Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации

Страница 1

ГОСТ Р ИСО 10817-1-99 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вибрация
СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ
Часть 1
Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации
11. к111!К' официальное
:
п •л
КК(ТАП.ПП РОССИИ

Страница 2

ГОСТ I' ИСО 111817-1 99
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 «Вибрация и удар»
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 декабря 1999 г. № 657-сг
3 Настоящий стандарт представляет собой аутентичный текст ИСО 10817-1—98 «Системы шмерений вибрации вращающихся паю». Часть I. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации в радиальном направлении»
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
О ИПК Издательств© стандартов, 2000
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Госстандарта России
II

Страница 3

Содержание
1 Область применения..................
2 Нормативные ссылки...................
3 Определения..........................
4 Структура системы измерений внбрлиии валов
5 Системы снятия сигнала вибраини.........
Ь Погрешность имерений............
7 Влияюшие факторы.....................
К Калнбропка...........................
Приложение А Динамика движении вала .....
Приложение В Измеряемые параметры , Приложение С Библиография..........

Страница 4

ГОСТ Р ИСО 10817-1-99
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает требования к устройствам снятия сигналов радиальной вибрации, как абсолютной так и относительной, вращающихся калин (датчикам вибрации и устройствам согласования), методам крепления и процедурам калибровки. Выполнение данных требований позволяет получить воспроизводимые результаты измерений, на основе которых осуществляют контроль состояния машин в соответствии со стандартами на методы контроля лля машин конкретного вида.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты: ГОСТ 2789—73 Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики ГОСТ 4543—71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия ГОСТ ИСО 5347-0—95 Вибрация. Методы калибровки датчиков вибрации и удара. Часть 0. Общие положения
ГОСТ 14254—96 (МЭК 529—89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код 1Р> ГОСТ 24346—80 Вибрация. Термины и определения
ГОСТ 27165—97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений
ГОСТ 30630.1.2—99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие вибрации
ГОСТ Р ИСО 5348—99 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров
ГОСТ Р ИСО 7919-1—99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования
ГОСТ Р ИСО 7919-3—99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся налах. Промышленные машинные комплексы
ГОСТ Р ИСО 7919-4—99 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся кат. Газотурбинные агрегаты
ГОСТ Р ИСО 8042—99 Вибрация и улар. Датчики инерционного типа для измерений вибрации и удара. Устанаазиваемые характеристики
ГОСТ Р 51371—99 Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие ударов
3 Определения
В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 24346.
И чаши- официальное
I
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Вибрация
СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ
Часть 1
Устройства лля снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации
М ее гш тс л 1 у)Ьган'оп. КчяаНт! *па11 мЪглиоп шеамитн^ иуяегш. Рап I. Кс1а11Ус ат! аЬм>1и(с ««тшщ; оГ гаш'а! мога1н>п
Дата введения 2000-07-01

Страница 5

ГОСТ I' ИСО 111817-1 99
4 Структура системы измерений вибрации валов
Система измерении радиальной вибрации вращающихся их юн (лалее — валы) может быть представлена в виде совокупности нескольких подсистем: датчик или датчики для измерения относительной или абсолютной вибрации: устройство согласования сигнала, снятого с датчика, и соединительные кабели: датчик фазы, позволяющий связать положение вращающегося вала с определенным моментом времени; средства анализа сигнала, позволяющие представить измерения вибрашш в заданном формате: выходное устройство для отображения результатов измерений. На рисунке I показана взаимосвязь этих подсистем. Требования к средствам обработки и анализа сигналов устанавливают в других стандартах (см.|
Сигналы на выходе измерительных устройств могут быть обработаны с помощью специальных средств и программного обеспечения, позволяющих получать результаты измерений в цифровом виде для последующего анализа состояния машин и их технического обслуживания. Эти средства и программное обеспечение настоящий стандарт не рассматривает.
Относительные перемещения вала измеряют, обычно, с помошью датчиков бесконтактного типа. Абсолютные колебания ротора могут быть получены с помощью датчиков относительной вибрации беско1гтактноготипа в сочетании с измерениями абсолютного движения, выполненными в точке расположения бесконтактного датчика. Измерения абсолютного движения могут быть выполнены с помощью датчиков инерционного типа, например контактного датчика-зонда.
Настоящий стандарт распространяется только на блок снятия сигнала вибрации (см. рисунок I).
Сн-ти* очтшт (ГОСТ Р ИС» 10817-1)
Датчкфаэы

Оттюгтчльнов
Авеолетнов даяитми»
Овеивали емгьжлн (тал., непрям
ОСрвбщгхв во ■рмимюА СЙЛКТТТС

-гевдвпшав яырш инжжтцргяим! КмжьЛ
ООоЛштш в чист^гноД обпвсти:
- стжтжлтмсамй тали»

- 1Лфжтгхьл1. ужжтила, отдои* филнр;
- мишрпннаи ш ц«мг«—чп еридспи вычислен* Д н чж зеттий иВвии
: пвотъенгтапн
Г^§ф(Я^>слт«)мтвпь
Г
Динныя ДЛЯ поадпиддий пйг—Ятта ДП" пгйциян! янагкж и -
Рисунок I — Структура системы измерений вибрации вала
5 Системы снятия сигнала вибрации
5.1 Системы измерений относительной вибрации валов
5.1.1 Введение
Принцип работы датчиков относительной вибрации вала основан на изменениях длины оптического пути, индуктивности, электрической емкости или вносимых потерь между двумя точками, одна из которых находится на валу, а другая — точка установки датчика относительной вибрации вала — на некотором расстоянии от вала, обычно в непосредственной близости от него. Этим
2

Страница 6

ГОСТ Р ИСО 10817-1 99
изменениям с установки дат источников, и с помощью да элемент латчи
тетсгвуе!
гмененнс о
ЛМ (II

- I
Система снятия сигнала вибраини на: включает в себя датчики относительной) согласования (см. рисунок 2).
всителыюго перемещения вала со временем. В месте «стельную внбраиию. обусловленную действием других ла. Значения абсолютной вибраини могут быть получены 1Я, установленных в том же месте, что и чу ветви тельный 5.2).
я сигнала
а1 соответствующая требованиям настоящего стандарта, перемещения, кабели и соответствующие устройства
л
/ — ил; 2 — раесгоиние между ■ чж ом и поверхностью 11-- 1 ■ ^ — датчики; 4 — устроистм сотлдсомння: 5 — яишлше
снгниды; 6 — 1.' ■. ■■ I■ >р-Iч измерений; 7ш плоскость намерении
Рисунок 2 — Система измерений вибраини вала в одной плоскости
Для определения общей траектории движения вала и его среднего положения во времени IVко меидуется применять два датчика, расположенных под углом 90* друг к другу в одной плоскости измерений (см. рисунок 3)* Обычно для одной машины необходимо несколько измерительных плоскостей, в каждой из которых установлено по паре датчиков и устройств согласования. Система всех таких измерительных устройств, относящихся к одной машине, называется системой измерения вибраини вала.
Необходимость в устройстве согласования между датчиком и средствами обработки сигнала зависит от метода измерений. Устройство согласования может быть выполнено либо в виде отдельного блока, либо встроено в датчик вибраини или устройство обработки сигнала. 4
Настоящий стандарт не устапавлива- т — ^ ет требования к устройствам считывания " ~т
показаний измерений и записывающему оборудованию.
5.1.3 Рабочие диапазоны Пользователь должен выбирать такие
датчики вибрации, которые, по крайней мере, удовлетворяют требованиям соответствующего стандарта на методы контроля вибрационного состояния машин и технических условий на машину, вибрационное состояние которой подлежит оиенке. Допуски на значения выходного сигнала даны в разделе 6.
5.1.4 Задаваемые характеристики Изготовитель должен определять следующие характеристики:
- диапазон, в котором выходной сиг* нал датчика линейно пропорционален за-
/ — траектория дпнженин налы; 2 — координатные оси; 0 — среднее
положение п.1 I ■ а мгновенное положение иентрд ши; л. )' -средние значении перемещении вадд; им. у*-** — мгновенные зддче ння перемещении пдлд Рисунок 3 — Траектория движения вала
3

Страница 7

ГОСТ I' ИСО 111817-1-99
тору между датчиком и валом (с указанием пределов нелинейности);
- амплитудно- и фазочастотные характеристики в диапазоне линейности датчика (см. 6.2);
- размер и номер резьбы датчика для каждого диапазона измерений (рекомендуются диаметр резьбы 5. 8 и 18 мм и номера М8. М10 и М20):
-длина соединительного кабеля (рекомендуется 5 м);
- напряжение питания (рекомендуется постоянный ток напряжением 24 В):
- коэффициент преобразования датчика (рекомендуется, где возможно, 8 мВ/мкм для диапазона перемещений 2 мм и 4 мВ/мкм для диапазона перемещений 4 мч);
- вид выходного сигнала;
- максимальное значение выходного сигнала;
- значение выходного импеданса датчика и допустимые значения импеданса нагрузки;
- классы температуры;
- степень защиты (рекомендуется 1Р 67 — защита от пыли и кратковременных погружений — согласно ГОСТ 14254).
Примечание — Вышеперечисленные характеристики указывают дли средств измерении обшего применения.
5.2 Системы измерений абсолютной внбрании валов
5.2.1 Введение
Для измерений абсолютной вибрации вала используют измерительные системы двух типов:
а) систему, сочетающую измерения аосолютнои и относительной виорании. для чего используют датчик сейсмического типа и датчик относительного перемещения вала (бесконтактного типа), установленные водном месте конструкции. Сигналы с устройств согласования каждого из датчиков суммируют, что обеспечивает измерение абсолютной вибрации вала;
б) систему с датчиком-зондом, который находится в постоянном контакте с поверхностью вала, что обеспечивает непосредственное измерение абсолютной вибрации.
5.2.2 Общая структура системы снятия сигнала
Система снятия абсолют поп вибрации вала, удовлетворяющая требованиям настоящего стандарта, содержит либо две пары датчиков, каждая из которых состоит из датчиков инерционного и
бесконтактного типов (бесконтактные измерения), либо два лагчика-зонда (прямые измерения) и соответствующие устройства согласования (рисунки 4 и 5).
2 6
I — расстояние между ; ! и м и налом; 2 — И1ыери10ьные оси: — датчики инер-1Н1>ииого типа: * — мтчикн Бесконтактного ■ипа: .: -- устройства согласовании; 6 — направление 1. 7 — направление 2; 8— выгодные сигналы: 9 - траектория движения нещрд сечении ротора: 10— геометрический центр траектории
Рисунок 4 — Система измерений абсолютной вибрации вала в одной плоскости, включающая в себя датчики бесконтактного и инерционного типов
.' — устройство сошасомння; 2 — датчик инерционного тина;.' — элементы конструкции машины: 4 — юна: 5 — вал. 6 — выходные сигналы
Рисунок 5 — Система измерений абсолютной вибрации нала в одной плоскости, использующая устройство С латчи ком -зондом

Страница 8

ГОСТ Р ИСО 10817-1-99
Каждую из двух систем снятия сигнала устанавливают в радиальном направлении пол углом 90* друг относительно друга в одной измерительной плоскости.
5-2-2.1 Система, сочетающая датчики бесконтактного и инерционного типов
Система, сочетающая считывающие устройства инерционного и бесконтактного типов, состоит и» двух пар датчиков, каждая из которых включает 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 мл и 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. Сипоты 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:
а) сигнала перемещения датчика бесконтактного типа (см. 5.1.1);
б) выходного сигнала датчика инериионного типа, который может быть пропорционален виброускорению либо пиброскорости конструкции машины в месте установки этих двух датчиков.
Выходной сигнал с датчика инериионного типа должен быть преобразован язя получения сигнала перемещения, т.е. подвергнут однократному интегрированию в случае измерений вибро-скоросги и двукратному интегрированию в случае измерений виброускорения.
Датчики инерционного типа, установленные в том же месте, что и датчики бесконтактного типа, могут быть использованы также дчя измерения значений абсолютной вибрации в соответствии со стандартами на методы контроля вибрационного состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях.
5.2.2.2 Система непосредственных измерений абсолютной вибрации вала (датчик-зонд) 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 вибранию 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 сигнал может быть подвергнут определенному преобразованию, обеспечивающему точное измерение абсолютною 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 масляном пленки между валом и механизмом зонда. Важно уделять особое внимание тому, чтобы механизм зонда был должным образом закреплен на конструкции машины.
5.2.2.3 Меры предосторожности
Пользователю следует определить, какой метод — бесконтактных или прямых измерений — наилучшим образом подходит лля исследования и интерпретации абсолютной вибрации вала машины. Как минимум, система снятия сигнала вибрации должна быть совместима с требованиями ГОСТ Р ИСО 7919-1 или удо&зеттюрятьустано&зенным требованиям к измерению вибраини 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:
а) возможность потери контакта с валом вследствие износа;
б) временную или постоянную потерю контакта с поверхностью кала вследствие недостаточной прижимающей силы (типичными примерами являются ослабление прижимной пружины или действие противоположно направленной силы, создаваемой внутренним давлением в корпусе под* шипника);
в) дополнительные колебания вследствие проскальзываний зонда;
г) наличие или отсутствие возможности получить информацию о положении оси вала.
Примечание — Для системы, состоя щей из датчиков сейсмического и бесконтактного типов, возможно появление ошибок измерений вследствие несогласованности каналов измерений но фазе. Реально т> ведет к ограничению диапазона частот системы. Пользователю следует также обращать внимание на возможные ошибки вследствие ралишы в передаточных функциях каналов намерения 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 Р ИСО 7919-3 и

Страница 9

ГОСТ I* ИСО 10817 1 99
ГОСТ Р 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 вибрании конкретной машины, а диапазон измеряемых амплитуд должен приблизительно в пять раз превышать значения вибрании. имеющих место в обычном рабочем режиме. — это позлатит без проблем наблюдать за изменением вибрании 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 Ги — 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 Гранина частотного диапазона измерительной системы ограничена несколькими сотнями терн.
5.2.4 Задаваемые характеристики
5.2.4.1 Система, сочетающая датчики бесконтактного и инерционного тиной Задаваемые характеристики определены для датчиков относительно движения в 5.1.4, а для
датчиков инерционного типа — в ГОСТ Р ИСО 8042. Хара)сгеристики датчиков инерционного типа и рекомендации по их установке даны в ГОСТ Р ИСО 5348. Собственные частоты опоры и промежуточных элементов, используемых для установки датчика на машине, не должны оказывать влияние на точность измерений.
5.2.4.2 Система непосредственных измерений абсолютной вибрации нала (датчик-зонд)
Для измерительной части системы применимы характеристики, определенные в ГОСТ Р 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 измерении как абсолютной, гак и относ итсльной виираини вала следует принимать во внимание возможные изменения осевого положения вала вследствие обычных нормальных перемещении вала в осевом направлении и различных температурных зффекгов. 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.). неоднородное юн материала вала и остаточного намагничивания, способных привести к искажениям сигнала.
6 Погрешность измерений
6.1 Принципы измерений
Точность измерений зависит от того, какая измерительная схема реализована, и от точности применяемых средств измерений.
Для любой схемы измерений на результат измерений окажут влияние некруглостъ 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 ваза не должна быть хромирована). Если вал все же имеет такое покрытие, особое внимание следует уделить калибровке датчика.
Колебания, обусловленные не идеальностью поверхности вата, не должны превышать предельных значений, установленных в 3.3.2 ГОСТ Р ИСО 7919-1 (см. также 6.2.1).
6.2 Требования к характеристикам точности измерительных систем 6.2.1 Неопределенность измерений
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 Гранины допуска при наличии влияюших факторов, которые приводят к выходу за границы нормальных условий.
б

Страница 10

ГОСТ I' ИСО 10817-1 99
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 опенку расширенной неопределенности дня системы измерения вибраини вата на месте ее эксплуатации, которая не включает в себя составляющие неопределенности, упомянутые в предыдущем абзаце. Эту расширенную неопределенность рассчитывают в соответствии с методологией, изложенной в |2|. для оценок неопределенности типов Л и В и коэффициента охвата к = 2'*.
Нормальными условиями измерений для измерительных систем неинерииоиного типа являются следующие:
- поверхность объекта измерений должна быть плоской, шероховатость поверхности На - 4 мкм (см. ГОСТ 2789);
- материал: сталь 38ХМА по ГОСТ 454311;
- вибрация в обоих направлениях измерений представляет собой синусоидальные колебания на частоте 80 Гн с амплитудой от 10 до 100 % диапазона шкалы и фазой от 0" до 90*;
- длина кабеля, соединяющего датчик с устройством согласования, 5 м";
- температура окружающего воздуха 20 "С.
Предельные значения неопределенности для измерительной системы не должны превышать значений, указанных в таблице 1, дтя инерционных измерительных систем — по ГОСТ ИСО 5347-0.
Таблица I— Предельные значения неопределенности измерений для норма! ьных условий измерений
II (мерясная ветчину Прелоьног шачемис 1 ' В 1 1. 1 1 ■......Н Допил пнтпьные уело» и я
Измеряемая характеристика перемещении 3% ИЗ* 1 % ПШ X, - хг = 0
Проекции измеряемой характеристики на оси координат 3^ ИЗ* 1 % ПШ х, - Ь - 0
Постоянное смешение 3 % ал в пределах рабочего диапазона частот перемещений Х| СО ™вв - 0 для всех значений
Обозначен ин: ИЗ — измеренное значение; ПШ — конечное значение шкалы измерении: обозначения величин таблице — в соответствии с рисунком 7. Примечание — В качестве измеряемой характеристики перемещении определены следующие (см. закже рисунок В. 1): .\В11 — максимальное отклонение вала (параметр Л)\ $1р.П — размах перемещения вала. В целях оценки состояния машины можно применить любую из этих двух вези чин.
6.2.2 Отклонения, вызываемые влияющими факторами
Если нормальные условия измерений не соблюдены, дополнительные отклонения в результатах измерений, вызываемые влияющими факторами, не должны выходить за пределы границ расширенной неопределенности в соответствии с таблицей 2 и рисунками 6 и 7.
Влияющие факторы, не указанные в таблице 2, такие как сам измеряемый сигнат (синусоидать-ный). давление, влажность, удары, шум, лопат тельные источники питания, не должны изменять значение измеряемой величины больше чем на 2 % конечного значения из.мерительной шкалы.
Амплитудно-частотная характеристика представляет собой зависимость относительного коэффициента передачи от частоты. В данном случае под относительным коэффициентом передачи понимают отношение значения коэффициента передачи к его значению на катнбровочной частоте 80 Гц, а
' Коэффициент охвата (со\сга$с Гас(ог) представляет собой множитель, на который необходимо умножить суммарную неопределенность, обусловленную действием различных факторов, чтобы получить расширенную неопределенность (см.|2|).
В ИСО 108)7-1 приведена марка стали 42С'гМо4 но |3|, которая по физико-химическим свойсгвам аналогична отечественной марке стали З&ХМА.
" В отечественной практике зачастую проводят калибровку датчиков совместно с кабелем. Если изготовителем предусмозрен именно такой способ калибровки, длину кабеля не включают в число влияющих факторов.
7

Страница 11

ГОСТ I' ИСО 10817-1—99
пол шкрфициенюм передачи — отношение выходного сигнала (см. раздел 4) к входному значению -V .... Условия измерения даны в таблице 2. Указанные границы допуска справедливы лля входных значений 5,,,,, во всем диапазоне шкалы.
Таблица 2 — Расширенные предельные шачении неопределенности лля условий измерений.огличаю-шихен от нормальных
В (наниинИ ф;иг<1р Границы неопрпелемшкчм Условно ишереннй. ■ | - ■ II 1 . ......1 . .■ ■■ от нормы ьны*
1' ■■■. риечые величины Урпани перемешен ни П истинные сошапляниннс
Мпшнсннос значение .V, (г) в пределах рабочего диапазона перемещений 1л 6% ИЗ + 3% ПШ Ь% И34 3 % ПШ г%и В каждом и! двух направлений измерений по очерели прикладыва-кгг вибрацию с постоянной амплитудой перемещения, схклветствуюшсй конечному значению шкалы для низшего диапазона измерении
Температура окружающего воздуха язя датчика и устройства согласования 8 % ИЗ* 4 & ПШ 8 % ИЗ 4 <~, ПШ 5*6 1л Х| - « - 0 В каждом из двух направлений измерений по очереди прикладывают вибрацию с постоянной амплитудой перемещения, саответствуюшей коне1! ному значению шкалы дли низшего диапазона измерений
Частота вибрации вала в рабочем диапазоне чаезот 13%ИЗ+3%ПШ 13%ИЗ+3*ПШ — ~| = ~; = 0
Длина соединительного кабели 6 % ИЗ Ь% ИЗ 6% 1л Дли параметров вибрации и постоянных составляющих в каждом из двух направлений измерений по очереди прикладывают вибрацию постоянной амплитуды, соответствующей максимальному значению шкалы дли низшего диапазона измерений
Обозначении: ИЗ — измеренное значение; ПШ — конечное значение шкалы измерений.
8

Страница 12

Страница 13

ГОСТ I» ИСО 10817-1
99
и ~~ рабочий ли. ■. ■ . I перемещении !% - номинальное расх юяти- (/\ - " о: / — ост л очное расстояние. V ч> — ншо&гшюс расстояние по ; II координате; »— среди» па времени .наченме перемещения ва.чд по *Л координате,
нИ/> — «I г ■ I.-. -1 !■"■: :1 .1 мни1 ;11 р*М, ,] С и и ■ .1 л ПО *-Й Координате
Рисунок 7 — Характеристики системы измерений вибрации для илного (из двух) направлений измерений
63 Контроль состояния в непрерывном режиме

виеза! необх в эту с как и нелеп
ли

■г корреки

ОСП .
туры), анализ передаточной функции.

цестапяют на тех машинах, для которых ьшим экономическим потерям. При этом I (исправном или неисправном), входящих оля может включать о себя такие элементы. \е датчика от рабочей цели в случае его 1ками (например при изменениях темпера-
7 Влияющие факторы 7Л Датчики
7-1.1 Диапазоны рабочих температур
Диапазоны рабочих температур представляют собой допустимые значения температуры окружающего воздуха во время работы системы измерений вибрации. Устанавливают четыре класса температур (см. таблицу 3).
Системы, работающие ниже 0 'С и выше 180 *С, могут потребовать особого внимания при калибровке и установке (за подробной информацией следует обращаться к документации изготовителя).
Таблица 3 — Классы температур
Дилаюц рабочих температур. *С Класс температуры
От » до 70 1
ОтО до 125 1
ОтО до 180 _>
Ниже 0 н свыше 180 4
10

Страница 14

ГОСТ Р ИСО 10817-1 99
7.1.2 Степень -зашиты
Степень зашиты должна быть не ниже 1Р 67 (зашита от пыли и кратковременных погружений) согласно ГОСТ 14254. Датчик должен также выдерживать воздействие ваты, смазочных масел, жидкости ит гидравлических систем и очистительных средств. Где это требуется* датчики должны удовлетворять требованиям безопасности.
7.1.3 Вибро- и ударопрочиость
Испытания датчиков на вибро- и ударопрочиость должны быть проведены в соответствии с ГОСТ 30630.1.2 и ГОСТ Р 51371,
7.2 Устройства согласования (неустроенные)
7.2.1 Общие положения
Неустроенные устройства согласования* расположенные в зоне действия машины* должны удовлетворять требованиям* указанным в следующих пунктах.
7.2.2 Внешние факторы
Рабочий диапазон температур:........................................ от 0 д<
Диапазон температур хранения:....................................... от —4(
Относительная влажность окружающего воздуха: до 95 % (без выпадения конденсата).
7.2.3 Степень зашиты
Устройства согласования должны иметь безопасное исполнение и степень защиты не ниже 1Р 54 (зашита от пыли и водяных брызг! согласно ГОСТ 14254.
7.2.4 Вибро- и ударопрочиость
Испытания устройств согласования на вибро- и ударопрочиость должны быть проведены в соответствии с ГОСТ 30630.1.2 и ГОСТ Р 51371. При этом испытания проводят в условиях не менее
жестких, чем следующие:
а) дтя испытаний на вибрацию согласи*) ГОСТ 30630.1.2:
- амплитуда перемещения:................................-.......... мм * диапа*
- аыатитула ускорения:............................................. & м/с1 » диапаэо
- длительность испытаний:........................................... ■ **;
б) испытания на улар согласно 1<Х I Р 51371:
- пиковое ускорение:............................................... 392 м/с,
- длительность импульса:............................................ ■ мс;
- ЧИСЛО ударов:................................................... 4000 * ,0<
Во время испытаний датчики должны быть закреплены в соответствии с рекомендациями изготовителя.
8 Калибровка
8.1 Системы измерений относительной вибрации вала
8.1.1 Подтверждение рабочих характеристик
Определяют коэффициент преобразования датчика для постоянного значения Х\ исходя из номинального смешения /у, за исключением перечисления б) из перечня* указанного ниже.
Подтверждение, что характеристика находится в заданном диапазоне* должно быть сделано с учетом влияния:
а) температуры (см. 6.2.2, 7.1* таблицу 3 и примечание 3 ниже);
б) частоты (см. 5.2,3, таблицу I* 6.2.1 и примечание 4 ниже):
в) диапазона линейности;
г) влажности (см. 6,2.2 и примечание 5 ниже):
д) давления (см. 6.2.2 и примечание 6 ниже);
е) вибрации и удара (см. 7.1.3);
ж) длины соединительного кабеля (см. 6.2.1);
з) напряжения питания (см. 6.2.2);
и) расстояния между датчиком и налом.
Примечания
1 Калибровку следует проводить с использованием поверхности, неровности которой и материал* из которого она сделана, соответствуют определенным & 6.2.1.
2 Рекомендуется* чтобы изготовителем были проведены испытания* позволяющие убедиться* что изменения магнитных свойств поверхности объекта измерений и ее проницаемости не влияют на выходной сигнал измерительной системы.
3 Датчик должен быть установлен в металлическом корпусе внутри печи с регулируемой темпершурой. Измерительная поверхность датчика должна быть установлена напротив поверхности обьекта измерений с плоским керамическим диском между ними. По крайней мерс 75 % кабеля должны находиться внутри печи, а
I I

Страница 15

ГОСТ I' ИСО 11)817-1-99
место входа кабеля к лень должно быть термоизоднровано. Печь должна быть нагрета до максимальной температуры, соответствующей классам I. 2 или 3. после чего должно быть измерено напряженке на выходе измерительной системы. Измерении следует проводить в течение 3 ч, постоянно поддерживая при этом максимальную температуру в печи.
4 В качестве одного из способов рекомендуется поместить объект измерений с плоской поверхностью на стол вибростенда, на котором установлен также эталонный датчик вибрации (например акселерометр), позволяющий в том числе контролировать искажения формы синусоидальной волны, которое должно быть по возможности минимальным. Испытуемый датчик должен быть установлен с гюмошью приспособления, не имеющего механической святи с поверхностью стола пибростенда. Это приспособление также должно иметь независимое устройство измерении вибрации, которое позволит контролировать влияние вибраини опоры датчика.
5 Оценку влиянии влажности следует производить с помощью тою же оборудования, что и оценку влиянии окружающей температуры (см. примечание 3). за исключением установки керамическою диска. Следует предусмотреть возможность воздействия влажной среды на место соединения датчика с кабелем, если такое воздействие может быть в обычных условиях эксплуатации.
6 II ходе испытания на воздействие давления этому давлению должен быть подвергнут весь датчик как единое ислос и, кроме того, должна быть создана положительная разность давления между измерительной поверхностью датчика и местом его соединения с кабелем.
8.1.2 Подтверждение характеристик отдельного датчика
Изготовителем должны быть подтверждены, как минимум, следующие характеристики для каждого датчика с номинальным питанием:
а) коэффициент преобразования вдоль основного направления измерений;
б) отклонения от линейности;
в) диапазон частот измерений.
8.2 Системы измерений абсолютной вибраини вала
8.2.1 Сочетание датчиков бесконтактного и инерционного типов
8.2.1.1 Измерения относительной вибрации датчиками бесконтактного типа Требования к средствам измерений и процедурам, используемым при калибровке, а также при
подтверждении характеристик для отдельного датчика — те же. что и в 8.1.
8.2.1.2 Измерения вибрации датчиками инерционного типа
Калибровку следует проводить согласно ГОСТ ИСО 5347-0 и другим стандартам, в которых определены аппаратура и процедуры, используемые при калибровке датчиков. В этих стандартах могут быть установлены различные методы измерения коэффициента преобразования датчиков вибрации и удара, а также методы измерения поперечной чувствительности, влияния деформации основания датчика, резонансной частоты, момента затяжки, магнитных полей и \ .л.
8.2.2 Подтверждение рабочих характеристик
Заявление и подтверждение характеристик должны быть сделаны для каждого датчика инерционного типа в соответствии с ГОСТ Р ИСО 8042.
8.2.2.2 Сочетание датчика-зонда и датчика инерционного типа
Характеристики этого устройства связаны с характеристиками механизма зонда и устройства крепления. Процедуры подтверждения характеристик и сами характеристики, устшгавливаемые для каждого устройства, должны быть определены изготовителем.
8.2.2.3 Подтверждение характеристик отдельного измерительного устройства Изготовителем должны быть подтверждены, как минимум, следующие характеристики:
а) коэффициент преобразования:
б) отклонения от линейности амплитудной характеристики;
в) отклонения в значении коэффициента преобразования во всем рабочем диапазоне частот датчика инерционного типа;
г) частотная характеристика измерительного устройства после его установки на конструкцию.
Частотную характеристику необходимо определять, возбуждая наконечник датчика-зонда вибрацией в заданном диапазоне частот при рекомоиованном прижимном давлении. Результаты испытаний должны быть отражены в документации на данное устройство.
12

Страница 16

ГОСТ I' ИСО 10817-1-99
ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)
Динамика движения вала
Вибрация любого участка вращаюше!ося вала вдольето оси характеризуется траекторией движения этою участка, описывающей изменение положения нейтральной точки сечении вала на данном участке со временем. Типичная траектории движении приведена на рисунке 3. Форма траектории зависит от динамических характеристик вала, подшипников и опор подшипников или фундамента, положения участка вдоль оси ротора и вида сил. возбуждающих внбраиию. Например, если вынуждающая сита действует на какой-то одной частоте, траектории имеет форму эллипса, который при определенных обстоятельствах может превращаться в окружность или отрезок прямой, а время, требуемое центральной точке вала для совершения одного полного оборота по эллипсу, равно периоду вынуждающей силы. Однако существуют и другие формы возбуждения: гак. асимметричность поперечного сечения ротора вызывает возбуждение на частотах, кратных частоте врашеннн. Пели вибрация является следствием, например, действия неустойчивого самовозбуждения, вид траектории уже не будет таким простым, она может изменяться от периода к периоду и не обязательно представлять собой комбинацию гармоник какой-либо частоты. В обшем случае причиной вибраини может быть множество факторов, что приводит к появлению траектории сложной формы, которая представляет собой векторную сумму откликов на действие каждой вынуждающей силы.
Для любого участка вдоль оси вала траектория движении может быть построена по результатам измерений с номошью двух датчиков вибраини. установленных в разных радиальных плоскостях под углом 90' друг к другу (разнесение на 90' является предпочтительным, однако небольшие отступлении от этого значении не приведут к серьезным ошибкам). Если угол между осимн чувствительности датчиков существенно отличается от 90', необходимо векторное разложение результатов измерений по ортогональным направлениим. Если посредством датчика измеряют абсолютную внбраиию. получаемая траектории будет представлять собой абсолютную траекторию вала, не зависящую от вибрашш неврашающихся частей машины. Если посредством датчика измеряют относительную вибрацию, результатом будет траектория вала относительно той части конструкции машины, на которой датчик установлен.
ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное)
Измеряемые параметры
11.1 Среднее положение валя
Среднее значение перемещения вала (а\ у), определяемое в двух заданных ортогональных координатах относительно некоторой точки отсчета (см. рисунок 3), получают в результате интегрирования перемещения по времени:
* = ——[ (В.1)
где дК) н 111) — изменяющиеся со временем значении перемещении относительно центра координат.а В случае измерений абсолютной вибрации центр координат представляет собой точку, фиксированную в пространстве. Дли относительной вибрации эта точка соответствует среднему значению положения центральной точки вата относительно неврашаюшейен части машины в том месте, где проводят измерения. Изменения положения центра координат мот быть обусловлены рядом факторов, среди которых изменение положения подшипника (фундамента), изменение характеристик стоя смазки в подшипнике и т.д. Эти изменения являются, как правило, медленными по сравнению с периодом частотных составляющих х{1) и уЦ).
Следует отметить, что в обшем случае полученное интегрированием по времени среднее положение по
13

Страница 17

ГОСТ Г ИСО 10817-1-99
каждому из направлений отличается от гаушмы максимального и минимального перемещении <см. рисунки 7 и В. 1). Но если вибрации вала содержит единственную частоту и изменяется по синусоидальному закону, граекюрня центра вала будет эллиптической, а среднее но времени значение в любом направлении измерений будет совпадать с полусуммой максимального и минимального перемещений. В.2 Рамах ■нбрмверемстцення
Параметрами, представляющими первоочередной интерес с точки зрения измерений вибрации вала, являются тс, что описывают форму его траектории. Рассмотрим траекторию движения вала, изображенную на рисунке 3. и предположим, что вибрацию измеряют с помощью двух датчиков А и В. расположенных пол углом 90" друг к другу. В некоторый момент центр вала находится в точке К траектории, а мгновенное значение перемещения вала относительно среднего положения будет 5|. Но в плоскости датчиков А и В мгновенные значения перемещения вала относительно среднего положения будут соответственно 5л и 5д|, так что
Н-ЗЬ-Л: <В.З>
Значения 5,. 5(| и 5д| будут изменяться по времени вместе с движением центра вала но траектории — соответствующие сигналы, появляющиеся на выходе каждого датчика, показаны на рисунке В.1.
Примечание — Если траектория эллиптическая, сигналы с датчиков будут представлять собой чистые синусоиды одной частоты.

х.у — I. ч система -■ ■ ' 1.1 г:.1.. 0 — среднее по времени положение г|-.I• .■ г-.:.I I-;.' 1- , л.у — средние 1наченин
перемещении вял*; Л* — >...... положение иентрд нала. Р — положение вала при его максимальном отклонении от
среднею положении; 51 — мгновенное шаченис перемещения пала; 5п.,. - максимальное отклонение вала от среднего положения: 5< 1.5*1 — мгновенные (начепия иерсмешеиий ■ направлении! ишерении аагчиьов Л и В соотиосгвенно; V|| . гг и — максимальное мачение ра)ма>д перемещения:
" * — ра>ма* не реме шеи ил шла в направлении* и<мерении авгчнков А и В
Рисунок В.1 — Изменение со временем положения центра вала при его движении по орбите и вызываемые этим движением сигналы, снимаемые с датчиков А и В
Размах перемещения в плоскости датчика А. 5,,0 _ р1 . определяют как разность между максимальным и минимальным перемещениями, измеренными этим датчиком. То же самое относится к параметру Ищу-?, -ул датчика В. Ясно, что значения -V,.. ,., и 5,,,,, не будут равны и. в общем, будут отличаться от аналогичных измерений, сделанных в других радиальных направлениях. Таким образом, значение размаха перемещения зависит от направления, в котором проводят измерение.
Размах перемещения — это гот параметр, который наиболее часто используют для контроля состояния машин с вращательных! движением.

Страница 18

ГОСТ I' ИСО 10817-1 99
Насколько просто выполнить измерения размаха перемещении и двух взаимно ортогональных направлениях, настолько трудно провести непосредственное измерение максимального значении размаха перемещении и соответствующею ему углового положении вала на орбите (см. рисунок В. II. На практике возможно использование других параметров, с помощью которых может быть получено приближенное значение максимального размаха перемещении. Дли более точной оиенки необходимо более подробно исследовать форму траектории, например с помощью осциллографа.
8.3 Метод Л: Среднее квадратнчесвос размахни перемещений, измеренных в двух взаимно перпендикулярных напривлениих
Значение та, можно аппроксимировать следующей формулой:
Формула (В.4) в случае преобладании в спектре вибраини оборотной частоты будет, как правило, давать завышенную оценку л"„,. |П1, с максимальной погрешностью приблизительно 40 %.
Максимальная погрешность имеет место для случая круговой траектории и последовательно уменьшается по мере сплющивания траектории, обращаясь в нудь, когда траектория превращается в отрезок примой линии.
8.4 Метод В: Максимальное из размяхов перемещении, измеренных в двух взаимно перпендикулярных
Значение тих можно аппроксимировать формулой
V» ™« " V-* илн <В5>
в зависимости от тога,какое значение больше.
Формула (В.5) в случае преобладании в спектре вибраини оборотной частоты будет, как правило, давать заниженную оценку .V. .. „,„, с максимальной погрешностью приблизительно 30 %.
Максимальная погрешность имеет место для плоской траектории и последовательно уменьшается при стремлении формы орбиты к окружности, превращаясь в нуль для чистой окружности.
В.5 Метод С: Измерение .^ти)(
Мгновенное значение перемещения вала, определенное па рисунке В.I как 5|, может быть получено из измерений Л',ц и .Ущ. как следует из формулы (В.З). На траектории есть точка, обозначенная на рисунке В.! как Р. в которой перемещение относительно среднего положении максимально. Значение .V) в этой точке, обозначенное как .V,,,,,. и будет максимальным значением перемещении
(в!б)
Точка траектории, соответсгвуюшая 5т|11. не обизателыю должна совпадать с точкой, где Л, и 5ц принимают максимальные значения. Ясно, что для каждой конкретной траектории существует одно значение ■$вл- и оно не зависит от положений датчиков вибрации при условии, что патожеине центра координат остается неизменным.
Значение ,.,т.. можно аппроксимировать следующей формулой:
(В.?)
Формула (В.7) дает точное значение, когда измерении в двух ортогональных направдениих. из которых получено Л|. сделаны для вибрации, содержащей только одну частотную составляющую. Вбатьшиистве других случаев формула (В.7) будет давать завышенную оценку ^р_дон< которая будет зависеть от гармонического состава вибраини.
Следует отмстить, что определение предполагает знание среднею по времени значения перемещения вала — это налагает определенные требовании на измерительную систему. Кроме тою, вычисление .V,.., на основе сигналов, снятых с двух датчиков, представляет собой относительно сложную вычислительную пропс-дуру, требующую применении специальной аппаратуры.
15

Страница 19

ГОСТ I' ИСО 10817-1—99
ПРИЛОЖЕНИЕ С (справочное)
Библиографии
|1| ИСО 10X17-2—" Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 2. Обработка сигналов |2| Руководство но выражению неопределенности измерений, ИСО, 1995.
|3| ИСО 683-1 — 87 Стали термообрабоганные. легированные и автоматные. Чисть I. Стали закаленные с цементационным нагревом нелегированные и стали кованые низколегированные в вине иролукшш черной металлургии
Встал и и разработки.
УДК 531.768.006.354 ОКС 17.160 П17 ОКП 42 7714
Ключевые слова: вибрация, вращающиеся валы, датчики, устройства согласования, характеристики, измерения
Реадкшр ЛВ .-'I" ■
Технический редакор В.Н.Прусокаяч Корректор М.С.каЛашоас Комп 1114ернди верстка Л.II. Зоюторекой
Им. пни. № 021007 ог 10.08.95. Слано в набор 1403.2000. Подписано к печать 27О4.2О00. Уел.нечл. 2.32. Уч.-ии-т. 1,95.
Тираж 311 ЭКЗ. С 5004. Зак. 386.
ИПК 1! ■ 1' г' п. I.-.1 - I лип ртов. 107076. Москва. К; : :. I игр., 14 Набрано в Иадагеньстве на ПЭВМ Филиал ИПК Иилагельсгво стандартов — гии. "Московский печатник". 103062, Москва. Л чин пер., 6
11.11- N. 080102