Вибродиагностика технического состояния машинного оборудования методом обеляющего фильтра

• Автор: Грушин, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 152 с. : ил.

Исследование вибраций составляет одно из основных применений теории обработки сигналов.
М. Кордель (Предисловие ко 2 изданию книги Ж. Макса «Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях»)
Работа сложных машин и механизмов в промышленности, на транспорте, в повседневной жизни неразрывно связана с эффектом вибраций, интенсивность и характер которых проявляются разным образом в зависимости от технического состояния оборудования. Поэтому, анализируя вибрации тем или иным методом, можно без вывода оборудования из рабочего режима, т.е. без демонтажа или без разборки, получить достаточно полную и достоверную информацию о его текущем состоянии и зарождающихся в нем неисправностях. Проводя такой анализ периодически, можно, исходя из динамики изменений вибраций во времени, спрогнозировать остаточный рабочий ресурс задолго (недели, месяцы) до выхода оборудования из строя. Своевременное выявление зарождающихся неисправностей и прогноз их развития являются двумя основными задачами технической диагностики (ТД) [1]-
Существующая концепция вибродиагностики сложного машинного оборудования предполагает решение 2-х взаимосвязанных задач: оценки текущего технического состояния по результатам измерений спектрального состава вибросигнала контролируемого оборудования и прогнозирования его остаточного рабочего ресурса по данным нескольких последовательных виброизмерений [1,53]. При этом в роли экспертной или решающей системы применяется компьютерная программа, основу которой составляет модуль

быстрого преобразования Фурье (БПФ). Проблема состоит в том, что очень часто на практике, за исключением, может быть, стендовых или испытательных систем, результаты нескольких БПФ оказываются несопоставимыми друг с другом ввиду принципиальной неоднородности вибросигналов во времени. Простой пример: система технического обслуживания транспортных средств, где в интервалах между любыми двумя последовательными циклами технического осмотра (недели и месяцы) практически не удается выдержать стабильными исходные условия и характеристики виброизмерений по каждой конкретной единице подвижного состава. Еще один важный фактор - проблема нестабильности виброхарактеристик в процессе выработки рабочего ресурса оборудования.
При учете перечисленных факторов формируемая на основе БПФ база вибродиагносгаческих данных оказывается недостаточно информативной и по этой причине непригодной для анализа и прогнозирования технического состояния контролируемого оборудования. Как результат, сама концепция вибродиагностики не выглядит привлекательной как неспособная привести к сколько-нибудь существенному практическому эффекту. По-видимому , именно этим обстоятельством объясняется тот общеизвестный факт , что подавляющее большинство производственных предприятий как в нашей стране, так и за рубежом, до настоящего времени никак не используют методы вибродиагностики или используют их в очень узких пределах.
В настоящее время для исследования динамических явлений и дальнейшей практической реализации результатов исследований широко используются методы моделирования, идентификации, диагностики [2, 3, 80]. Для изучения динамических свойств объектов машиностроения наряду и совместно с аналитическими, широко применяются экспериментальные методы исследования. Создание и дальнейшее развитие приборных средств, электронных вычислительных и управляющих машин и их программного обеспечения позволили качественно изменить подход к изучению и анализу наблюдаемых вибраций как сигналов, возникающих в механических

колебательных системах, с позиций теории случайных процессов. Практические вопросы оценивания свойств наблюдаемых вибрационных сигналов и испытуемых колебательных систем являются главными и первоопределяющими независимо от используемого метода анализа. К числу основных задач исследований отнесено выявление природы, характера, уровня, частотных свойств, взаимосвязи вибрационных сигналов, а также выявление нелинейных, статистических свойств, основных резонансов, демпфирования, собственных форм колебаний и других характеристик колебательных систем при известном и неизвестном входном воздействии [4].
Для решения задач разработки модели колебательной системы, определения режимов эксплуатации оборудования без потери устойчивости, снижения виброакгивности и повышения динамического качества машин и механизмов в ряде случаев может оказаться достаточным установление природы колебательного процесса. При этом используется условная классификация колебаний по их природе на свободные, вынужденные, автоколебания и параметрические. Кроме перечисленных выше колебаний возможны также их комбинации.
При анализе сложных физических систем, имеющих большое число степеней свободы и описывающихся дифференциальными уравнениями больших порядков, возникают не только вычислительные трудности, но в большей степени трудности, связанные с невозможностью задания в таких системах точных значений необходимого числа начальных данных. Количественное увеличение степеней свободы системы приводит к появлению статистических закономерностей в описании системы [5].
В общем случае колебательные процессы в машинах и механизмах содержат одновременно как детерминированную, так и случайную компоненту. Различный характер процессов отражает и объясняет принципиально разные особенности физического взаимодействия механических колебаний с другими явлениями и процессами, происходящими в машинах и механизмах. Важность решения задачи по выявлению характера

р=р+1

Рис. 1.3а