Какие приборы используются для измерения уровня вибрации на судах

Обновлено: 09.06.2024

Шум и вибрация на морских судах не одинаковы, но имеют одно и то же происхождение и могут принимать разные формы. Методы решения связанных проблем схожи до определенного уровня, на котором большинство судов шум проблемы уменьшаются за счет контроля вибрация.

Содержание

Источники

Основными источниками механического шума и вибрации являются двигатели, но есть и другие источники, такие как кондиционер, валопровод, погрузочно-разгрузочное и контрольное оборудование и швартовное оборудование.

Дизельные двигатели

Глядя на дизель Двигатели управляемых судов вызывают большие ускорения, которые распространяются от основания двигателя по всему кораблю. В большинстве отсеков этот тип вибрации обычно проявляется в виде звукового шума. Проблема с дизелями в том, что для данного размера существует фиксированное количество энергии, генерируемой на цилиндр. Чтобы увеличить мощность, необходимо добавить цилиндры, но когда добавляются цилиндры, коленчатый вал необходимо удлинить, и после очень ограниченного числа добавлений удлиненный коленчатый вал начинает сгибайся и вибрируй все само по себе. Это приводит к увеличению вибрации, распространяющейся по всей конструкции корабля. Вибрацию коленчатого вала можно уменьшить за счет гармонический балансир.

Электродвигатели

Турбины

Паровые турбины и газовые турбиныс другой стороны, новые и / или в хорошем ремонте сами по себе не создают чрезмерной вибрации, пока лопатки турбины находятся в идеальном состоянии и вращаются в плавном потоке газа. Но через некоторое время появляются микроскопические дефекты, которые вызывают появление небольших ямок на поверхности воздухозаборника и лопастей, которые создают завихрения в потоке газа, что приводит к потере производительности и вибрациям. Уровни вибрации могут изменяться в зависимости от условий нагрузки или при маневре.

Другие источники

Помимо механической вибрации, другие источники вызваны движением моря, ударами судна о волны и глубиной воды, и это лишь некоторые из них. Основная проблема здесь в том, что они менее управляемы.

Пределы воздействия

Воздействие шума и вибрации регулируется, а ограничения для морских судов указаны в ISO стандарт 6954: Указания по допустимым механическим колебаниям на борту морских судов. для защиты персонала и экипажа.

Поскольку в разных странах действуют разные правила шума, Международная морская организация (гаго) устанавливает некоторые стандарты для судов. В таблице ниже приведены некоторые сравнения предпочтительного максимума. уровни шума на борту судов и на суше.

Площадь	Предел шума земли (дБ)	Предел шума IMO (дБ)
мастерская	70	85
кухня	60	75
диспетчерские	55	75
офисы	55	65
столовые	55	65
спальное место	45	60

Контроль шума и вибрации

Шум, создаваемый на борту кораблей и подводных лодок, может иметь далеко идущие последствия для способности судна работать безопасно и эффективно. Военные корабли, в частности, должны вести себя тихо, чтобы их не обнаружили сонар, было использовано так много методов, чтобы ограничить шумовую сигнатуру судна. Таким образом, контроль шума является защитной мерой, особенно подводные лодки.

Профилактика

В таблице параметров кораблестроитель делает необходимый выбор в отношении конструкции судна для достижения оптимальной конструкции с точки зрения контроля шума и вибрации. Принимаются решения о двигателе и валу, о том, какие инструменты и материалы можно использовать для снижения шума и вибрации по всему судну и как лучше всего их реализовать. Передовой компьютер Технология пытается имитировать эти колебания в различных условиях судна, чтобы обеспечить обзор слабых мест. Генерируемые колебания также сравниваются с собственные частоты различных частей / секций и адаптации могут быть сделаны к конструкции.

Контроль у источника

Чтобы контролировать механические колебания в источнике, изоляция фурнитура, эластичный возможна установка двигателей, упругих удерживаний труб или амортизаторов. Они будут поглощать часть вибраций (и шума), производимых машинами. электромагнитные колебания в начале, перекос электродвигателя или выбор лучшей комбинации паз / полюс [1] уменьшит гармоники электромагнитной силы или предотвратит резонанс между магнитными силами и структурными режимами электродвигателя.

Обслуживание

Регулярное техническое обслуживание будет иметь большое влияние на работу инструментов и машин. Смазка соединений, затяжка болтов, хорошее выравнивание контура кормы судна, корректировка переменных в соответствии с недельным и ежемесячным графиком - наиболее эффективные способы борьбы с шумом и вибрацией.

Измерение вибрации виброметром

Виброметр – это прибор для измерения параметров вибрации: виброускорения, виброскорости, виброперемещения и частоты колебаний. Он простой в использовании и не требует специальной подготовки.

Выделяют две группы виброметров:

для измерения вибрации вращающегося оборудования;
для измерения вибрации, воздействующей на человека для целей охраны труда.

Виброметры для измерения вибрации вращающегося оборудования

Виброметр измеряет и оценивает вибрацию агрегатов с вращающимися частями. Это - двигатели, насосы, вентиляторы, генераторы. Вибрация таких агрегатов повторяется с каждым оборотом вала.

Виброметры измеряют интегральное значение вибрации (одно число). Самое популярное значение – СКЗ виброскорости, так как существуют стандарты для определения состояния агрегата по СКЗ виброскорости. Это число пропорционально мощности сил, вызывающих вибрацию агрегата.

Чаще всего вибрация в виброметрах измеряется в диапазоне 10 ÷ 1000 Гц. Этот диапазон указан в ГОСТ и позволяет измерять одинаковое значение вибрации на разных приборах.

Виброметр – это очень полезный прибор для оценки состояния оборудования. Максимальное значение вибрации, при котором состояние агрегата считается аварийным называется Норма. Значение задаётся в паспорте на агрегат или в ГОСТ ИСО 10816-1-97. "Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях". Сравнение текущей вибрации с нормой позволяет оценить состояние агрегата.

Измерение виброметром

Измерение вибрации виброметром очень быстрое и не требует подготовительных работ. Можно измерить 100 агрегатов за смену с выдачей отчётов о состоянии оборудования на предприятии.

Значения вибрации, измеренные через некоторое время (например, через 1 месяц) позволяют строить прогноз развития вибрации и планировать сроки следующих ремонтов. Это даёт значительную экономию денег, по сравнению с плановыми ремонтами. Такая система планирования ремонтов используется в нашей программе Аврора-2000.

Значение вибрации, измеренное виброметром можно использовать и для диагностики дефектов агрегата. Например, по СКЗ виброскорости отлично диагностируется расцентровка и небаланс. Состояние крепления к фундаменту тоже проще оценить виброметром. Виброметром даже можно балансировать агрегат не используя отметчик фазы (метод трех пусков с пробными массами).

При этом виброметры значительно дешевле виброанализаторов и проще в работе. Однако, для изучения сложных случаев дефектов необходим виброанализатор и опыт вибродиагностики.

Самые маленькие виброметры имеют размер авторучки и управление одной кнопкой. Такие приборы называют виброручки.

СКЗ виброскорости на экране
Vibro Vision-2

Современные виброметры дополнительно имеют режимы измерения спектров и сигналов, память для сохранения замеров и передачи их в компьютер, режим измерения по маршруту, датчики температуры, оборотов и ударных импульсов от подшипников качения.

В виброанализаторах всегда есть режим виброметра. Он делается программно и не удорожает изготовление прибора.

Внутренний и внешний датчик

Виброметры имеют внутренний датчик вибрации, встроенный в корпус прибора или внешний датчик, подключённый к прибору проводом. Внутренний датчик – это компактность прибора, а внешний датчик позволяет измерить вибрацию в труднодоступных местах.

Мы выпускаем виброметры:

Виброметры для измерения вибрации, воздействующей на человека

Измерение такой вибрации используется в сфере охраны труда. Приборы отличаются от приборов для измерения вибрации вращающегося оборудования. Они называются виброметры-шумомеры.

Прибор измеряет мощность вибрации за какой-то период времени, например, за рабочую смену, показывает мощность вибрации в полосах частот. Вибрация разных частот оказывает разное влияние на человека, поэтому используются нормирующие коэфициенты для частных полос. В дополнение шумомеры умеют измерять акустический шум на рабочем месте.

Предельные значения вибрации нормируется СанПиНами. Библиотеку этих нормативных документов можно найти на сайте НТМ-Защита:

Надежность динамического оборудования во многом определяется его текущим вибрационным состоянием. Контроль уровня вибрации оборудования позволяет достоверно судить о его техническом состоянии, диагностировать зарождение дефектов и принимать своевременные меры по предотвращению аварийных ситуаций.

Контроль уровня вибрации проводится с помощью приборов для измерения вибрации – виброметров. Современные виброметры – это высокотехнологичные приборы с цифровой обработкой сигнала, измеряющие один или сразу несколько параметров вибрации: виброперемещение (мкм), виброскорость (мм/с), виброускорение (м/с 2 ).

В связи с тем, что механические колебания могут регистрироваться и получать количественную оценку с помощью различных физических методов, все приборы для измерения вибрации по принципу действия подразделяются на:

Пьезоэлектрические;
Оптические (лазерные);
Индукционные;
Вихретоковые;
Емкосные и др.

Независимо от принципа действия, все приборы для измерения вибрации состоят из двух функциональных составляющих:

Вибропреобразователя
Электронного блока обработки с дисплеем

Рис.1 Схема виброметра (датчика вибрации)

По способу проведения измерений приборы для измерения вибрации делятся на контактные и бесконтактные (дистанционные). К контактным виброметрам относятся пьезоэлектрические виброметры, устанавливаемые механическим способом (прижим, резьбовое на шпильку, на магнит) непосредственно на исследуемую поверхность. Все другие (оптические, вихретоковые, индуктивные, емкостные и лазерные) виброметры относятся к бесконтактным и устанавливаются на том или ином расстоянии (в пределах чувствительности вибропреобразователя) от исследуемой поверхности. К примеру, вихретоковые или индуктивные вибропреобразователи устанавливаются на расстоянии нескольких миллиметров от исследуемой поверхности, а лазерные – на расстоянии до нескольких метров.

Приборы для измерения вибрации должны удовлетворять требованиям ГОСТ ISO 2954-2014, главные из которых:

Измеряемый диапазон частот вибраций: от 10 Гц до 1000 Гц.
Относительный коэффициент преобразования в соответствии с рис.1:

Рис.1 Относительный коэффициент преобразования

нижняя граница диапазона измерений контролируемой величины должна быть не менее 10% от верхнего значения шкалы;
инструментальная неопределенность не должна превышать 10% во всем динамическом диапазоне измерений;
жесткое механическое крепление вибропреобразователя на шпильку, клей, зажим или магнит;
масса вибропреобразователя не должна превышать 10% массы исследуемого объекта;
наличие Руководства по эксплуатации виброметра с указанием измеряемых параметров вибрации и частотного диапазона;
наличие калибровочного сертификата завода-изготовителя (согласно стандарта надежности IORS-2020)

Для контроля уровня вибрации большинства стандартных машин (насосов, компрессоров, электродвигателей и т.д.) наиболее экономичным решением является использование простейших приборов BALTECH VP-3405-2 и BALTECH VP-3410. Измеряя все три параметра вибрации (размах виброперемещения, СКЗ виброскорости, амплитуду виброускорения), данные приборы позволяют контролировать низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную вибрацию (вплоть до 10 кГц для виброметра BALTECH VP-3410).

широкую функциональность, достаточную для определения и устранения основных причин вибрации;
доступность использования широким кругом специалистов, даже не имеющих специальную подготовку;
доступность по цене для большинства потенциальных потребителей.

контроль и диагностику текущего технического состояния машин и механизмов в соответствии с ГОСТ ISO 10816 или ведомственных нормативов;
контроль частоты вращения роторов;
динамическую балансировку роторов в собственных опорах в одной или нескольких плоскостях;
диагностика и контроль качества сбалансированности роторов и качества центровки составных роторов;
ведение базы данных вибромониторинга и вибродиагностики;
прогнозирование остаточного ресурса механизмов, сроков технического обслуживания и ремонта.

Охрана труда и безопасность жизнедеятельности

ГОСТ 12.1.047-85 - Вибрация. Метод контроля на рабочих местах и в жилых помещениях морских и речных судов

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА

Метод контроля на рабочих местах и в жилых

помещениях морских и речных судов

Occupational safety standards system. Vibration.

Method of control at workplaces

and in accommodations of sea and river vessels

Дата введения 1987-01-01

СРОК ДЕЙСТВИЯ установлен Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 12 декабря 1985 г. № 3926 с 01.01.87 до 01.01.97

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 1988 г.

Настоящий стандарт устанавливает метод контроля общей вибрации на рабочих местах экипажа, в жилых и общественных помещениях (далее жилых помещениях) морских и речных судов всех типов и назначений.

1. Общие положения

1.1. Уровни вибрации контролируют в процессе приемо-сдаточных испытаний на головных и серийных судах, а также на судах, прошедших ремонт или переоборудование, которое могли привести к изменению уровней вибрации в помещениях и на рабочих местах экипажа судна.

1.2. Контроль выполняют с целью проверки соответствия уровней вибрации на рабочих местах экипажа; в жилых и общественных помещениях требованиям санитарных норм Минздрава СССР.

1.3. В качестве измеряемых величин устанавливаются логарифмический уровень виброускорения La, дБ, относительно исходного значения a(0) = 3x10_-4 мс_-2, или логарифмический уровень виброскорости Lv, дБ, относительно исходного значения v(0) = 5x10_-8 мс_-1, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами: 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц.

Амплитудный диапазон измеряемых параметров от 1x10_-2 до 1x10_2 мс_-2 для виброускорения и от 1x10_-5 до 1x10_-1 мс_-1 для виброскорости.

2. Методика измерений

2.1.1. Для измерений вибрации следует применять аппаратуру по ГОСТ 12.4.012-83.

2.1.2. Перед началом и после окончания измерений следует проводить калибровку измерительной системы с помощью калибровочного устройства или внутреннего контрольного электрического напряжения.

2.1.3. Применяемая измерительная аппаратура и используемое калибровочное устройство должны иметь действующие свидетельства метрологической государственной поверки.

2.2. Подготовка к проведению измерений

2.2.1. Измерения вибрации выполняют по программе, разработанной и согласованной в установленном порядке, включаемой в проектную документацию судна и содержащей схемы расположения точек измерения и методические указания по проведению измерений.

2.2.2. В машинном отделении, изолированных постах управления, производственных помещениях, расположенных в машинном отделении и вне его, точки измерений вибрации выбирают на основных рабочих местах и в зонах обслуживания энергетической установки, механизмов и устройств: у главного и вспомогательного двигателей, у поста управления, в мастерских, у фронта котла, в районе сепараторов топлива и масла, у рыбообрабатывающего оборудования и т.п.

2.2.3. В зонах обслуживания главного двигателя точки измерения должны быть расположены на настиле машинного отделения, на расстоянии 0,7-1,0 м от двигателя. У крупногабаритных двигателей (например, малооборотных дизелей) точки измерений располагают на платформах у двигателя. При наличии двух или более рядом расположенных двигателей измерения должны выполнять на настиле между ними.

2.2.4. В изолированных постах управления, производственных и служебных помещениях площадью до 20 кв.м измерения выполняют в центре помещения. В помещениях большей площади число точек измерений должно быть увеличено из расчета одна дополнительная точка на каждые 20-30 кв.м и располагать их должны равномерно по помещению.

На рабочих местах измерения вибрации допускается выполнять также на сиденьях, если основной рабочей позой является положение сидя и субъективно вибрация воспринимается как неприятная.

2.2.5. Измерения вибрации проводят не менее чем в 30% жилых и общественных помещений, равномерно расположенных по палубам с обязательным включением помещений, в которых по субъективной оценке наблюдается повышенная вибрация.

На судах с общим числом кают менее десяти измерения следует выполнять во всех каютах.

Число пассажирских кают, в которых следует проводить измерения вибрации, может быть уменьшено до 20%, если их общее число на судне более 30, и до 10% - если более 100.

Измерения выполняют на полу, в центре помещения, а также на сиденьях и койках, в случае их крепления к переборкам и субъективном восприятии вибрации как неприятной.

2.2.6. Измерения вибрации в продольном и траверзном направлениях выполняют в точках, указанных в программе. Эти точки должны быть расположены в машинном отделении (в трюме и на верхней платформе), в центральном посту управления, производственных помещениях, на жилых палубах и на ходовом мостике (в рулевой рубке) не менее двух точек на каждом измерительном уровне (по высоте судна) и намечаются они приблизительно одна под другой в районе лобовой переборки надстройки в диаметральной плоскости судна и на одном из бортов.

Для измерений в других точках данного измерительного уровня выбирают направление с превалирующей вибрацией или вертикальное, если разница значений измеряемого параметра вибрации по трем направлениям меньше 2 дБ.

2.2.7. На серийных судах контроль уровней вибрации может выполняться в уменьшенном объеме по согласованной программе.

2.2.8. В процессе ходовых приемо-сдаточных испытаний число точек измерений по решению приемной комиссии может быть сокращено или дополнено.

2.3. Условия проведения измерений

2.3.1. Контроль вибрации проводят на режиме полного хода при номинальной частоте вращения гребных винтов, работе главных и вспомогательных механизмов и другого оборудования, обеспечивающих нормальную эксплуатацию судна на данном режиме.

На речных судах, кроме того, по решению комиссии по приемке могут быть выполнены измерения на частичных режимах хода судна.

2.3.2. Измерения на ходовом режиме проводят:

в районах моря с глубинами не менее четырехкратной осадки судна (для речных судов глубины не оговариваются);

при волнении не выше 3 баллов для судов водоизмещением до 5000 т и 4 баллов для судов водоизмещением 5000 т и выше;

на головных судах в полном грузе и в балласте. При невозможности в период приемо-сдаточных испытаний обеспечить полную загрузку судна, измерения в грузе должны быть выполнены в одном из первых эксплуатационных рейсов, по согласованию с заказчиком судна. На серийных судах в полном грузе или в балласте, о чем делают соответствующую запись в протоколе испытаний. Во всех случаях осадка кормы должна гарантировать полное погружение винта;

при движении судна прямым курсом. Допускается перекладка руля на угол не более 2 град. на левый или правый борт.

2.3.3. На технических судах и судах промыслового флота измерения выполняют на ходовом и производственном режимах при спецификационных условиях. В производственно-технологических помещениях судов промыслового флота измерения вибрации в период ходовых испытаний выполняют при работе технологического оборудования без рыбообработки.

2.3.4. Измерения вибрации выполняют в оборудованных согласно спецификации и подготовленных к испытаниям помещениях. В каютах, особенно с виброизолированными ("плавающими") полами, кроме операторов, проводящих измерения, может находиться не больше людей, чем предусмотрено спецификацией для данного помещения.

2.4. Проведение измерений

2.4.1. Измерения вибрации выполняют в точках, указанных в пп.2.2.2-2.2.6.

2.4.2. При измерении вибрации в случае необходимости для установки датчика допускается использовать промежуточную металлическую пластину круглой или прямоугольной формы толщиной 4 - 5 мм, диаметром (или стороной прямоугольника) (200+/ -50) мм. Допускается применение промежуточных элементов с другими размерами, если они не вносят дополнительных погрешностей в измерения. Промежуточную пластину с закрепленным в ее центре вибропреобразователем прижимают к измеряемой поверхности ногами стоящего человека. При наличии на палубе помещений ковровых или других мягких покрытий пластину с датчиком устанавливают поверх покрытия. На сиденьях и койках пластину с датчиком размещают между человеком и измеряемой поверхностью.

2.4.3. При измерении параметров периодической вибрации отсчет проводят по среднему показанию прибора.

В соответствии с ГОСТ 12.1.034-81 время измерений в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 2 и 4 Гц должно составлять не менее 20 с, в октавах 8 и 16 Гц не менее 2 с, в октавах 31,5 и 63 Гц не менее 1 с.

2.4.4. При необходимости определения параметров случайной вибрации (при движении во льдах, на земснарядах при дноуглубительных работах) время измерений в октавах от 2 до 63 Гц должно составлять не менее 120 с;

для измерений параметров случайной вибрации следует применять приборы с постоянной времени не менее 120 с или осуществлять магнитную регистрацию с последующим анализом в лабораторных условиях.

3. Обработка и оформление результатов измерений

3.1. Результаты измерений вибрации, выполненных в каждой точке в соответствии с пп.2.2.2 - 2.2.6, с внесенными в них поправками, сопоставляют с соответствующими санитарными нормами.

3.2. Результаты измерений должны быть оформлены протоколом испытаний, содержащим следующие данные:

наименование и тип судна;

номер проекта и порядковый номер в серии;

наименование организации-проектанта и завода-изготовителя;

год постройки судна, порт приписки;

дату проведения испытаний;

район испытаний, глубину, состояние моря (реки);

данные о загрузке судна;

режим работы судна и энергетической установки (нагрузка и частота вращения главных двигателей, частота вращения гребных винтов, работающие дизель-генераторы);

сведения о применяемой измерительной аппаратуре (наименование, тип, данные о поверке);

наименование организации, должность и фамилии операторов, выполнявших измерения;

заключение по результатам измерений вибрации с оценкой соответствия их санитарным нормам.

К протоколу испытаний прилагают таблицу с обработанными результатами измерений, указанием мест и точек измерений. Форма таблицы приведена в справочном приложении.

3.3. Протокол испытаний передается для принятия решения приемной комиссии и является составной частью приемного акта судна.

Читайте также: