Сегодня пятница 19 апреля 2024 г. 17:47
сделать стартовой в избранное
О проекте
Контакты
Форум
Размещение рекламы
   
 
 
Логин Пароль  
 
 
запомнить на этом компьютере
регистрация  |  если забыли пароль
 
 
№102сентябрь 2015Промышленная площадка
Метод неразрушающего контроля для определения зарождающихся дефектов при помощи анализа вибрационного сигнала
В данной статье представлен метод неразрушающего контроля для структурного мониторинга состояния (СМС) механической системы (МС) в эксплуатационных режимах работы и определение повреждений с использованием Фурье- и вейвлет анализа вибрационного сигнала.

img src="/_files/pss_2.jpg">


Специалист 3 уровня по вибродиагностики, к.т.н А. М. Захезин; 
Эксперты в области промышленной безопасности ООО «ПроектСтройЭкспертиза» А. Е. Иванов, В. В. Захаров, Е. А. Ершов

Основная идея этого метода заключается в определении и анализе коэффициентов вейвлетного разложения вибрационного сигнала, установление связи с жесткостными и демпфирующими параметрами для обнаружения дефектного состояния механической системы.
Проблемы с повышенной вибрацией в строительных конструкциях появляются везде, где обрабатывающие машины, транспортеры помещены внутри здания. Последствиями таких воздействий могут быть структурные повреждения, нарушения технологического процесса, превышение санитарных норм. Своевременная информация о причинах, частотном составе вибросигнала, времени появления повышенного уровня вибрации могут предотвратить катастрофические последствия. Для решения этой задачи предлагаются различные критерии, по которым установлена оценка структурных повреждений. Эти требования, как правило, задокументированы в различных инженерных стандартах, ГОСТах и нормалях [1–3].
Эти критерии являются необходимыми как для проектирования строительных конструкций, удовлетворяющих условиям прочности, так и для оценки виброактивности зданий и оборудования в эксплуатационных режимах работы.
Вибрации в зданиях в общем случае оцениваются по следующим критериям:
1) ограничение структурной целостности;
2) ограничение для окружающей среды (из-за дискомфорта человека, повышенной виброактивности оборудования, ненормативных характеристик технологического процесса);
3) определение жесткостных и демпфирующих характеристик при обследовании и мониторинге технического состояния.
Принятые критерии появились, как правило, из эксперимента и практики. Эти критерии получены на основе детерминированных характеристик случайных процессов вибрации и описаны на основе частного анализа в российских нормативных документах [4–8].
При анализе вибрационных сигналов техногенного характера или отклика физических систем численные значения параметров сигнала практически всегда связаны с массово-геометрическими характеристиками и кинематическими параметрами объекта. Это возможно поскольку функциональные свойства объекта описываются точной физической моделью.
При анализе виброактивности объекта в реальных условиях работы, тем более при возникновении дефектов, такой модели практически никогда не бывает. Поэтому при анализе вибросигнала приходиться ориентироваться на ранее встречающейся аналогии, и по возможности выходить на физику вибрационного сигнала. Применение того или иного метода обработки вибросигнала подсказывает его характер. Так, если мы имеем стационарный детерминированный сигнал, то можно ограничиться обработкой во временной области с определением основных гармоник. Влияние на вибрационный сигнал большого количества возмущающих факторов требует для его обработки применение спектрального фурье-анализа. Спектральный анализ, основанный на преобразовании Фурье, эффективен при обработке стационарных случайных сигналов. Правда, при анализе взаимосвязанных сигналов, нужно в этом случае определить фазовые отношения между несколькими спектрами.
Различного рода местные повреждения, снижение жесткости, образование трещин, увеличение демпфирования, изменение массово-геометрических параметров системы, как во времени, так и в пространстве приведет к нестанционарности вибрационного сигнала. Общим свойством большинства практических нестанционарных сигналов является то, что их можно подразделять на участки, в которых они имеют характер квазистационарных сигналов. С анализом такого рода сигналов хорошо справляется вейвлет-анализ. Используя разложение по осциллирующим функциям, локализованным как во временной, так и в частотной областях, вейвлет-преобразование отражает одномерный сигнал на плоскость время-частота, описывая спектральный состав сигнала в каждый момент времени. Следует учитывать сильное влияние вида применяемого вейвлет-базиса к анализу вибрационного сигнала сложной формы. Для качественного анализа вибрационного сигнала в достаточно широкой полосе частот следует использовать несколько различных базисов. Для установления информативных характеристик аномальных измерений вибросигнала во времени в низкочастотной области применим вейвлет-базис в виде непрерывной функции, в более высокочастотной области в виде кусочно-непрерывной функции, либо вейвлет с большей центральной частотой. 
В качестве первого приближения можно использовать для базисной функции вейвлет Морле, данная функция дает минимальное расхождение с Фурье-анализом вибрационного сигнала. Вейвлет Морле обладает частотной локализацией, лучшей среди других базисов, и в связи с этим является наиболее рекомендуемым для решения задачи представления вибрационного сигнала в широком диапазоне частот. Если мы интересуемся не только высокочастотными составляющими, а хотим отразить и нижние частоты, то масштабный коэффициент нужно взять достаточно большим. Пределы изменения масштабного коэффициента зависит от выбора вейвлета и от того, какие частоты мы хотим отобразить в результате разложения. Для количественного описания экспериментальных записей и идентификации возможных дефектов привлекались методы спектрального анализа, основанные на Фурье-преобразовании и вейвлетном преобразовании. Определение параметров частотного спектра осуществлялось на основе двухвариантного анализа.  Экспериментальные измерения параметров вибрации проводили с помощью аппаратуры фирмы «Брюль и Къер», низкочастотного датчика измерения виброперемещений 8306, 4370 предусилителя сигналов 2635. Оцифровку и обработку сигналов измерения выполняли с помощью многоканального синхронного регистратора и программных средств регистратора «Атлант». Предварительный анализ результатов Фурье-преобразования позволяет обоснованно выбрать длину реализации вибросигнала, ширину полосы частот, вид вейвлета и центральную частоту вейвлета-преобразования. Чрезмерное увеличение частоты дискретизации нежелательно, так как приведёт к большому объему выборки экспериментальных данных и многократно увеличит трудоемкость расчетов с использованием вейвлет-преобразования.
 

Литература
1. ISO 4866. Механические вибрации и удар. Вибрация зданий. Руководящие положения по измерению вибраций и оценке их воздействий на здание. 1990-08-01.
Изменение 1. 1994-12-01.
Изменение 2. 1996-12-15.
2. Institute Standard Organization (1975). Evaluation and Measurement of Vibration in Build-ings. Draft Proposal ISO/DP 4866.
3. German Institute for Standard (1983). Structural Vibration in Buildings. Part 3. Effect on structure. Draft DIN 4150.
4. ГОСТ 12.1.012-2004. Вибрационная безопасность. — Введ. 01-07-08. — М.: Национальные стандарты РФ: Изд-во Стандартинформ, 2008 г.
5. ГОСТ 31191.1-2004. Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования. — Введ. 30-06-08. — М.: Национальные стандарты РФ: Изд-во Стандартинформ, 2010 г.
6. ГОСТ 31191.2-2004. Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри здания. — Введ. 01-07-08. — М.: Национальные стандарты РФ: Изд-во Стандартинформ, 2008 г.
7. ГОСТ 31319-2006. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Требования к проведению измерений на рабочих местах. — Введ. 30-06-08. — М.: Национальные стандарты РФ: Изд-во Стандартинформ, 2008 г.
8. ГОСТ Р 53778-2010. Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. — Введ. 25-03-10. — М.: Национальные стандарт РФ: Изд-во Стандартинформ, 2011 г.

КОМПАНИЯ


            

ООО «ПроектСтройЭкспертиза»
г. Челябинск, ул. Профинтерна, 38
Тел./факс: +7 (351) 730-07-00, 730-07-70


«Промышленные страницы Сибири» №9 (102) сентябрь 2015 г.

Новости
 
На форуме БИОТ-2022 пройдет сессия по ESG
Составители рейтингов компаний против промышленников! Панельная дискуссия......
 
 
Ровно через неделю стартует "Металл-Экспо'2022"
С 8 по 11 ноября 2022 г.......
 
 
Подготовка Недели металлов в Москве выходит на финишную прямую
С 7 по 11 ноября в Москве......
 
 
Новинки, инновации сварочной отрасли и бесценные знания на выставке Weldex!
С 11 по 14 октября в Москве,......
 
 
VII Всероссийская неделя охраны труда представила темы деловой программы
VII Всероссийская неделя охраны труда, которая пройдет......
 
 
Посетите главную выставку сварочной отрасли России – Weldex 2022!
      11-14 октября 2022 в Москве,......
 
 
Что будет на рынке металлов и металлоконструкций в ближайшем будущем
С 21 по 23 июня 2022 г.......
 
АРХИВ НОВОСТЕЙ
   
   
© 2006-2017. Все права защищены. «Единый промышленный портал Сибири»
Цитирование приветствуется при условии указания ссылки на источник - www.epps.ru
© Создание сайта - студия GolDesign.Ru