ГОСТ Р ИСО 20806-2007 Вибрация. Балансировка на месте роторов больших и средних размеров. Критерии и меры безопасности
7 Измерения
7.1 Средства измерений вибрации
Метод оценки вибрации по измерениям непосредственно на вращающихся валах должен соответствовать ИСО 7919-1, а средства измерений - удовлетворять требованиям ИСО 10817-1. Метод измерений с использованием датчиков, устанавливаемых на статорных частях, должен соответствовать требованиям ИСО 10816-1, а средства измерений - удовлетворять требованиям ИСО 2954. Диапазон частот измерительной системы должен быть достаточно широким, чтобы охватить все возможные частоты вращения, на которых машина должна быть уравновешена. Датчики вибрации устанавливают в точках, где эффект от внесения корректирующих масс может быть заметен.
Для вала с упругой опорой наилучший результат дают, как правило, измерения на невращающихся частях. В случае жесткой опоры более чувствительными являются датчики относительных перемещений вала. Если для измерений относительных колебаний вала используют бесконтактные вихретоковые датчики, то их выходной сигнал может быть искажен вследствие механических или электрических биений вала. Если эти помехи существенно влияют на считываемые показания, то для их устранения необходимо ввести соответствующие поправки. По возможности применяют измерения абсолютных колебаний вала, которые позволяют определить положение вала в каждый момент времени независимо от вибрации опор.
Стандарты серий ИСО 7919 и ИСО 10816 устанавливают рекомендуемые предельные значения вибрации в широком диапазоне частот для машин, работающих в стационарном режиме. Однако для проведения балансировки оборудование для измерений вибрации должно обладать дополнительными функциональными возможностями: выделять составляющую вибрации (амплитуду и фазу) на частоте вращения. Кроме того, в стандартах серий ИСО 7919 и ИСО 10816 предусмотрены измерения в радиальном направлении на всех подшипниках и в осевом направлении только на упорных подшипниках. Однако при необходимости проводят измерения в осевом направлении и на подшипниках других типов.
Обычно балансировку на месте проводят для снижения вибрации на рабочей частоте вращения и при прохождении ротора через резонанс в процессе разгона или выбега. Измерительная система должна обладать динамическим диапазоном, достаточным для измерения амплитуд и фаз на всех рассматриваемых частотах вращения.
Вибрацию измеряют в тех точках, где необходимо снизить ее значение. Однако вместе с этим вибрация может быть снижена и в других точках и направлениях. Поэтому рекомендуется устанавливать дополнительные датчики на сопряженные роторы и соседние подшипники. Если в целях контроля вибрационного состояния достаточно измерять вибрацию только в одном направлении, при балансировке на месте рекомендуется, по возможности, проводить измерения в двух ортогональных плоскостях.
Если для балансировки используют постоянно установленные датчики вибрации, то рекомендуется перед проведением балансировки проконтролировать их частотные и фазовые характеристики. Постоянно установленные датчики относительной вибрации вала обычно не калибруют, но проверяют биения вала и фазу сигнала. При проверке фазы обычно достаточно убедиться в том, что сигнал имеет правильную полярность. Для датчиков, устанавливаемых постоянно на невращающихся частях машины, рекомендуется, по возможности, проверить соответствие результатов с результатами, полученными при использовании переносных датчиков.
Примечание - В некоторых случаях полезным может оказаться построение графика орбиты вала, для чего используют пары датчиков в заданных плоскостях измерений по длине вала. Теоретически достаточно, чтобы в каждой такой паре оси чувствительности датчиков были не параллельны друг другу, однако на практике обычно применяют установку датчиков с ортогональным расположением осей чувствительности.
7.2 Погрешность измерений
Любым измерениям свойственна погрешность, представляющая собой разность между истинным и измеренным значениями. Погрешность измерений при балансировке является сочетанием систематических и случайных эффектов. Систематической погрешностью в оценке дисбаланса называют погрешность, для которой модуль и угол могут быть оценены посредством либо расчета, либо измерения. У случайной составляющей погрешности модуль и угол меняются непредсказуемым образом от пуска к пуску. Из числа случайных погрешностей выделяют погрешность с заданным абсолютным значением, но неизвестной фазой.
Примеры типичных погрешностей измерений при проведении балансировки и методы их оценки приведены в ИСО 1940-2. Источником некоторых погрешностей является балансировочное оборудование, но большая их часть характерна и для балансировки на месте.
Предельные значения погрешностей должны быть представлены в форме, соответствующей критерию приемки, согласованному между исполнителем и заказчиком (см. 4.3).
7.3 Опорный сигнал фазы
7.3.1 Общие положения
Метка, определяющая опорное значение фазы (например, шпоночная канавка или светоотражающая полоска), обычно находится на валу или детали, вращающейся синхронно с вращением вала. С помощью датчика, установленного на невращающейся части машины (например, подшипниковой опоре), определяют момент прохождения метки мимо датчика фазы. Это позволяет за один оборот вала получить один сигнал с датчика фазы, который может быть сопоставлен с фазой оборотной составляющей вибрации. Иногда фазовую метку сохраняют на валу постоянно. Тип используемой фазовой метки должен быть документирован. Желательно, чтобы она постоянно находилась в зоне видимости для облегчения точной установки корректирующих масс.