4), отлично зарекомендовавший се­бя на предприятиях различных отраслей промышленности. При использовании трехосного вибродатчика он позволяет проводить измерения по трем осям, записывая информацию о состоянии исследуемого объекта на съемный флеш-накопитель.

Ris_4.jpg

Рис. 4. Портативный анализатор спектра ZET 030 – удобный инструмент для мобильного вибромониторинга

Прибор отличается компактностью и легкостью, он мобилен и пригоден для переноски в обычном кейсе или сумке для ноутбука. Масса анализатора ZET 030 не превышает 500 г, размеры составляют 80 × 150 × 30 мм. Питание осуществляется по USB-порту, потребляемая мощность прибора всего 3 Вт, объем энергонезависимой памяти (SD-карта) достигает 32 ГБ. Измерительное устройство оснащено четырьмя аналоговыми входами, к которым можно подключить датчики ICP (IEPE), DeltaTron, ISOTRON.

Поставляемое в комплекте с анализатором ПО обеспечивает одновременный запуск сразу нескольких программ анализа и отображения сигналов, в том числе для формирования систем диагностики и мониторинга технологических процессов, а также для проведения испытаний. Результаты спектрального анализа можно загрузить в персональный компьютер и тщательно обработать с помощью программы ZETLAB ANALIZ.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 2(104)_2023

ООО «ЭТМС», г. Зеленоград, Москва,
тел.: +7 (495) 739‑3919,
e‑mail: zetlab@zetlab.com,
сайт: zetlab.com



Реклама. АО «КОМПЭЛ»  ИНН 7713005406  LjN8Jzx9S

Реклама. АО «КОМПЭЛ»  ИНН 7713005406  LjN8Jzx9S