Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 Технология
1.1 Вибродиагностика
1.2 Спектральный анализ
1.3 Технические средства анализа вибрации
1.4 Мобильная измерительная система вибродиагностики
1.4.1 Состав мобильной измерительной системы вибродиагностики
1.4.2 Принцип работы
1.4.3 Описание датчика
1.4.4 Корпус устройства “Регистратор - Виброметр ”
1.4.5 Блок питания устройства “Регистратор - Виброметр ”
1.4.6 Технические характеристики устройства “Регистратор-Виброметр ”
2 Разработка микропроцессорной системы
2.1 Разработка структурной схемы микропроцессорной системы
2.1.1 Состав микропроцессорной системы
2.1.2 Адресация устройств
2.2 Разработка алгоритма работы
2.2.3 Выбора параметров сигнала для диагностики по спектру
2.3 Разработка функциональной схемы микропроцессорной системы
2.3.1 Сопряжение МК с индикацией
2.3.2 Сопряжение МК с Flash-накопителем
2.3.3 Сопряжение МК с ПК
2.3.4 Подключение клавиатуры
2.4 Разработка принципиальной схемы микропроцессорной
2.4.1 Микроконтроллер AT89C5131 (Atmel)
2.4.2 Микросхема контроллера дисплея MAX7221 (Maxim)
2.4.3 Микросхема хост-контроллера Vinculum VNC1L (FTDI)
2.4.4 Микросхема ADC08062 (National Semiconductor)
2.4.5 Микросхема ОЗУ FM18L08 (RamTron)
2.4.6 Микросхема преобразователя логического уровня SN74LVCC3245A-EP (Texas Instr.)
2.5 Расчет потребляемой мощности и выбор питания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ПРИЛОЖЕНИЕ Е
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж
ПРИЛОЖЕНИЕ И
ВВЕДЕНИЕ
Работа механизмов, машин, агрегатов сопровождается вибрацией, которая приводит к уменьшению эксплуатационной надежности и срока службы. Поэтому необходимы специальные мероприятия, направленные на снижение уровня вибрации. До недавнего времени НГДП придерживались графиков планово-предупредительных работ, при которых, в зависимости от времени наработки оборудования проводились запланированные виды обслуживания. Этот метод далеко не оптимален и сопровождается заменой деталей и узлов, даже если они еще сохранили работоспособность.
В настоящее время на многих промышленных предприятиях России создается современная система технического обслуживания и ремонта машин по техническому (фактическому) состоянию. Ее преимущество в том, что в отличие от регламентированной системы объем и содержание проводимых работ не фиксированы, а изменяются в зависимости от технического состояния машины на момент проведения работ.
В результате перехода на обслуживание и ремонт по фактическому состоянию удается исключить лишние работы при обслуживании, необоснованные замены при ремонте и, как следствие, на 30–50% сократить временные и материальные затраты.
Для роторных машин задачу перехода на обслуживание и ремонт машин по фактическому состоянию удается решить средствами и методами контроля по уровням и спектрам вибрации, снимаемой на работающем оборудовании. Контроль узлов машин проводится на рабочих местах, без демонтажа узлов. По результатам нескольких измерений прогнозируется состояние узлов на срок до шести месяцев.
Оценка состояния узлов роторных машин базируется на анализе в диапазоне от единиц Гц до десятков кГц спектров виброскорости и спектров огибающей виброускорения, а также измерении общих уровней вибрации. Контроль параметров вибрации выполняется с помощью средств виброконтроля – анализаторов спектра. В комплект поставки входит прибор и программное обеспечение для персонального компьютера, обеспечивающие автоматический сбор, обработку и предоставление результатов.
Поиск дефектов при диагностировании машин проводится только по спектрам вибрации, т.к. контроль по общим уровням вибрации не позволяет выявить причины появления дефекта.
1. Технология
1.1. Вибродиагностика
Контроль технического состояния энергомеханического оборудования может проводиться на остановленном, вскрытом и работающем агрегатах. На остановленном и особенно на вскрытом агрегате имеются значительно большие возможности для оценки технического состояния и определения конкретного вида неисправности. Однако, недостатком этих способов контроля, ограничивающих их широкое применение, является необходимость остановки агрегата, что далеко не всегда возможно в условиях эксплуатации. В связи с этим особое место занимают методы диагностики на работающем оборудование. Наиболее широкое применение нашли методы акустической, вибрационной, магнитной памяти металла, параметрической диагностики и диагностика по анализу отработанного масла (трибодиагностика).
Метод вибрационной диагностики использует в качестве диагностической информации вибрацию работающего агрегата. Вибрационный сигнал является носителем информации о различных колебаниях узлов и деталей энергомеханического оборудования. Всякое изменение характера взаимодействия его элементов приводит к отклонении параметров функционирования агрегата и, как следствие, к изменению сопровождающих его вибрационных сигналов. Этот вид диагностики отличается от других методов технической диагностики рядом характерных особенностей и, прежде всего, многообразием физической природы вибрационных сигналов и высокой информативностью. Способность предупреждать появление неисправностей выгодно отличает вибродиагностику от других методов диагностирования, позволяющих в основном контролировать состояние агрегата и обнаруживать неисправности.
По фактическим вибрационным сигналом определяют следующие состояния ЦНА:
- Состояние исправности, когда уровень вибрационного сигнала находиться в поле допуска эталонного спектра; эталон получают при замерах вибросигнала исправного ЦНА, работающего под нагрузкой на кустовой насосной станции в начале эксплуатации;
- Состояние удовлетворительной работоспособности, когда уровень вибросигнала может отличаться от эталонного уровня, что указывает на изменение режима работы ЦНА или зарождению дефектов, но которые оказывают значительное влияния на работоспособность агрегата;
- Предельное (предаварийное) состояния ЦНА, при котором дальнейшая эксплуатация может привести к поломкам узлов и деталей агрегатов.
Уровни допустимых значений вибраций представлены в приложение А.
Спектр вибраций работающего ЦНА имеет весьма широкий диапазон, он зависит от множества факторов: частоты вращения ротора СД, элементов подшипников, зубчатых шестерен, подвижных элементов электродвигателя и насоса и др. Диагностическими параметрами могут служить различные величины, в частности, пиковое значение (максимальная амплитуда), СКЗ (среднеквадратичное значение), среднее значение продетектированного сигнала, значение от пика до пика (размах), моменты спектральной плотности одномерных и многомерных законов распределения, различные комбинации количественных характеристик рабочих процессов и т.д. Обработка полученной информации осуществляется на базе спектрального и автокорреляционного анализа, анализа методом накопления, разделения сигнала во времени, фильтрации сигналов и др.[1].
1.2. Спектральный анализ
Периодическая вибрация может быть представлена в виде спектра. В нем может быть одна составляющая или много кратных. Спектр удобен тем, что он делит вибрацию на составляющие с разными свойствами достаточно часто разной природы. Типовой спектр характеризуется большим количеством гармонических составляющих в области низких частот. По мере увеличения частоты гармонических составляющих становиться меньше и в области высоких частот они практически отсутствуют [1].
На реальном оборудование можно выделить множество каналов с различными характеристиками, определяющим способность пропускать, искажать и подавлять сигнал при его прохождение по каналу от источника возникновения к приемнику. Эту способность передачи сигналов необходимо учитывать для получения необходимой и достоверной информации [1].
Существует много частных методов проведения и анализа результатов диагностирования. Выбор той или иной методики при этом производится, исходя из специфики предметной области. Однако до сих пор не проанализированы, не классифицированы и не выработаны принципы назначения процессуально-аппаратных средств для проведения диагностики в рамках конкретных областей деятельности специалиста НК. Широкий выбор средств диагностирования, отсутствие стандартов и требований в области разработки программных продуктов для обеспечения процесса спектрального анализа привели к тому, что в конкретной ситуации специалист вынужден руководствоваться скорее второстепенными параметрами (цена, близость представительств дилеров разработчиков и др.), чем существенными характеристиками (возможность прогнозирования, добавления методик диагностирования и т.п.) таких систем. Среди российских фирм-разработчиков вибродиагностического ПО, обслуживающих НГДП, следует отметить:
- ИТЦ "Оргтехдиагностика": Виброник, Виброанализ-2.5, Программный тренажер по вибродиагностике ;
- ОАО "ДИАМЕХ-2000": ДИАМАНТ2;
- ООО НПП "Мера": ПП ПОС, WinPOS ;
Преобразование Фурье
Дискретное преобразование Фурье — это одно из преобразований Фурье, широко применяемых в алгоритмах обработки сигналов, а также в других областях, связанных с анализом частот в дискретном (к примеру, оцифрованном аналоговом) сигнале. Последовательность N комплексных чисел x0, ..., xN−1 преобразовывается в последовательность из N комплексных чисел X0, ..., XN−1 с помощью дискретного преобразования Фурье по формуле.
На практике для выполнения преобразования используется быстрое преобразование Фурье.
Быстрое преобразование Фурье-быстрый алгоритм вычисления дискретного преобразования Фурье. Согласно этому алгоритму входная последовательность делится на группы (например, четные и нечетные отсчеты), и для каждой из них выполняется ДПФ, а затем полученные результаты объединяются. В итоге получается ДПФ входной последовательности – и существенная экономия времени [2].