Балансировка машин в условиях их эксплуатации

А.Г.Шаблинский, М.А.Баркова.

Ассоциация ВАСТ,
Россия, 198207, C-Петербург, пр. Стачек, д. 140


Copyright (с) 1996-2002 Шаблинский, Баркова, все права защищены.
Копирование, перепечатка и распространение допускается только с разрешения авторов.

Аннотация

В последние годы отмечен рост требований к надежности машин, обеспечивающих выполнение различных технологических процессов, уровням их вибрации и шума. На многих производствах это приводит к необходимости проводить балансировку машин на месте их эксплуатации. При наличии большого парка оборудования использование для проведения работ по балансировке представителей специализированных предприятий приводит либо к очень большим финансовым затратам, либо к тому, что большая часть машин балансируется только на заводах-изготовителях или на ремонтных предприятиях и выходит из строя из-за повышенной вибрации, появляющейся после их установки на рабочем месте или возникающей в процессе эксплуатации. Появляется экономическая целесообразность проведения балансировки собственными службами предприятия. Для проведения балансировки машин в условиях их эксплуатации необходимо использовать специальные технические средства и обученный персонал. В настоящей публикации дается краткий анализ задач балансировки машин на месте их эксплуатации, особенностей балансировки, требований к используемым техническим средствам и методологическому обеспечению, возможностей минимизации затрат на ее проведение.

Введение.
О необходимости балансировки машин в условиях их эксплуатации.

Все вращающиеся объекты испытывают на себе действие инерционных сил. Величина этих сил зависит от величины несовпадения оси вращения объекта и центров масс его сечений, перпендикулярных этой оси. Наличие таких несовпадений называется несбалансированностью (дисбалансом) вращающегося объекта.

Несбалансированный ротор вращающейся машины является источником переменных сил, действующих на элементы машины, в частности на ее подшипниковые опоры, и значительно сокращает ресурс машины. Процесс уменьшения этих сил носит название балансировки.

Балансировка осуществляется при помощи установки на вращающихся частях машины дополнительных (балансировочных) масс для создания инерционных сил, равных по величине и противоположных по направлению силам, вызванным несбалансированностью. При этом нет необходимости (да и возможности) устанавливать такие массы в каждом сечении ротора. Обычно предполагается, что ротор является твердым телом (так называемый жесткий ротор). К таким объектам относятся ротора машин, работающих на скоростях вращения ниже первой критической скорости (до 0.7 первой критической скорости). В этом случае для компенсации влияния всех дисбалансов в нем достаточно двух балансировочных масс, установленных в разных сечениях ротора. Таким же образом можно сбалансировать и ротор машины, работающей вблизи первой критической скорости, однако в этом случае имеются некоторые ограничения на местоположение плоскостей установки балансировочных масс вдоль оси ротора. Существенно более сложной задачей является балансировка ротора машины, работающей выше своей первой критической скорости. Для этого используются группы балансировочных масс, расположенных в специально определяемых сечениях ротора. Если машина состоит из нескольких жестких роторов, связанных между собой относительно гибкими валами, все вышесказанное относится к каждому из роторов.

Балансировка роторов машин обычно осуществляется при помощи специальных балансировочных станков. Однако при сборке ротора из отбалансированных частей, установке его в собственные опоры и стыковке его с остальными вращающимися частями машины возникают дополнительные источники дисбаланса. Они определяются:

Кроме того, в процессе эксплуатации машины происходит увеличение дисбаланса. Это связано с появлением сколов или налипанием среды на вращающиеся части машины, их коррозионным износом, ослаблением связей в составных роторах, ослаблением опор и фундаментных конструкций. При этом работоспособность машины может сохраняться, и ремонт ее не требуется.

Таким образом, возникает необходимость балансировки машин в условиях их эксплуатации. Проблемам, возникающим при этом, и посвящена данная работа. При этом мы не будем касаться технологических проблем, имеющих огромное значение при проведении такой балансировки, а сосредоточим внимание на проведении измерений параметров вибрации, последующей обработке полученных данных и оптимальном расчете параметров балансировочных масс. От этих элементов фактически зависит весь успех или неудача при проведении балансировки.

1. Задача балансировки машин в условиях их эксплуатации.

Как уже указывалось, задачей балансировки вращающихся машин является уменьшение инерционных сил, вызванных несбалансированностью частей машины. Эти силы действуют в радиальном направлении относительно оси вала машины. Вдоль оси вала их действие существенно слабее, и вызывается в основном особенностями конструкции машины или наличием в ней дефектов. Однако, в условиях эксплуатации непосредственное измерение величин этих сил затруднено, а в большинстве случаев и невозможно. Поэтому задачей балансировки машины в условиях эксплуатации является уменьшение ее вибрации на частоте вращения путем установки балансировочных масс в соответствующих плоскостях на роторе.

Центробежные силы, возбуждаемые этими массами, могут также скомпенсировать действие радиальных вращающихся составляющих некоторых видов сил иной природы (например, электромагнитных сил) на неподвижные части машины. Поскольку не все из действующих в машине сил на частоте вращения имеют только радиальные вращающиеся составляющие, вибрация машины не может быть устранена полностью.

Кроме того, в многорежимных машинах можно эффективно снизить вибрацию на одном из режимов, но при переходе на другой режим вибрация может существенно возрасти. Одним из примеров этого являются электрические машины с несовпадающими геометрической осью ротора и осью его вращения (динамический эксцентриситет воздушного зазора). В таких машинах при балансировке можно снизить вибрацию корпуса на одном из режимов, но при этом возрастает вибрация ротора. При смене режима вибрация как корпуса, так и ротора может увеличиться.

2. Особенности балансировки машин в условиях их эксплуатации.

Как уже указывалось, балансировка машин в условиях эксплуатации существенно отличается от балансировки на балансировочных станках. Это связано в первую очередь с тем, что измеряются не собственно инерционные силы, а их влияние на сложные механические системы, которыми являются корпуса и опоры машин, опорные рамы и фундаментные конструкции. Кроме того, за редким исключением, в реальных машинах отдельные роторы связаны с другими через валы, рамы и фундаменты и, соответственно, оказывают влияние на них и воспринимают их влияние. Помимо этого, в реальных условиях эксплуатации на машину действуют не только инерционные силы, но и силы другой природы, например, электромагнитные, гидро- и аэродинамические и т.д.

Влияние всех этих условий может привести к тому, что даже при очень тщательно выполненной балансировке ее конечный результат (т.е. остаточная величина дисбаланса) может существенно превышать требуемую величину . В некоторых случаях проведение балансировки вообще невозможно.

Основными причинами, ограничивающими эффективность балансировки, являются следующие:

Кроме того, при балансировке машин в условиях эксплуатации обычно количество точек измерения параметров вибрации задается нормативными документами. При этом количество доступных плоскостей установки балансировочных масс может быть меньше, чем число точек контроля . Тогда эффективность балансировки ограничена даже теоретически. Этот случай наиболее характерен при одновременной балансировке машины по нескольким режимам ее работы, различающимся, например, по скорости вращения, нагрузкам и т.д.

При проведении балансировки машин в условиях эксплуатации следует учитывать, что такой процесс балансировки практически не поддается автоматизации, так как условия балансировки для каждой машины различны. Поэтому существенной проблемой является поиск и устранение ошибок пользователя при проведении балансировки.

К основным ошибкам можно отнести:

Эти ошибки приводят к существенному уменьшению эффективности балансировки или даже к возрастанию вибрации.

Таким образом, возникает настоятельная необходимость насколько возможно уменьшить влияние этих особенностей на процесс проведения балансировки машины в условиях эксплуатации.

3. Стандартная последовательность операций при балансировке

Процедура проведения балансировки машины в условиях эксплуатации начинается с измерения вибрации в контрольных точках машины. Такие измерения проводятся периодически. Их результаты сравниваются с нормативными требованиями. При превышении этих требований принимается решение о проведении балансировки.

Следует отметить, что инерционные силы создают вибрацию в основном на частоте вращения машины. Однако в любой машине имеются другие источники низкочастотной вибрации, создающие вибрацию как на частоте вращения и на ее высших гармониках, так и в области частот ниже оборотной. Поэтому для принятия обоснованного решения о проведении балансировки необходимо провести анализ частотного состава вибрации при помощи соответствующего прибора (узкополосного анализатора сигнала от датчика вибрации), позволяющего разделить указанные частоты и оценить величину вибрации на каждой из них. Если величина вибрации на оборотной частоте существенно превышает вибрацию на других частотах, то необходима балансировка машины. Следует помнить, что дисбаланс вызывает вибрацию в основном в радиальном направлении. Наличие существенной вибрации в осевом направлении говорит скорее о дефектах машины, таких, например, как осевая расцентровка ротора электрической машины относительно магнитного поля.

Предварительный этап. Выбор условий для балансировки.

Для балансировки выбирается определенная скорость (для многоскоростной машины - скорости) вращения машины. Эта скорость должна быть постоянной (с точностью до 1%) и воспроизводиться от пуска к пуску примерно с той же точностью. Отступление от этих требований может существенно уменьшить эффективность балансировки. Если у машины имеется несколько штатных режимов работы, то необходимо выбрать режимы, на которых будет проводиться балансировка. Выбранные режимы должны обеспечивать постоянство скорости вращения и быть близкими к номинальным для данной машины. Следует отметить, что на некоторых режимах могут проявляться вибрационные силы, не являющиеся инерционными. Действие некоторых из этих сил может быть уменьшено при балансировке, однако другие могут воспрепятствовать ее проведению. В этом случае можно рекомендовать проводить балансировку на режиме холостого хода, а затем искать дефекты, приводящие к появлению таких сил.

Затем приступают к проведению непосредственно балансировки. (Как уже указывалось выше, мы будем рассматривать в основном процесс измерений вибрации, анализ их результатов и оптимальный расчет балансировочных масс). Блок-схема установки для балансировки машины в условиях ее эксплуатации приведена на рис. 1.

 
Рис. 1. Блок-схема установки для балансировки машины в условиях ее эксплуатации (1 - балансируемая машина, 2 - плоскости установки пробных и балансировочных масс, 3 - датчик вибрации, 4 - датчик оборотов, 5 - измерительный прибор/персональный компьютер).

Первый этап. Подготовка к проведению балансировки.

Первым шагом при проведении балансировки является подготовка к измерениям параметров вибрации. При балансировке параметрами вибрации являются амплитуды и фазы вибрации на частоте вращения машины во всех контрольных точках .

Выбор аппаратуры.

Для проведения измерений этих параметров необходимо иметь соответствующий прибор, позволяющий надежно отделить вибрацию на частоте вращения машины от вибрации на других частотах. Прибор должен достоверно определять параметры вибрации на оборотной частоте: амплитуду с точностью не хуже +10% и фазу с точностью не хуже +5 градусов. Этот прибор должен иметь датчик вибрации, устанавливаемый последовательно во всех контрольных точках в радиальном направлении (или несколько датчиков, устанавливаемых одновременно), и датчик оборотов (один импульс на оборот).

Выбор и подготовка контрольных точек измерения параметров вибрации.

Обычно эти точки определяются нормативными документами. При отсутствии таковых в качестве контрольных целесообразно выбирать точки вблизи мест перехода вибрационной энергии от вращающихся частей к неподвижным. Как правило, точки контроля располагаются на корпусах подшипников или на подшипниковых щитах. Датчик устанавливается на шпильке (наиболее надежно, но трудоемко), на мастике (пластилине) или на специальном магните, если это возможно. В последних двух случаях требуется подготовка места установки датчика: зачистка места установки от краски, грязи, масла и создание плоской поверхности контакта для надежной установки датчика. Имеются многоканальные измерительные приборы, позволяющие одновременно устанавливать несколько датчиков вибрации, что существенно уменьшает возможность плохой установки датчиков, т.к. не требует их перестановки в процессе измерения. Однако необходимость снятия все равно может возникнуть при монтаже пробных и балансировочных масс.

Установка датчика оборотов.

Для определения фазы вибрации необходим датчик опорного сигнала, т.е. устройство, создающее электрический импульс при определенном положении в пространстве вращающихся частей машины. Использование такого датчика обычно требует установки на вращающиеся части машины метки, фиксирующей это положение. Если у машины имеется несколько частей, вращающихся с разными скоростями (например, машина с редуктором), то одновременно возможна балансировка только одной ее части, на которой и располагается метка. Необходим также доступ датчика оборотов к метке во время работы машины. Установка датчика оборотов должна допускать его снятие и повторную установку в том же самом положении, если этого требует процесс частичного демонтажа машины для установки на ее вращающихся частях пробных и балансировочных масс.

Подготовка мест установки масс.

Необходимо также подготовить места установки пробных и балансировочных масс и сами эти массы. Часто, особенно на средних и крупных машинах, эти места создаются при их изготовлении (круговые пазы, отверстия на торцах или боковой поверхности ротора). Если штатных мест установки масс нет или они труднодоступны, используются места установки штатных креплений (болтов, шпилек) обычно на торцах ротора или на соединительных муфтах. Если и таких мест нет (например, на вентиляторах), то массы устанавливаются на доступных вращающихся поверхностях при помощи резьбовых соединений (для машин с малыми скоростями вращения) или при помощи сварки. Для высокоскоростных машин (скорость вращения более 6000 об/мин) обычно вместо установки масс применяется выборка материала ротора. Пробные массы также подготавливаются заранее. Их вид зависит от способа их крепления к машине и от требуемой их величины.

Второй этап. Измерение параметров исходной вибрации.

Подготовив места установки датчиков вибрации и пробных масс, и установив датчик оборотов, можно приступать к измерению параметров исходной вибрации машины. Измерения производятся во всех контрольных точках для всех выбранных режимов работы машины в радиальном направлении.

Третий этап. Установка пробных масс и измерение параметров вибрации.

Далее производится установка пробной массы в первой плоскости установки масс, и измерения параметров вибрации выполняются в полном объеме (для всех контрольных точек и всех выбранных режимов машины). Затем последовательно устанавливаются пробные массы во второй, третьей и т.д. плоскостях установки масс, и производятся измерения параметров вибрации.

Четвертый этап. Расчет балансировочных масс.

По окончании процесса измерения параметров вибрации для последней пробной массы переходят к расчету параметров балансировочных масс для каждой из плоскостей установки. Этими параметрами являются их величины и углы их установки. Обычно балансировочные массы устанавливаются на тех же радиусах, что и пробные. В противном случае рассчитываются и радиусы их установки. Для расчета параметров балансировочных масс используется вычислительная техника, поскольку при расчетах производится сложение и умножение не чисел, а векторов. Для уменьшения возможности ошибки при расчетах рекомендуется использовать программируемые средства проведения вычислений.

Пятый этап. Установка балансировочных масс.

Затем производится установка рассчитанных масс и контрольное измерение параметров вибрации во всех контрольных точках для всех выбранных режимов работы машины. Если полученные величины вибрации удовлетворяют требованиям, процесс балансировки прекращается.

Шестой этап. Продолжение балансировки.

На практике за счет однократной балансировки редко удается добиться требуемого результата. Это связано с наличием погрешностей измерения параметров вибрации, отличием параметров установленных балансировочных масс от расчетных, влиянием механических свойств машины и неинерционных сил. Не стоит и говорить о влиянии ошибок при проведении измерений и установке пробных и балансировочных масс.

В этом случае имеются три возможности:

Последнее возможно только в том случае, когда недостаточная эффективность балансировки вызвана погрешностями в измерениях и установке масс.

Этап последний. Окончание балансировки.

Этот этап состоит в оформлении протокола балансировки.
 

Рис.2. Ориентировочные относительные затраты времени на проведение основных операций при балансировке
(1 - подготовка мест установки датчиков вибрации, установка датчика оборотов; 2 - пуск/останов машины; 3 - установка масс; 4 - измерение параметров вибрации; 5 - анализ результатов измерений и расчет балансировочных масс; 6 - дополнительный пуск).

.На рисунке 2 приведены ориентировочные затраты времени на проведение основных операций при балансировке машины с четырьмя плоскостями установки масс. Следует отметить, что время, необходимое на установку масс, может достигать 90% всего времени балансировки, особенно при необходимости отключения и подключения питания привода для предотвращения самопроизвольного пуска машины при проведении работ. В последней колонке указано время, на которое увеличивается длительность работ при проведении одного дополнительного пуска машины. Такие пуски, в основном, вызываются ошибками при измерениях параметров вибрации. Для машины с двумя плоскостями установки масс это время может доходить до 30% от времени, необходимого для проведения балансировки.

4. Требования к измерительным приборам и пакетам программ для балансировки машин в условиях эксплуатации

В связи с развитием вычислительной техники происходит стремительное усовершенствование как средств измерения, так и возможностей обработки результатов измерений и расчета. Большинство современных приборов для измерения имеют встроенные обрабатывающие программы. Более того, происходит прямое взаимное проникновение этих ранее автономных элементов. Поэтому в данном разделе мы приведем требования как специфические для приборов и пакетов программ, так и те, которые могут быть реализованы только при управлении процессом измерения и балансировки в целом со стороны "думающей" программы.

Как уже указывалось, балансировка является очень сложным технологическим процессом. Цена каждого пуска машины очень велика. Балансировка производится целой бригадой, т.е. на проводящего ее ложатся и административные, и морально-психологические нагрузки. При проведении балансировки нормальным является острый дефицит времени. Очень часто при проведении балансировки выявляются дефекты сборки машины. Поэтому основным требованием к измерительной аппаратуре и анализирующе-расчетной части является максимальная разгрузка пользователя в процессе проведения балансировки. У него и так хватает головной боли.

Для выполнения этого требования необходимо выполнить ряд условий:

Требования к средствам измерения.

Кроме того, желательно, чтобы используемые при балансировке средства измерения позволяли проводить вспомогательные измерения, которые могут упростить процесс балансировки. К таким измерениям относится, в первую очередь, спектральный анализ вибрации, используемый при обосновании необходимости проведения балансировки и при идентификации дефектов машины. Существенную помощь при обнаружении резонансов машины, которые могут сильно затруднить определение параметров вибрации на частоте вращения, может оказать возможность измерения амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик машины в процессе ее остановки (выбега).

Требования к средствам анализа данных и расчета.

Экономия времени и средств от каждого "сэкономленного" пуска может достигать 20% и более от времени, необходимого для балансировки с установкой пробных масс во всех плоскостях установки.

Помимо этих основных требований, необходимо, чтобы в расчетной системе имелось максимальное количество вспомогательных блоков, позволяющих быстро и точно провести вспомогательные расчеты необходимых величин, например, величин пробных масс, провести распределение массы по возможным местам установки, оценить величину остаточного дисбаланса и т.д.

Кроме того, желательно, чтобы расчетная система помогала формировать отчетные материалы по проделанной работе.

Следует отметить, что при проведении балансировки машины в условиях эксплуатации весьма существенным фактором является опыт пользователя. Он позволяет достаточно быстро и точно определить большинство причин, мешающих балансировке. Тем не менее, ошибки при проведении измерений, установке масс совершают даже самые опытные балансировщики, а стоимость (в том числе в денежном выражении) таких ошибок достаточно велика. Это необходимо учитывать при выборе комплекта аппаратуры и пакета анализирующих и расчетных программ.

5. Краткий обзор измерительной аппаратуры и программного обеспечения для проведения балансировки машин в условиях эксплуатации.

В настоящее время на рынке появилось большое количество цифровых приборов, одной из функций которых является балансировка машин в условиях эксплуатации. Обычно они снабжены программами расчета балансировочных масс. В качестве наиболее распространенных можно привести приборы 2526 и 2515 фирмы Bruel & Kjaer (Дания), 2110 и 2115 фирмы CSI (США), CMVA40 фирмы SKF (Швеция), PL31 и PL36 фирмы Diagnostic Instruments (Англия) и т.д. Из производимых на территории России - "Дельфин" и AU014 фирмы Диамех , СК-2300 фирмы Оргтехдиагностика , "Приз" НПО "Приз".

При сравнении возможностей этих приборов с требованиями, указанными выше, можно отметить, что только немногие из них удовлетворяют хотя бы части этих требований.

Все перечисленные приборы обеспечивают достаточно высокую точность измерения параметров вибрации при условии наличия устойчивого сигнала с датчика оборотов. Однако анализ параметров этого сигнала встречается нечасто. Наиболее распространено определение отсутствия этого сигнала. Наличие сбоев в опорном сигнале определяется только в приборе "Приз" , что существенно повышает точность и надежность определения параметров вибрации в этом приборе.

Автоматизация процессов измерения обычно заключается в автоматической установке коэффициента усиления и частотного диапазона прибора. Статистический анализ получаемой информации с целью определения возможных помех при измерении или качества установки датчика вибрации не проводится ни в одном приборе. В лучшем случае на экран прибора последовательно выводятся параметры вибрации в процессе их усреднения, и пользователю предоставляется возможность проводить статистический анализ "на глаз".

Анализ измерительной информации с целью выявления возможных ошибок при измерении ограничивается проверкой величины влияния установленной пробной массы и выдачей сообщения в случае малости этой величины (прибор 2526 фирмы Bruel & Kjaer). Диагностика машины по результатам измерения не производится ни в одном приборе.

Возможности расчетных программ, установленных в приборах, обычно ограничиваются расчетом двух балансировочных масс по данным от двух точек измерения параметров вибрации. К исключениям можно отнести приборы фирмы "Диамех" (до трех плоскостей установки массы и до 14 точек измерения). Наибольшие возможности в этом плане предоставляет прибор PBS-4400 фирмы MTI (Mechanical Technology Inc) (США), который позволяет проводить балансировку одновременно для 8 различных режимов работы машины, 10 плоскостей установки масс и 16 точек измерения параметров вибрации. Этот прибор включает в свой состав персональный компьютер (Laptop).

Перечисленные выше приборы являются многофункциональными анализаторами информации с датчика вибрации. Поэтому узкополосный анализ сигнала вибрации является одной из основных их функций. Измерение амплитудно- и фазо-частотной характеристик объектов для них не является обязательным и присутствует только в некоторых приборах, например, фирм Диамех и Оргтехдиагностика .

Общим недостатком этих приборов является то, что задача балансировки рассматривается в пределах школьного курса математики. Достаточно мощных специализированных пакетов программ для решения всего комплекса задач, возникающих при проведении работ по балансировке машин в условиях эксплуатации, практически не существует. Пользователю предоставляется широкая возможность создавать собственное программное обеспечение для решения своих текущих задач. Единственным исключением является продукция акционерного общества ВАСТ (ВиброАкустические Системы и Технологии ) (Санкт-Петербург, Россия). Возможности продукции этой фирмы будут рассмотрены в следующем разделе.

6. Продукция фирмы ВАСТ - пример комплексного решения задач балансировки машин в условиях их эксплуатации.

Разработанные в ВАСТ пакеты программ VAST_BAL относятся к программам высокого интеллектуального уровня. Они позволяют эффективно решать все вышеуказанные задачи, возникающие при балансировке машин в условиях эксплуатации, в том числе вблизи критических скоростей вращения. Эти пакеты предназначены для работы в составе измерительных комплексов, состоящих либо из переносного персонального компьютера с установленными на нем платами для амплитудно-цифрового преобразования, либо из сборщика данных СД-11 производства ВАСТ, в котором также установлены эти пакеты программ. Прибор СД-11 может подключаться непосредственно к компьютеру и работать как аналого-цифровой преобразователь. Имеется возможность использования многоканальных измерительных трактов. Отличия этих приборов друг от друга состоят, в основном, в различии их массогабаритных характеристик и различной степени защищенности от внешних воздействий.

Рассмотрим, как в этих пакетах программ и на измерительной аппаратуре реализованы требования, приведенные выше.

Большая точность измерений параметров вибрации обеспечивается, с одной стороны, алгоритмом цифровой фильтрации и последующей обработки сигнала с датчика вибрации, а с другой стороны наличием контроля параметров сигнала с датчика оборотов. Последний позволяет выделить и сообщить пользователю следующие недостатки сигнала, существенно снижающие точность измерения:

Автоматизация процесса измерения тесно связана с требованием большой точности. Для увеличения точности измерения в приборе производится статистическая обработка результатов последовательных измерений. В качестве измеренной величины пользователю показывается усредненная величина вектора вибрации на частоте вращения машины (математическое ожидание этой величины). Для автоматизации используются другие статистические характеристики измеряемой величины, а именно среднеквадратическое отклонение ее от среднего. По величине среднеквадратического отклонения определяются следующие причины, отрицательно влияющие на точность измерения: Учет среднеквадратического отклонения позволяет автоматически остановить процесс измерения, если измерения точные, или сообщить пользователю о наличии помех при измерении и их возможном источнике для их устранения или учета при расчетах.

Пригодность аппаратуры для работы в производственных условиях обеспечивается высокой степенью автоматизации процесса измерения и механической надежностью собственно аппаратуры. Именно поэтому в качестве переносного компьютера рекомендуется использовать персональный компьютер типа PORTABLE, имеющий сравнительно (с компьютерами, специально предназначенными для промышленных условий) небольшую стоимость, высокую надежность и широкий диапазон возможностей.

Все программные продукты, разработанные ВАСТ, ориентированы на проведение балансировки с минимальным количеством пусков. Для этого предусмотрена обработка результатов измерения по мере их поступления. После проведения измерений параметров вибрации для каждой пробной массы производится расчет ожидаемой величины вибрации при установке балансировочных масс в уже обмеренные плоскости. Это позволяет прекратить процесс установки пробных масс, как только ожидаемая вибрация станет меньше требуемой.

Программные продукты, разрабатываемые в ВАСТ имеют три степени сложности. Это:

Рассмотрим основные особенности пакетов программ, разработанных ВАСТ, на примере пакета программ VAST_BAL:

Глубокий анализ поступающей измерительной информации. Наиболее существенным отличием продуктов, разрабатываемых ВАСТ, от существующих на рынке, является глубокий анализ поступающей измерительной информации. На основании этого анализа появляется возможность выявить целый ряд дефектов как измерений, так и балансируемой машины. Список диагностируемых дефектов постоянно расширяется разработчиками.

Среди основных диагностируемых дефектов следует, в первую очередь, выделить ошибки пользователя при проведении балансировки. К этим ошибкам относятся:

Обо всех замеченных ошибках появляются соответствующие сообщения.

Дефекты машины. Вторая большая группа дефектов - дефекты собственно машины. Вообще говоря, перед проведением балансировки машина должна быть продиагностирована, и все замеченные дефекты должны быть устранены. Но это только в теории. На практике повышенную низкочастотную вибрацию, вызываемую, например, изломом или изгибом линии вала, ослаблением фундаментных конструкций и т.д., обычно списывают на дисбаланс. Поэтому в пакетах программ ВАСТ большое внимание уделяется идентификации дефектов машины (в настоящее время только по измерениям, проводимым при балансировке). Наличие этих дефектов может не только уменьшать эффективность балансировки, но и препятствовать ее проведению. Сам же процесс балансировки можно рассматривать как разновидность диагностики, а именно - диагностику механической системы по тестовым воздействиям. Идентифицируются следующие основные дефекты:

В перспективе, при интеграции с программными продуктами ВАСТ, предназначенными для собственно диагностики машин по их вибрации, список диагностируемых дефектов будет существенно расширен.

Плоскости установки масс, оказывающие одинаковое влияние на все точки измерения параметров вибрации. Анализ измерительной информации позволяет выделить в машине плоскости установки масс, оказывающие одинаковое влияние на все точки измерения параметров вибрации. Эти плоскости являются взаимозаменяемыми, и пользователю предлагается выбрать только одну из них для установки масс. Это позволяет, во-первых, уменьшить количество плоскостей установки масс и, следовательно, сократить объем работ при балансировке. Кроме того, при установке балансировочных масс в этих плоскостях возможна взаимная компенсация их влияния, что приводит к неоправданному увеличению величины отдельной балансировочной массы.

Оценка эффективности балансировки по известным коэффициентам влияния. При проведении повторной балансировки по известным коэффициентам влияния (подбалансировки) часто встает вопрос о причинах ее малой эффективности. Это может быть и влияние ошибок при измерении, и существенное изменение механических параметров машины при изменении амплитуды вибрации, и возрастание влияния неинерционных сил. Использование анализа измерительной информации позволяет определить применимость имеющихся коэффициентов влияния для дальнейших расчетов корректирующих масс и предупредить пользователя о возможной малой эффективности следующего шага подбалансировки.

Балансировка объектов практически любой степени сложности. Использование в качестве измерительного прибора переносного персонального компьютера или сборщика виброинформации с большим объемом памяти позволяет проводить балансировку объектов практически любой степени сложности. Так, пакеты программ ВАСТ рассчитаны на балансировку машины, имеющей до восьми режимов работы (различающихся по скорости вращения, нагрузкам, температурным условиям и т.д.), до 16 плоскостей установки масс и до 64 точек измерения параметров вибрации со снятием или без снятия пробных масс.

Оптимизация количества пробных масс. Используемый в пакете программ VAST_BAL алгоритм расчета балансировочных масс позволяет оценивать возможную эффективность балансировки после проведения измерений для каждой пробной массы. Это позволяет прервать процесс установки пробных масс и измерения параметров вибрации при достижении требуемого результата балансировки.

Большое количество вспомогательных программ. Применение прибора с широкими расчетными возможностями позволяет также использовать большое количество вспомогательных программ, позволяющих рассчитать величины пробных масс, рассчитать массу, эквивалентную по воздействию нескольким установленным массам, распределить балансировочную массу по имеющимся местам ее установки, рассчитать величину остаточных дисбалансов, которая, в отличие от величины вибрации, указана в государственных стандартах. Кроме того, достаточно просто организуется создание, корректировка и распечатка необходимой документации.

Функциональные возможности приборов, созданных в акционерном обществе ВАСТ, обеспечивают возможность получения и анализа как узкополосных спектров вибрации, так и амплитудно- и фазо-частотных характеристик объекта.

Большие возможности при измерении и обработке сигнала вибрации, высокая степень автоматизации процесса измерения, глубокий анализ результатов измерения и большое количество вспомогательных функций позволяет использовать аппаратуру и пакеты программ, разрабатываемые ВАСТ, как опытному балансировщику для ускорения процесса балансировки и снижения ее стоимости, так и пользователю, желающему самостоятельно проводить балансировку, но не обладающему достаточным опытом. В последнем случае программа подскажет оптимальный алгоритм балансировки и предостережет от большинства ошибок при ее проведении.

Выводы.


Copyright (с) 1996-2002 Шаблинский, Баркова, все права защищены.
Копирование, перепечатка и распространение допускается только с разрешения авторов.