Diagnostyka drganiowa w ocenie stanu maszyn

Streszczenie

Znajomość stanu dynamicznego i struktury systemu maszyny umożliwia opisanie jej zachowań, a także pozwala na budowanie modeli prognostycznych zachowań sys-temu w funkcji czasu ewolucji dynamicznej.

W pracy przedstawione zostały problemy związane ze stanem dynamicznym maszyn. Szczególną uwagę zwrócono na nowoczesne systemy pomiarowe drgań. Opisano możliwości analizatora dźwięku i drgań SVAN 912AE. Zaprezentowano moż-liwości systemu diagnostycznego do monitorowania i diagnozowania maszyn „Vibex”. Jednym z najbardziej zaawansowanych systemów pomiarowych jest system LMS SCADAS Recorder. Konkurencyjnym rozwiązaniem jest system wielokanałowej rejestracji i analizy sygnałów wibroakustycznych PULSE.

Słowa kluczowe: stan techniczny maszyn, drgania, czujnik drgaĔ, system pomiarowy 1. Wprowadzenie

Szybki postĊp technologiczny i rozwój techniki spowodował nasilenie niezamierzonych skut-ków. Ich wzrost zagraĪa zarówno człowiekowi, jak i jego wytworom oraz Ğrodowisku. Przykładem takich niezamierzonych zjawisk są drgania mechaniczne. Do współczesnych tendencji zaliczamy stałe powiĊkszenie efektywnoĞci procesów technologicznych, wzrost prĊdkoĞci maszyn i urządzeĔ. Prowadzi to do wzrostu oddziaływaĔ dynamicznych. Skutkiem tego jest powstawanie niekorzyst-nych zjawisk wibroakustyczniekorzyst-nych. Tendencje współczesnej techniki sprowadzają siĊ do optymalizacji maszyn i urządzeĔ pod wzglĊdem gabarytów i wagi. To skutek podatnoĞci maszyn na wysoki stopieĔ hałasu i drgaĔ. Wymienione skłonnoĞci w połączeniu z masowoĞcią Ğrodków tech-nicznych powodują niebezpieczeĔstwo dla człowieka i jego Ğrodowiska technicznego oraz naturalnego w procesie wytwarzania. Utrudnienia dotyczące niekorzystnych i ogólnych skutków drgaĔ wymagają skutecznego i natychmiastowego działania, prowadzącego do ich zmniejszenia. Na etapie projektowania, konstruowania maszyn i urządzeĔ jest to moĪliwe. Dlatego konieczne jest wykorzystywanie działaĔ przeciwdziałających lub ograniczających skutki oddziaływaĔ wibroaku-stycznych [1].

Wibroakustyka jest nauką zajmującą siĊ procesami akustycznymi i drganiowymi, które wystĊ-pują w Ğrodowisku. Jest to dziedzina, która łączy ze sobą takie działy jak: dynamika budowli, teoria drgaĔ, dynamika maszyn, akustyka. Kraje, które zapoczątkowały rozwój wibroakustyki to: Niemcy, Rosja, Japonia, Holandia i USA. W Polsce pojawiła siĊ w latach 80’ XX wieku. Jej rozwój przypi-suje siĊ Profesorowi Stanisławowi Ziembie oraz jego przyjaciołom. Zadaniem wibroakustyki jest ograniczenie poziomu zakłóceĔ do minimum. Do realizacji tego celu wykorzystuje siĊ dane etapy wiedzy i technologii, a takĪe sygnały wibroakustyczne.

Diagnostyka to nauka zajmująca siĊ oceną stanu technicznego maszyny poprzez badanie wła-snoĞci procesów roboczych i towarzyszących pracy maszyny, a takĪe poprzez badanie wławła-snoĞci wytworów maszyny [5].

Diagnostyka drganiowa to szczególny rodzaj diagnostyki. Zajmuje siĊ ona przede wszystkim rozpoznawaniem stanu obiektu na podstawie objawów lub symptomów.

Metody i Ğrodki diagnostyki drganiowej dostarczają informacji o stanie dynamicznym bada-nych maszyn, a takĪe informują uĪytkowników maszyn o jakoĞci organizacji, zarządzania i strategii ich eksploatacji.

2. Stan dynamiczny maszyny

Podczas pracy obiektów mechanicznych nastĊpuje przepływ energii i informacji, których no-Ğnikiem są procesy drganiowe. Towarzyszą one nieodłącznie, a dziĊki temu stwarzają szansĊ bezdemontaĪowej oceny stanu technicznego.

Pomiary procesów drganiowych są czĊsto bardzo skomplikowane. Szczególnie wówczas, gdy procesy wibroakustyczne wystĊpują w rzeczywistych układach fizycznych. Badania procesów prze-prowadza siĊ na drodze teoretycznej, przy zastosowaniu wielu metod analizy, a takĪe na drodze empirycznej. Podczas analizy procesów wibroakustycznych brane są pod uwagĊ takie aspekty jak [4]:

• współzaleĪnoĞü miĊdzy Ĩródłami,

• odpowiedĨ układu oraz przenoszenie przez propagujące media, • czasowy i przestrzenny rozkład energii pochodzącej ze Ĩródła. Do badaniach procesów drganiowych uĪywa siĊ nastĊpujących metod [5]: • metody dyskretyzacyjne,

• metody energetyczne, • metody analizy modalnej,

• metodĊ elementów skoĔczonych (MES), • metodĊ elementów brzegowych,

• metodĊ analizy przepływu mocy akustycznej.

Weryfikacja stanu dynamicznego maszyn przy pomocy generowanych przez nie procesów fi-zycznych narzuca jednoznacznego powiązania parametrów funkcjonalnych ocenianego obiektu ze zbiorem ocen i miar procesów wyjĞciowych stosowanych w diagnostyce, co stanowi fundament budowanych rozwiązaĔ technologicznych diagnostyki maszyn [2].

W czasie pracy maszyn, na skutek istnienia wielu czynników wewnĊtrznych oraz zewnĊtrznych w maszynie nastĊpują zaburzenia stanów równowagi, które rozchodzą siĊ w oĞrodku sprĊĪystym. Zaburzenia mają charakter dynamiczny oraz zachowują warunki równowagi miĊdzy stanem bez-władnoĞci, tłumienia, sprĊĪystoĞci i wymuszenia. Zaburzenia rozchodzą siĊ od Ĩródła w postaci fal. Są one zaleĪne od własnoĞci fizycznych, wymiarów i kształtów maszyny oraz od granic konfigura-cji. Powoduje to w rezultacie rozpraszanie energii fal, ich ugiĊcia, odbicia i wzajemne nakładanie siĊ. Powstawanie Ĩródeł oraz rozprzestrzenianie siĊ zaburzeĔ powodują istnienie drgaĔ elementów maszyn i otaczającego je Ğrodowiska [3].

W zaleĪnoĞci od Ĩródeł i warunków propagacji początkowe procesy dynamiczne ukazują w praktyce wiele kluczowych własnoĞci konstrukcyjnych, wykonawczych i montaĪowych zarówno

elementów jak i par kinematycznych maszyny, a takĪe warunki jej funkcjonowania w kooperacji z innymi urządzeniami w procesie produkcyjnym [1].

Wydzielając w analizie stanu dynamicznego obiektu mechanicznego procesy wejĞciowe, struk-turĊ oraz procesy wyjĞciowe, trzeba zwróciü szczególną uwagĊ na to, iĪ posiadają one losowy charakter. ObfitoĞü wystąpienia losowoĞci i moĪliwych zakłóceĔ powoduje przyczynĊ do okreĞlenia dodatkowych załoĪeĔ dotyczących wejĞü, a takĪe zachodzących modyfikacji stanów obiektu me-chanicznego. W wyniku obecnoĞci wejĞcia i realizacji modyfikacji stanów odzwierciedlających procesy zachodzące w obiekcie, powstaje seria dających siĊ mierzyü objawów charakterystycznych, objĊtych w procesach wyjĞciowych z maszyny. Procesy te są podstawą w budowaniu modelu gene-racji sygnałów. Cechy modelu genegene-racji sygnałów diagnostycznych dla maszyn o stacjonarnym ruchu okresowym T i losowych zakłóceniach [5]:

1. Stan maszyny jest okreĞlony jednoznacznie przez sygnał charakterystyczny ϕi(t, Θ),

0≤ t ≤T, 0≤ Θ ≤ Θaw, (T – okres, Θaw czas do awarii) generowany oddzielnie przy kaĪdym

obrocie. Sygnał ten ulega zmianom w czasie dynamicznym „t” oraz ewolucji w czasie wol-nym „

Θ

2. Sygnał charakterystyczny jest złoĪony z procesu zdeterminowanego

ϕ

„n”, zaĞ jego intensywnoĞü i dynamika zmian charakteryzują stan maszyny. Tak wiĊc pod-czas i-tego obrotu jest wygenerowany sygnał:

(1) 3. Ruch obrotowy maszyny (okresowy) przekształca sygnał charakterystyczny przez tzw.

transformacjĊ kinematyczną na sygnał x(t, Θ). W pierwszym przybliĪeniu transformacjĊ tĊ moĪna rozumieü jako T – okresowe powtarzanie sygnału okresowego, według zaleĪnoĞci:

(2) gdzie:

natomiast gwiazdka * oznacza operacjĊ splotu oraz okresową dystrybucjĊ Diraca.

4. Przekształcony sygnał charakterystyczny bĊdący odwzorowaniem oddziaływaĔ dynamicz-nych jest odbierany jako y(t, Θ) i w najprostszym przypadku jest odpowiedzią układu dynamicznego o charakterystyce impulsowej h(t,Θ) na wymuszenie x(t,Θ). UwzglĊdniając rozległoĞü przestrzenną „r” maszyny moĪna napisaü:

5. Procesy wyjĞciowe maszyny (selektywnie) wpływają zwrotnie na procesy zuĪyciowe i w dalszym ciągu na stan eksploatacyjny maszyny przez dodatnie, destrukcyjne sprzĊĪenie zwrotne, zniekształcając sygnał ϕi(t, Θ).

6. Dla ustalonej wartoĞci czasu eksploatacji Θ = const wszystkie obiekty dynamiczne trakto-wane są jako liniowe, stacjonarne układy, których własnoĞci opisuje jednoznacznie odpowiedĨ impulsowa h(t,θ,r) albo jej transformaty: operatorowa Laplace’a H(p, Θ) lub widmowa Fouriera H(jω, Θ) [5].

6. Procesy wyjĞciowe maszyny (selektywnie) wpływają zwrotnie na procesy zuĪyciowe i w dalszym ciągu na stan eksploatacyjny maszyny przez dodatnie, destrukcyjne sprzĊĪenie zwrotne, zniekształcając sygnał ϕi(t, Θ).

7. Dla ustalonej wartoĞci czasu eksploatacji Θ = const wszystkie obiekty dynamiczne trakto-wane są jako liniowe, stacjonarne układy, których własnoĞci opisuje jednoznacznie odpowiedĨ impulsowa h(t,θ,r) albo jej transformaty: operatorowa Laplace’a H(p, Θ) lub widmowa Fouriera H(jω, Θ).

Do charakterystyki sygnałów drganiowych emitowanych przez urządzenia i maszyny lub ich otoczenie, wyszczególnia siĊ ich przebieg w postaci funkcji x(t) przyjmującej wartoĞci rzeczywiste. Rejestracja takiej funkcji podczas badaĔ a nastĊpnie jej analiza pozwala wyznaczyü cechy sygnału dla skoĔczonego przebiegu czasu, które są zawsze pewnymi przybliĪeniami rzeczywistych wartoĞci. JeĞli funkcja czasowa sygnału x(t) jest okreĞlona dla przedziału czasu T, lub jest periodyczna, to funkcjĊ x(t) moĪemy przedstawiü w postaci szeregu Fouriera [1]:

(4) Szereg Fouriera jest sumą przebiegów sinusoidalnych o czĊstotliwoĞciach równych kolejnym wielokrotnoĞciom czĊstotliwoĞci podstawowej f0 = 1/T. Amplitudy an tworzą dyskretne widmo

am-plitud sygnału. W praktycznych badaniach maszyn drgania złoĪone moĪna rozpatrywaü jako sumĊ skoĔczonej lub nieskoĔczonej liczby drgaĔ prostych [5].

3. Systemy pomiarowe drgaĔ mechanicznych

Podstawowym elementem układu pomiarowego jest czujnik umoĪliwiający okreĞlenie w po-staci sygnału analogowego przebiegu drgaĔ w czasie. W dzisiejszych czasach do pomiaru drgaĔ stosowane są roĪnego typu przetworniki wielkoĞci mechanicznych na wielkoĞci elektryczne. Zasad-niczo moĪna podzieliü czujniki na 2 klasy [2]:

• do pomiarów drgaĔ wzglĊdnych, • do pomiarów drgaĔ bezwzglĊdnych.

Do grupy czujników do pomiaru drgaĔ bezwzglĊdnych naleĪą akcelerometry piezoelektryczne i czujniki elektrodynamiczne z masą sejsmiczną. Natomiast pomiarów drgaĔ wzglĊdnych dokonuje siĊ najczĊĞciej czujnikami bezstykowymi, takimi jak: czujniki zbliĪeniowe elektromagnetyczne i indukcyjne, czujniki zbliĪeniowe wiroprądowe, czujniki zbliĪeniowe pojemnoĞciowe. WiĊkszoĞü z czujników zbliĪeniowych moĪe byü stosowana do pomiaru drgaĔ elementów tylko o własnoĞciach ferromagnetycznych [2].

Element piezoelektryczny w czujniku usytuowany jest w taki sposób, Īe podczas wibracji pod-dawany jest działaniu siły reakcji masy. Siła ta jest proporcjonalna do przyspieszenia oraz okreĞlona drugim prawem Newtona: siła = masa x przyspieszenie. W przypadku czĊstotliwoĞci znacznie niĪ-szych niĪ czĊstotliwoĞü rezonansowa całkowitego układu przetwornika, przyspieszenie masy równe jest przyspieszeniu podstawy. ĝwiadczy to, Īe wartoĞü sygnału wyjĞciowego jest proporcjonalna do przyspieszenia, któremu poddawany jest przetwornik. Oto najpopularniejsze rozwiązania konstruk-cyjne [4]:

• przetwornik działający na zasadzie kompresji, w którym masa wywiera siłĊ kompresji dzia-łającą na piezo-czuły element,

• przetwornik typu noĪycowego, w którym masa wywiera siłĊ tnącą na piezoelektryczny ele-ment czujnika.

Na rysunku 1 przedstawiono schemat konstrukcji piezoelektrycznego czujnika ICP z kwarco-wymi kryształami piezoelektrycznymi, powszechnie stosowanego w laboratoriach do testów strukturalnych [5].

Rys. 1. Schemat czujnika piezoelektrycznego w konfiguracji nożycowej ħródło: [5].

Pod wpływem impulsu (drgaĔ) na wyjĞciu czujnika drgaĔ pojawia siĊ sygnał elektryczny jako odzwierciedlenie zmian procesu drganiowego. Sygnał ten moĪe byü wykorzystywany poprzez [1]: • poddanie przetwarzaniu i analizie w czasie rzeczywistym, co jest realizowane za pomocą

przyrządów pomiarowych i analizujących współpracujących z danym przetwornikiem, • zarejestrowanie w oryginalnej postaci analogowej, na odpowiednim noĞniku

magnetycz-nym lub pamiĊci masowej typu USB flash, • zarejestrowanie w postaci cyfrowej.

Ze wzglĊdu na fakt, iĪ czĊĞü pomiarów diagnostycznych musi byü wykonywana w terenie lub w miejscach i sytuacjach oddalonych od aparatury diagnostycznej, istnieje koniecznoĞü rejestracji sygnału diagnostycznego w postaci analogowej. Taka rejestracja sygnałów diagnostycznych ma sporo zalet [4]:

• istnieje moĪliwoĞü usuniĊcia poprzedniego, zbĊdnie zapisanego sygnału, • stosowanie pamiĊci typu USB flash pozwala na długi czas rejestracji, • zapis analogowy nie jest drogi,

• łatwy sposób archiwizowania i analizy sygnałów pomiarowych.

Zarejestrowany sygnał analogowy u(t) zawiera składowe zniekształcające, pochodzące od Ĩró-deł zakłócających oraz parametrów czujników. Zapisany sygnał bĊdzie w dalszych procedurach poddawany przekształceniom, mającym na celu wydobycia z niego interesujących informacji dia-gnostycznych przy jednoczesnym usuniĊciu informacji nadmiarowych i szkodliwych.

Podczas przetwarzania analogowo-cyfrowego powstaje zakłócenie sygnału zwane szumem kwantyzacji. Poza szumem kwantyzacji przetwarzanie analogowocyfrowe moĪe wprowadzaü jesz-cze inne zniekształcenia i błĊdy [4]:

• migotanie,

• zniekształcenia aperturowe, • nieliniowoĞü.

Cyfrowy zapis sygnałów drganiowych charakteryzuje siĊ wysokim stopniem standaryzacji. DziĊki temu istnieje moĪliwoĞü wymiany danych pomiĊdzy róĪnymi urządzeniami i systemami komputerowymi oraz posiada nastĊpujące zalety:

• nie wymaga duĪego zakresu dynamiki (pamiĊtanie jedynie dwóch poziomów), • zapisane dane mogą byü odczytywane synchronicznie, co zmniejsza błĊdy czasowe, • pozwala na uzyskanie bardzo duĪej dokładnoĞci odwzorowania sygnału.

RóĪnorodnoĞü przedsiĊbiorstw specjalizujących siĊ we wdraĪaniu nowoczesnych systemów po-miarowych dotyczących akwizycji oraz analizy drgaĔ i hałasu nie pozwalają na kompleksowe zaprezentowanie wszystkich dostĊpnych na rynku systemów pomiarowych.

Pierwszym z prezentowanych systemów pomiarowych jest przenoĞny analizator dĨwiĊku i drgaĔ SVAN 912AE, który jest cyfrowym analizatorem i miernikiem poziomu dĨwiĊku oraz drgaĔ klasy 1 zgodnie z normami IEC 651, IEC 804, IEC 61672-1. Przyrząd ten jest przystosowany do wykonywani pomiarów akustycznych, monitorowania hałasu w Ğrodowisku, pomiaru zagroĪeĔ w miejscu pracy, oceny wpływu drgaĔ na człowieka oraz monitorowania stanu maszyn.

Rys. 2. Przenośny analizator dźwięku i drgań SVAN 912AE ħródło: [5.]

Urządzenie wyposaĪone jest we wszystkie niezbĊdne filtry korekcyjne. Wyniki pomiarów moĪna przedstawiü za pomocą wartoĞci szczytowych, wartoĞci skutecznych, histogramów, wykre-sów czasowych lub widma czĊstotliwoĞci. Analizator przystosowany jest do pracy w dwóch trybach: „meter mode” i „analyzer mode”. Tryb „METER MODE” daje moĪliwoĞü wykorzystania standar-dowych i zaawansowanych funkcji całkującego miernika drgaĔ oraz miernika poziomu dĨwiĊku. Pozwala na dokonywanie pomiarów zgodnie z wytycznymi norm pomiarowych. W trybie „METER MODE” moĪliwy jest równieĪ pomiar wartoĞci skutecznej sygnałów napiĊciowych – tak jak na po-niĪszym obrazku [3].

Rys. 3. Widok ekranu przyrządu w trybie „METER MODE” ħródło: opracowanie własne.

Konfiguracja „ANALYZER MODE” daje moĪliwoĞü obserwacji i pomiaru przebiegu wejĞcio-wego w dziedzinie czĊstotliwoĞci dla analizy tercjowej i oktawowej oraz w przedziale czasu.

Analizator SVAN 912AE moĪe byü wykorzystywany do oceny stanowisk pracy oraz nieko-rzystnego oddziaływania hałasu i drgaĔ na Ğrodowisko naturalne. Istnieje moĪliwoĞü wykorzystanie analizatora do pomiarów laboratoryjnych oraz prac związanych z opracowaniem bądĨ udoskonala-niem nowych produktów [5].

Kolejnym systemem diagnostycznym wykorzystywanym do monitorowania i diagnostyki ma-szyn jest system „Vibex” firmy EC Systems. To nowoczesny systemem kontroli i diagnostyki maszyn wirujących, z wyjątkowym uwzglĊdnieniem urządzeĔ ułoĪyskowanych tocznie. ŁoĪyska toczne monitorowane są za pomocą techniki wyznaczania obwiedni sygnału. Pozwala ona na wy-krycie zuĪycia czĊĞci duĪo szybciej aniĪeli algorytmy oparte na normalnym widmie. System „Vibex” składa siĊ z nastĊpujących elementów [3]:

• czujniki drgaĔ ICP,

• przeglądarka Vibex Browser, • serwer systemu,

• moduły akwizycji VIBdin.

Impulsy drgaĔ mogą byü pobierane z czujników wiroprądowych lub akcelerometrów (ICP). Ponadto system moĪe pobieraü sygnały wolnozmienne, traktowane jako kanały procesowe. Po okre-Ğleniu kanałów wejĞciowych nastĊpuje proces definiowania kinematyki nadzorowanej maszyny. System samoczynnie wyznacza prĊdkoĞci obrotowe poszczególnych wałów oraz czĊstotliwoĞci cha-rakterystyczne układu. Kolejnym krokiem jest przypisanie czujników do elementów maszyny, po czym system automatycznie definiuje i konfiguruje algorytmy monitorowania maszyny. Zastoso-wany jest szereg algorytmów, od pierwotnej oceny stanu, aĪ do zaawansoZastoso-wanych, np. nadzór linii harmonicznych. Na rys. 5 zaprezentowano okno systemu „Vibex” podczas analizy pracy przekładni zĊbatej [5].

Rys. 4. Schemat systemu „Vibex” ħródło: [5].

Rys. 5. System „Vibex” w trakcie badań stanowiskowych ħródło: opracowanie własne.

System „VIBex” samoczynnie tworzy granice alarmowe dla poszczególnych wielkoĞci nadzo-rowanych, co przekłada siĊ na zaoszczĊdzenie wielu godzin pracy nad konfiguracją procesu pomiarowego. W skład platformy wchodzi równieĪ narzĊdzie do automatycznego wyznaczania war-toĞci progów. Mogą one byü definiowane osobno dla kilku stanów maszyny. Po dokonaniu konfiguracji i uruchomienia systemu, istnieje moĪliwoĞü obserwowania stanu maszyn za pomocą wielu funkcjonalnych wykresów. Kondycja systemu jest natychmiast widoczna na pasku statusu. Wykryte przekroczenia są wyĞwietlane na drzewie w lewej czĊĞci ekranu i są propagowane przez drzewo aĪ Ĩródła alarmu. System „VIBex” jest bardzo wygodny w obsłudze. WĞród opcji znaleĨü moĪna szybki podglądu wykresu, przeskakiwanie pomiĊdzy wykresami lub eksport danych z wy-kresu do raportu. Podczas badania widma sygnału istnieje moĪliwoĞü nałoĪenie na wykres widma odniesienia (zapisanego w warunkach poprawnej pracy maszyny). MoĪliwa jest zmiana typu widma, jego kolorów oraz jednostek [3].

Jednym z najbardziej zaawansowanych systemów pomiarowych wykorzystywanych w bada-niach diagnostycznych jest system LMS SCADAS Recorder. Jest to narzĊdzie łączące cechy analizatora z klasycznym rejestratorem. WielofunkcyjnoĞü tego urządzenia wyróĪnia siĊ tym, Īe w zaleĪnoĞci od charakterystyki przeprowadzanych badaĔ diagnostycznych eksploatator sam kon-figuruje narzĊdzie w wymagany zestaw kart pomiarowych z odpowiednią iloĞcią kanałów pomiarowych. W przeciwieĔstwie do klasycznych rejestratorów LMS SCADAS Recorder jest w pełni zmechanizowany i nie wymaga sterowania poprzez komputer lub sterowania zdalnego do wykonania procesu rejestracji sygnałów pomiarowych. Dane zapisywane są na karcie Com-pactFlash. Urządzenie to jest w pełni kompatybilne z profesjonalnym oprogramowaniem inĪynierskim. Połączenie rekordera z oprogramowaniem do analizy danych w pełni ukazuje moĪli-woĞci uĪytkowania tego systemu w praktyce inĪynierskiej. Na rysunku 6 przedstawiono konsolĊ czołową systemu LMS SCADAS [1].

Rys. 6. LMS SCADAS Recorder ħródło: [1].

LMS Test.Lab jest kompletnym system oferującym wszystko to, co jest potrzebne do przepro-wadzeni pomiarów, przechowywania danych, ich analizy i opracowywania wniosków. System daje moĪliwoĞü wykonania testów akustycznych, strukturalnych, Ğrodowiskowych, kontroli drgaĔ oraz testów maszyn wirujących. Okno dialogowe systemu przedstawione zostało na rysunku 7.

LMS Test.Lab wykorzystywany jest do wstĊpnego dostarczenia danych zgromadzonych na rze-czywistych obiektach oraz wprowadzenia ich w proces symulacji. System ten dostarcza oprogramowaniu symulacyjnemu dane dotyczące modeli zaleĪnych, które są zbyt kłopotliwe do realizacji lub ich stworzenie zajĊłoby mnóstwo czasu. LMS Virtual.Lab jest dopełnieniem systemu pomiarowego. Pozwala on na połączenie priorytetowych aspektów testów i symulacji na funkcjo-nujących obiektach. Oferuje wyjątkowe, hybrydowe podejĞcie do symulacji – dane z obiektów symulacyjnych łączone są z danymi wejĞciowymi, pochodzącymi z rzeczywistych obiektów.

Rys. 7. Okno dialogowe programu LMS Test.Lab ħródło: opracowanie własne.

Konkurencyjnym rozwiązaniem na rynku profesjonalnych narzĊdzi do analizy i akwizycji sygnałów jest system wielokanałowej rejestracji i analizy sygnałów wibroakustycznych PULSE wyprodukowany przez firmĊ Brüel & Kjar. Nowatorskie rozwiązania firmy Brüel & Kjar przyczy-niły siĊ do unikalnoĞci na skalĊ Ğwiatową tego urządzenia w zakresie akwizycji sygnału drgaĔ i hałasu. DziĊki zastosowaniu nowoczesnej technologii procesora sygnałowego system PULSE umoĪliwia uzyskanie dynamiki pomiaru przekraczającą 160 dB. Oznacza to moĪliwoĞü równocze-snego rejestrowania drgaĔ sejsmicznych aĪ po hałas detonacji ładunków wybuchowych, czy teĪ startującego samolotu odrzutowego. Na rysunku 8 przedstawiono analizator wraz ze wzbudnikiem drgaĔ [5].

ĝrodowisko analizatora PULSE umoĪliwia kompleksową analizĊ drgaĔ mechanicznych oraz klimatu akustycznego. System wyposaĪony jest w specjalistyczne oprogramowanie do analizy modalnej maszyn i urządzeĔ.

Rys. 8. Wielokanałowy system PULSE ze wzbudnikiem drgań ħródło: [2].

System PULSE jest z sukcesywnie wykorzystywany w diagnostyce urządzeĔ i maszyn, Ğrodo-wiska naturalnego oraz Ğrodków transportu, jak i równieĪ do pomiarów normatywnych i certyfikacji wyrobów ze wzglĊdu na generowany hałas i drgania [2].

4. Podsumowanie

Zagadnienia związane z poprawnoĞcią funkcjonowania systemów działaniowych stały siĊ w dzisiejszych czasach waĪnymi problemami ekonomicznymi i technicznymi. DziĊki wykorzysta-niu podstaw modelowania obiektów technicznych w praktyce inĪynierskiej, zaistniała moĪliwoĞü wykonywania pomiarów drgaĔ maszyn, które idealnie odzwierciedlają ich stan dynamiczny. UmiejĊtne wykorzystanie drgaĔ daje moĪliwoĞü precyzyjnego opisu stanu dynamicznego maszyn za pomocą uszkodzeniowo zorientowanych wszelakich symptomów drganiowych. Analiza pomia-rów drganiowych maszyny nowej i po pewnym okresie uĪytkowania daje podstawĊ wnioskowania o rodzajach zuĪyü i Ĩródłach wymuszeĔ, co umoĪliwia modernizacjĊ dotychczasowej konstrukcji.

Istnieje potrzeba wykorzystywania nowoczesnych systemów do pomiaru drgaĔ, którego głów-nym elementem jest czujnik umoĪliwiający okreĞlenie w postaci sygnału analogowego przebiegu drgaĔ w czasie. Są to systemy nie tylko powiązane z technikami informatycznymi, ale równieĪ mogą byü zmechanizowane i nie wymagaü sterowania poprzez komputer lub sterowania zdalnego do wy-konania procesu rejestracji sygnałów pomiarowych.

Bibliografia

1. Dwojak, J., Rzepiela, M., Diagnostyka drganiowa stanu maszyn i urządzeń, Warszawa: Biuro Gamma, 2007.

2. Dmowski, R., Hałasy i drgania w samochodzie, Warszawa: Instalator Polski, 2006.

3. Engel, Z., Ochrona środowiska przed drganiami i hałasem, Warszawa: Wydawnictwo PWN 4. NiziĔski, S., ĩółtowski, B., Modelowanie procesów eksploatacji maszyn, Bydgoszcz:

Wydaw-nictwo MARKAR, 2002.

5. ĩółtowski, B., Łukasiewicz, M.: Diagnostyka drganiowa maszyn, Bydgoszcz: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, 2012.

VIBRATION DIAGNOSTICS IN THE ASSESSMENT OF STATE MACHINE Summary

Knowledge of the dynamic state of the system and the structure of the machine allows to describe its behavior, and also allows you to build predictive models of sys-tem behavior as a function of time of dynamic evolution.

The paper presents the problems of the related dynamic machines. Particular at-tention was paid to the modern vibration measurement systems. Describes the possibilities of sound and vibration analyzer SVAN 912AE. The possibilities diagnos-tic system for monitoring and diagnosdiagnos-tics of machines "Vibex" are presented. One of the most advanced metering system is LMS SCADAS Recorder. Competitive solution is a multi-channel system called PULSE for recording and analyzing NVH signals. Keywords: technical condition of machines, vibration, vibration sensor, the measurement system Joanna Wilczarska

Department of Vehicles and Diagnostics Faculty of Mechanical Engineering