ГОСТ Р ИСО 13373-2—2009
идествляют синхронно сдвижением отдельных частей машины посредством сигналов (импульсов) синхро
низации. Усреднение по выборкам, число которых может варьироваться от нескольких единицдо несколь
ких сотен, проводят во временной области, а для последующего спектрального представления используют
сглаженный временной сигнал. В процессе синхронного усреднения несинхронные составляющие взаим
но подавляются. Чем большее число реализаций используютдля усреднения, тем более гладким получа
ется сигнал. Число реализаций зависит от конкретной ситуации.
При синхронном усреднении значения сигнала, соответствующие одной и той же фазе движения
конкретной части машины, суммируют, после чего полученный результат делят на число усредняемых
реализаций. В результате сохраняется только та часть сигнала, которая синхронна с рассматриваемым
движением, а все остальные составляющие (в том числе, регулярной природы, но связанные с другими,
несинхронизованными движениями) стремятся с ростом числа реализаций к нулю. Скорость стремления к
нулю равна квадратному корню из числа реализаций.
П р и м е ч а н и е — Усреднение по 100 реализациям уменьшает нежелательные составляющие сигнала в
10 раз. по 10 000 реализациям — в 100 раз.
Метод синхронного усреднения применяют, например, при необходимости определить, какой ротор в
машине с несколькими роторами является источником повышенной вибрации. Его используют при обнару
жении неисправностей, например, подшипников, лопатокили валков каландра.
Пример 1
—
На каждом валу турбонасосного агрегата с приводом через редукт ор установлен
датчик сигнала синхронизации. Сигнал с акселерометра, установленного на редукторе, анализируют
методом синхронного усреднения, позволяющ им выделит ь сигнал, синхронизованный с каждым валом.
Усреднение по времени, синхронизованное с вращением вала турбины, позволяет преобразовать исход
ный сигнал сложной ф ормы в почти гармонический сигнал, амплитуда которого зависит от дисбаланса
исследуемого вала. Использование сигнала синхронизации с вала насоса позволяет привести исходный
сигнал к почти периодическому, соответствующему лопастной частоте насоса. По усредненному сиг
налу судят о радиальном смещении вала насоса в подшипнике.
Пример 2
—
На две лопатки крупного гидротурбинного агрегата установлены мост овые датчики
деформаций. Прием сигналов с датчиков осущ ест вляют средствами телеметрии. Д ля синхронного
усреднения используют сигнал синхронизации с вращением ротора турбины. После нескольких усредне
ний, позволяющ их подавить шум водяного потока, появляют ся накопленные сигналы сложной формы,
идентичные для каждой лопатки турбины, но сдвинутые по времени в соответствии с угловым шагом
лопаток. При диагностировании требуется определить неоднородность потока через направляющие
аппараты гидротурбины. Усредненные сигналы используют для регулировки направляющ их аппаратов
гидротурбины, чт обы улучшить характеристики потока и снизить динамические напряжения в лопат
ках турбины.
Хотя синхронное усреднение является эффективным средством обнаружения ряда неисправностей,
оно не может быть использованодля диагностирования нерегулярных процессов, например, связанных с
дефектами подшипников качения.
Для усреднения сигналов со сложными спектрами обычно необходимо, чтобы вибрация представля
ла собой стационарный процесс. При наличии нестационарных частотных составляющих или при изменяю
щейся частоте вращения простое усреднение во временной области не применяют. В этих случаях выбор ку
значений сигнала необходимо осуществлять через интервалы, синхронизованные с нестационарным
процессом (например, через интервалы, соответствующие повороту ротора на некоторый заданный угол).
При преобразовании накопленного сигнала в частотную область получают вместо частотного спектра по
рядковый спектр. Если сигнал вибрации представляет собой реакцию на последовательность импульсных
возмущений, то усреднение во временной области может быть синхронизовано с началом каждого импуль са
возбуждения.
Источником сигнала синхронизации не обязательнодолжна быть вращающаяся часть машины. Для
синхронизации могут быть использованы движущиеся ремни бумагоделательных машин или конвейерных
лент. Усредняемый сигнал не обязательно должен быть сигналом вибрации. Это может быть любой про
цесс. связанный с обследуемой машиной, по которому можно судить о ее неправильном функционирова
нии. Кроме того, чтобы не устанавливать датчики синхронизации на каждом валу (например, при диагнос
тировании зубчатой передачи), можно установить его на одном валу и использовать умножитель частоты
для получения сигнала синхронизации с вращением других валов.
13