Общие требования к методам и средствам измерений вибрации вала в целях контроля состояния машин установлены ГОСТ ИСО 7919-1**.
Изначально сбор данных о вибрации паровых турбин и генераторов осуществлялся с помощью контактных датчиков-зондов, позволяющих измерять абсолютную вибрацию вала. Позднее, по мере развития бесконтактных способов измерения вибрации, большее распространение получили измерения относительной вибрации вала. В этом случае при необходимости абсолютная вибрация вала могла быть определена векторным суммированием сигналов бесконтактного датчика и установленного на том же основании инерционного датчика, измеряющего вибрацию опорной конструкции. Для целей настоящего стандарта в равной степени допустимы измерения как относительной, так и абсолютной вибрации. Однако следует иметь в виду, что использование контактного датчика-зонда ограничивает частотный диапазон измерений.
Измерительная система должна обеспечивать выполнение измерений широкополосной вибрации в диапазоне частот, нижняя граница которого 10 Гц, а верхняя не менее чем в три раза превышает максимальную частоту вращения ротора, но не ниже 125 Гц. Однако если эту измерительную систему используют кроме целей контроля состояния также и для диагностирования, то она должна обеспечивать выполнение измерений в более широком диапазоне частот, а также проведение спектрального анализа вибрации. В особых случаях, когда на машину может воздействовать низкочастотная вибрация сторонних источников, например, в сейсмически опасных районах, следует предусмотреть использование, например, фильтрации низкочастотного отклика или задержку сигнала. Если предполагается сравнивать результаты измерений для разных машин, то следует убедиться, что измерения проведены в одном и том же диапазоне частот.
Точки измерений выбирают таким образом, чтобы измеряемая вибрация содержала достаточную информацию о колебаниях вала в радиальном направлении. В связи с этим следует избегать размещения датчиков в узлах мод собственных колебаний вала. Кроме того, следует убедиться, что средства измерений не подвергаются чрезмерным внешним воздействиям, например, воздушного шума. Обычно измерения проводят в двух ортогональных направлениях внутри каждого радиального подшипника или в непосредственной близости от него. Для ответственных машин большой мощности (свыше 500 МВт) на подшипниках большой протяженности измерения рекомендуется проводить на обоих концах подшипника. Направления измерений допускается выбирать произвольно, но обычно измерения проводят в горизонтальном и вертикальном направлениях или под углами ±45° к вертикальному направлению.
Допускается проводить измерения только в одном радиальном направлении с использованием одного датчика вибрации при условии, что это позволит получать достаточно полную информацию о вибрации вала. При этом следует учитывать, что выбранная ориентация датчика может не позволить наблюдать максимальное значение контролируемого параметра вибрации вала в данной плоскости измерений.
Измерений осевой вибрации вала для паровых турбин и генераторов, как правило, не проводят.
Характеристики измерительной системы должны быть определены с учетом влияния:
- колебаний температуры;
- магнитных полей;
- акустического шума;
- колебаний напряжения питания;
- электрического импеданса и длины соединительного кабеля;
- ориентации датчика;
- жесткости поверхности установки датчика.
Особое внимание следует уделять правильной установке датчика и тому, чтобы средства крепления датчика не ухудшали точность измерений (см., например, [10]).
Поверхность вала в месте измерения должна быть гладкой, не иметь нарушений геометрической формы, неоднородности материала и остаточного намагничивания, способных привести к искажениям сигнала (так называемым "электрическим биениям" вала). Электрические и механические биения вала, измеренные с помощью датчика, не должны в совокупности превышать 25% значения границы между зонами А и В на рабочей частоте вращения (см. таблицу А.1 приложения А).
Перед пуском паровой турбины или генератора могут быть проведены измерения перемещения вала при его медленном проворачивании. В этом случае характеристики измерительной системы должны обеспечивать точные измерения в области очень низких частот. Такие измерения обычно не могут дать достоверные сведения о биении вала на рабочей частоте вращения, поскольку на их результаты могут повлиять, например, наличие временного прогиба вала, неравномерность движения цапф вала в зазоре подшипника или движения вала в осевом направлении. Поэтому следует соблюдать осторожность при попытке компенсировать биение вала векторным вычитанием из результата измерений вибрации в рабочем режиме машины результата измерений при проворачивании ротора. Если влияющие факторы не учтены должным образом, то такая математическая операция может привести к ухудшению точности измерений и неправильной оценке вибрационного состояния машины (см. ГОСТ ИСО 7919-1**).