ГОСТ ИСО 10817-1-2002 Вибрация. Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации.

     ГОСТ ИСО 10817-1-2002

Группа П17

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

 Вибрация

 СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЙ ВИБРАЦИИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

 Часть 1

 Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации

 Vibration. Rotating shaft vibration measuring systems.

Part 1. Relative and absolute sensing of radial vibration

МКС 17.160

ОКП 42 7714

Дата введения 2007-11-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-97 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Порядок разработки, принятия, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Госстандартом России

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 21 от 30 мая 2002 г.)

За принятие проголосовали:

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 10817-1:1998 "Системы измерений вибрации вращающихся валов. Часть 1. Устройства для снятия сигналов относительной и абсолютной вибрации в радиальном направлении" (ISO 10817-1:1998 "Rotating shaft vibration measuring systems - Part 1: Relative and absolute sensing of radial vibration").

Степень соответствия - идентичная (IDT).

Настоящий стандарт идентичен ГОСТ Р ИСО 10817-1-99

5 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 апреля 2007 г. N 85-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ИСО 10817-1-2002 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 ноября 2007 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта публикуется в указателе "Национальные стандарты".

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в указателе "Национальные стандарты", а текст изменений - в информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована в информационном указателе "Национальные стандарты"

      1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к устройствам снятия сигналов радиальной вибрации, как абсолютной так и относительной, вращающихся валов (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 для 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 ИСО 5348-2002 Вибрация и удар. Механическое крепление акселерометров

ГОСТ ИСО 7919-1-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Общие требования

ГОСТ ИСО 7919-3-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Промышленные машинные комплексы

ГОСТ ИСО 7919-4-2002 Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на вращающихся валах. Газотурбинные агрегаты

ГОСТ ИСО 8042-2002 Вибрация и удар. Датчики инерционного типа для измерений вибрации и удара. Устанавливаемые характеристики

ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)

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 30630.1.3-2001* Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие ударов

________________

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 51371-99.

      3 Определения

В настоящем стандарте применяют термины по ГОСТ 24346.

      4 Структура системы измерений вибрации валов

Система измерений радиальной вибрации вращающихся валов (далее - 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 вибрации в заданном формате; выходное устройство для отображения результатов измерений. На рисунке 1 показана взаимосвязь этих подсистем. Требования к средствам обработки и анализа сигналов устанавливают в других стандартах (см. [1]).

Рисунок 1 - Структура системы измерений вибрации вала

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 помощью датчиков бесконтактного типа. Абсолютные колебания ротора могут быть получены с помощью датчиков относительной вибрации бесконтактного типа 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 1).

      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 изменениям соответствует изменение относительного перемещения вала со временем. В месте установки датчика обычно наблюдают значительную вибрацию, обусловленную действием других источников, не связанных с колебаниями вала. Значения абсолютной вибрации могут быть получены с помощью датчиков инерционного действия, установленных в том же месте, что и чувствительный элемент датчика бесконтактного типа (см. 5.2).

5.1.2 Общая структура системы снятия сигнала

Система снятия сигнала вибрации вала, соответствующая требованиям настоящего стандарта, включает в себя датчики относительного перемещения, кабели и соответствующие устройства согласования (см. рисунок 2).

1 - вал;

 2 - расстояние между датчиком и поверхностью вала; 3 - датчики; 4 - устройства согласования;

5 - выходные сигналы; 6 - траектория измерений; 7 - плоскость измерений

Рисунок 2 - Система измерений вибрации вала в одной плоскости

Для определения общей траектории движения вала и его среднего положения во времени рекомендуется 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 вибрации вала.

1 - траектория движения вала; 2 - координатные оси; 0 - среднее положение вала;

- мгновенное положение центра вала;

,

- средние значения перемещения вала;

,

- мгновенные значения перемещения вала

Рисунок 3 - Траектория движения 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 вибрации или устройство обработки сигнала.

Настоящий стандарт не устанавливает требования к устройствам считывания 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 оценке. Допуски на значения выходного сигнала даны в разделе 6.

5.1.4 Задаваемые характеристики

Изготовитель должен определять следующие характеристики:

- диапазон, в котором выходной сигнал датчика линейно пропорционален зазору 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 мм);

- вид выходного сигнала;

- максимальное значение выходного сигнала;

- значение выходного импеданса датчика и допустимые значения импеданса нагрузки;

- классы температуры;

- степень защиты (рекомендуется IP 67 - защита от пыли и кратковременных погружений - согласно ГОСТ 14254).

Примечание - Вышеперечисленные характеристики указывают для средств измерений общего применения.

5.2 Системы измерений абсолютной вибрации валов

5.2.1 Введение

Для измерений абсолютной вибрации вала используют измерительные системы двух типов:

а) систему, сочетающую измерения абсолютной и относительной вибрации, для чего используют датчик сейсмического типа и датчик относительного перемещения вала (бесконтактного типа), установленные в одном 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 абсолютной 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 датчика-зонда (прямые измерения) и соответствующие устройства согласования (рисунки 4 и 5).

1 - расстояние между датчиком и валом; 2 - измерительные оси; 3 - датчики инерционного типа;

4 - датчики бесконтактного типа; 5 - устройства согласования; 6 - направление 1; 7 - направление 2;

8 - выходные сигналы; 9 - траектория движения центра сечения ротора;

10 - геометрический центр траектории

Рисунок 4 - Система измерений абсолютной вибрации вала в одной плоскости,

включающая в себя датчики бесконтактного и инерционного типов

1 - устройство согласования; 2 - датчик инерционного типа; 3 - элементы конструкции машины;

4 - зонд; 5 - вал; 6 - выходные сигналы

Рисунок 5 - Система измерений абсолютной вибрации вала в одной плоскости,

использующая устройство с датчиком-зондом

Каждую из двух систем снятия сигнала устанавливают в радиальном направлении под 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 из 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 или 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. Сигналы 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 инерционного типа, который может быть пропорционален виброускорению либо виброскорости конструкции машины в месте установки этих двух датчиков.

Выходной сигнал с датчика инерционного типа должен быть преобразован для получения сигнала перемещения, т.е. подвергнут однократному интегрированию в случае измерений виброскорости и двукратному интегрированию в случае измерений виброускорения.

Датчики инерционного типа, установленные в том же месте, что и датчики бесконтактного типа, могут быть использованы также для измерения значений абсолютной вибрации в соответствии со стандартами на методы контроля вибрационного состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся 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 вибрацию 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 абсолютного 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 масляной 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 для исследования и интерпретации абсолютной вибрации вала машины. Как минимум, система снятия сигнала вибрации должна быть совместима с требованиями ГОСТ ИСО 7919-1 или удовлетворять установленным требованиям к измерению вибрации 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 вала вследствие недостаточной прижимающей силы (типичными примерами являются ослабление прижимной пружины или действие противоположно направленной силы, создаваемой внутренним давлением в корпусе подшипника);

в) дополнительные колебания вследствие проскальзываний зонда;

г) наличие или отсутствие возможности получить информацию о положении оси вала.

Примечание - Для системы, состоящей из датчиков сейсмического и бесконтактного типов, возможно появление ошибок измерений вследствие несогласованности каналов измерений по фазе. Реально это ведет к ограничению диапазона частот системы. Пользователю следует также обращать внимание на возможные ошибки вследствие разницы в передаточных функциях каналов измерения скорости (или ускорения) и перемещения, выходные сигналы которых подвергают суммированию.