Кончаков Е.И. Техническая диагностика судовых энергетических установок

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 34. Расположение точек замера

где - средний уровень звукового давления, = 10 lg

.100

0,1Lpi

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

Таблица 11

Координаты основных измерительных точек

Номер точки x/r y/r z/r

1 -0,99 0 0,15

2 0,50 -0,86 0,15

3 0,50 0,86 0,15

4 -0,45 0,77 0,45

5 -0,45 -0,77 0,45

6 0,89 0 0,45

7 0,33 0,57 0,75

8 -0,66 0 0,75

9 0,33 -0,57 0,75

10 0 0 1,0

Таблица 12

Рекомендуемые положения микрофона при доминирующих чистых тонах

Номер точек x/r y/r z/r

1 0,16 -0,96 0,22

2 0,78 -0,60 0,20

3 0,78 0,55 0,31

4 0,16 0,90 0,41

5 -0,83 0,32 0,45

6 0,83 -0,40 0,38

7 -0,26 -0,85 0,71

8 0,74 -0,07 0,67

9 -0,26 0,50 0,83

10 0,10 -0,10 0,99

Измерение в реверберационных камерах

Реверберационная камера – помещение, у которого стены, потолок и пол

не параллельны друг другу и хорошо отражают звук. В идеале, поскольку звук

от источника многократно отражается во всех направлениях между хорошо от-

ражающими поверхностями помещения, эти многократные отражения должны

образовать полностью диффузное звуковое поле, т. е. звуковое

поле, обладаю-

щее равной плотностью энергии во всех точках. (В действительности полно-

стью диффузное поле не существует).

Преимущества пользованием реверберационных камер:

их строительство значительно дешевле, чем заглушённых камер;

реверберационная камера пригодна для работы методом образцового ис-

точника шума; при этом определяют приближённое значение уровня звуковой

мощности путём сравнивания уровней

звукового давления испытываемого ис-

точника и образцового источника шума, для которого известен уровень звуко-

вой мощности.

Недостатки метода измерений в реверберационной камере:

этим методом нельзя определить направленность источника шума;

он даёт менее точные результаты измерения уровня звуковой мощности,

особенно для источников шума, имеющих доминирующие чистотональные со-

ставляющие.

4.8. Измерение звуковой мощности в полуреверберационных

помещениях

Измерения звукового давления часто приходится проводить в полуревер-

берационном пространстве

, т. е. в обычном помещении, которое не является ни

заглушённым, ни диффузным, в котором, кроме того, часто вместе с источни-

ком находятся другие предметы. Поэтому в определение звуковой мощности

необходимо включать поправку на отражение звука в помещении.

Метод измерения с помощью образцового источника шума

Для оценки влияния отражения звука

в полуреверберационном помеще-

нии можно использовать образцовый источник шума с известными уровнями

звуковой мощности в различных частотных полосах. Разность между извест-

ным значением уровня звуковой мощности источника и его значением, изме-

ренным в полуреверберационном помещении с использованием данной изме-

рительной поверхности, берётся затем как поправка на отражение звука в по-

мещении

для данной измерительной поверхности. Если измерения уровня зву-

кового давления проводятся с использованием одной и той же измерительной

поверхности (для обоих источников) как для исследуемой машины, так и для

образцового источника шума, помещённых на одно и то же место, уровень зву-

ковой мощности испытываемой машины можно найти по формуле

= L

+ – ,

PО

где L

– уровень звуковой мощности испытываемой машины в полосе частот;

– известный уровень звуковой мощности образцового источника шума

в той же полосе частот (определённый путём точных измерений в свободном

звуковом пространстве);

– средний уровень звукового давления на измерительной поверхно-

сти для испытываемой машины, который определён согласно уравнению

= 10 lg

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

0,1Lpi

100

;

– средний уровень звукового давления, полученный на той же изме-

рительной поверхности в полуреверберационном пространстве для образцового

источника шума.

PО

Этот метод позволяет получить удовлетворительные результаты измере-

ния звуковой мощности, достаточно точные для большинства технических

применений, причём нет необходимости определять такие характеристики по-

мещения, как звукопоглощение. Но для калибровки образцового источника

шума

необходимо использовать непосредственно перед его применением сво-

бодное звуковое поле. Кроме того, максимальная точность может быть достиг-

нута лишь при условии, что общая форма спектра образцового источника шума

близка к форме спектра испытываемой машины. Размеры машины и образцово-

го источника шума также должны быть одного порядка. Эти необходимые ус-

ловия

серьезно ограничивают применение метода образцового источника.

П р и м е р.

Уровни звукового давления в звуковой полосе со средней

частотой 2000 Гц в полуреверберационном пространстве, полученные с исполь-

зованием 8 точек, расположенных на полусферической измерительной поверх-

ности, построенной вокруг машины, составили 80, 84, 86, 88, 89, 92, 94 и 95 ∂Б.

После замены машины образцовым источником шума на том же месте уровни

звукового давления в тех же измерительных точках в полосе 2000

Гц составили

76, 78, 79, 82, 83, 86, 88 и 89 ∂Б. Уровень звуковой мощности образцового ис-

точника шума в октавной полосе 2000 Гц, измеренный в заглушённой камере,

равен 83 ∂Б. Необходимо определить уровень звуковой мощности машины в

этой октавной полосе.

Р е ш е н и е.

Средний уровень звукового давления на полусферической

поверхности

= 10 lg

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

0,1Lpi

100

= 90,7 ∂Б.

Средний уровень звукового давления на той же поверхности в случае об-

разцового источника шума равен

= 84,7 ∂Б. Уровень звуковой мощности

машины в октавной полосе со средней частотой 2000 Гц составил

PО

= L

+ – = 83 + 90,7 – 84,7 = 89 ∂Б.

PО

Метод измерения в ближнем поле

Влияние отражения звука от стен помещения на измеряемые уровни зву-

кового давления вблизи небольшой машины, расположенной в относительно

большом помещении, должно быть невелико. Исходя из этого предложено оп-

ределить шумовые характеристики небольшой машины в обычном помещении,

производя измерения уровня звукового давления в точках, близко расположен-

ных к машине. Так, для машины

диаметром 0,31 м, на расстоянии от поверхно-

сти машины 0,31м, влияние отражённых волн в полуреверберационном поме-

щении с размерами 10 х 4 х 5 м пренебрежимо мало. Уровни звуковой мощно-

сти в третьеоктавных полосах, полученные путём измерения уровня звукового

давления в обычном лабораторном помещении на расстоянии 0,3 м от поверх-

ности небольшой электрической машины для

частот выше 315 Гц, почти совпа-

дают с уровнями звуковой мощности, полученными путём измерения уровня

звукового давления в заглушённой камере. Разность уровней звуковой мощно-

сти в третьеоктавных полосах, полученных путём измерений в полуревербера-

ционном пространстве L

Wб.п.

и путём измерений по полусфере в заглушённой

камере L

Wпсф

незначительна (рис. 35).

Рис. 35. Разность уровней звуковой мощности L

Wб.п.

и L

Wпсф

4.9. Измерение вибрации. Виброускорение, виброскорость,

виброперемещение, связь между ними

Вибрация – весьма сложное явление и характеризуется многими парамет-

рами.

Какие же величины подлежат измерению?

Во-первых, виброперемещения, а также их производные величины – ско-

рости и ускорения. Эти величины могут относиться как к отдельным точкам те-

ла (детали, машины, сооружения и др.), так и к поступательному движению, ко-

гда происходят прямолинейные колебания тела, и к вращательному движе-

нию, когда происходят угловые колебания тела относительно постоянной оси.

Во-вторых, частота колебаний.

В-третьих, фазы колебаний, характеризующие согласованность движения

той или иной точки с изменением во времени величины действующей силы или

согласованность движений различных точек тела.

В-четвертых, силовые величины – сила и момент, взаимодействующие

между объектами. Сюда же относится звуковое давление воздушной или жид-

кой среды при определении интенсивности шума.

Измерение одновременно движения и силы позволяет определять опыт-

ным путем такие характеристики, как импеданс, динамическую жесткость и об-

ратные им величины. Кроме того, иногда необходимы более сложные характе-

ристики движения, например, статистические характеристики, корреляционные

зависимости и др.

Для измерений и выдачи соответствующей информации применяются

виброизмерительные

приборы. Виброизмерительные приборы либо осуществ-

ляют непосредственный отсчет измеряемых величин по шкалам, либо произво-

дят запись процесса движения. Записи перемещений, скоростей и ускорений

называются виброграммами.

Приборы, которые являются частью измерительной системы, и непосред-

ственно воспринимают сигналы от механического движения и передают их для

последующего измерения, регистрации и анализа, называются датчиками. Су-

ществующие датчики построены на самых разных физических принципах дей-

ствия.

В современной сложной технике часто требуются очень чувствительные

средства измерений. Одно из таких средств – превращение механического дви-

жения в электрический сигнал, а затем усиление этого сигнала и его ре-

гистрация.

Электрические датчики могут: а) генерировать электрический сигнал под

действием механических колебаний – вибрации; б) изменять электрический

сигнал путем изменения его параметров (сопротивления и др.).

Один из принципов устройства датчика, генерирующего электрические

сигналы, – электромагнитная индукция, основанная на появлении эдс на выво-

дах обмотки при движении катушки в магнитном поле. Здесь постоянный маг-

нит укреплен на неподвижной станине, а катушка механически через упругий

элемент связанная с вибрирующим объектом движется поступательно. Элек-

тродвижущая сила катушки пропорциональна скорости v катушки относитель-

но неподвижного магнита. Чтобы получить данные, соответствующие переме-

щениям объекта, выходной сигнал, снимаемый с нагрузки Z в виде напряжения,

должен быть переработан, в данном случае его надо проинтегрировать. Если

нужно получить значение ускорения объекта, сигнал следует дифференциро-

вать. В некоторых датчиках катушка жестко связана с прибором, а постоянный

магнит упруго подвешен к прибору.

Наряду с датчиками, измеряющими поступательные перемещения, име-

ются датчики, приспособленные для измерения угловых перемещений и соот-

ветствующей вибрации. Такие приборы называются торсиографами.

К датчикам, электрические сигналы которых вырабатываются при изме-

нении параметров, относятся индуктивные электромагнитные и емкостные дат-

чики. Принцип их работы состоит в том, что в зависимости от величины воз-

душного зазора магнитной цепи между проводниками возникает изменение со-

противления магнитопровода или изменение емкости между проводниками.

К этой же группе датчиков относятся проволочные датчики, принцип

действия которых основан на изменении сопротивления проволоки при дефор-

мации «растяжение - сжатие». Они прикрепляются к поверхности деформируе-

мого тела и подают электрический сигнал, пропорциональный деформациям

поверхности тела.

Существуют датчики, в которых преобразование механической энергии в

электрическую основано на возникновении электрических зарядов в некоторых

кристаллах при действии на них сил. Это пьезоэлектрические датчики. Суще-

ствуют и другие типы датчиков: фотоэлектрические, акустические и т.д.

Усиление и преобразование сигнала, вырабатываемого датчиком, проис-

ходит в специальной аппаратуре. Как правило, такие приборы предназначены

для измерения и шума и вибрации

Контрольные вопросы

1. Для чего измеряют шум и вибрацию машин?

2. Что такое «децибел»?

3. Измерение шума – основные параметры. Звуковое давление, звуковая

мощность, уровень звукового давления, уровень звука.

4. Измерение звуковой мощности в полуреверберационных помещениях.

5. Виброперемещение, виброскорость, виброускорение – взаимосвязь

между ними.

ГЛАВА 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ НА ПРИМЕРЕ КОНКРЕТНОЙ

ПОДСИСТЕМЫ СЭУ

При проектировании САД выполняют следующие этапы работ:

1) Выбор методов диагностирования, контролируемых параметров и дат-

чиков.

2) Выбор процедур диагностирования, точно определяющих, что и как

нужно сделать, чтобы оценить состояние оборудования, найти неисправности и

т.д. Эта работа должна опираться на многолетний опыт специалистов по техни-

ческому обслуживанию и эксплуатации данного типа

оборудования.

3) Синтез алгоритмов диагностирования. Процедуры диагностирования,

записанные в виде подробных инструкций, берутся за основу при составлении

алгоритма. Алгоритм диагностирования включает также математический аппа-

рат примененных математических методов, например, для определения оста-

точного ресурса.

Автоматизированные системы диагностирования

В последние годы все более и более перспективными становится отказ от

планово-предупредительной системы обслуживания и ремонта СЭУ, переход к

непрерывному техническому обслуживанию судовых механизмов, выполнение

ремонта по мере фактической необходимости, а не через жестко назначенные

сроки, которые нередко оказываются неудачно выбранными, и приводит либо к

ненужным преждевременным вскрытиям механизмов, к

запоздалым ремонтам,

уже после прошедшей аварии.

Переход к эксплуатации СЭУ по фактическому состоянию возможен

только при наличии эффективной системы технической диагностики, предна-

значенной для функционирования вместе с человеком оператором с целью