Schowek24

2.4. Procesy fizykochemiczne jako źródła sygnałów diagnostycznych

Jak wspomniano, do oceny stanu technicznego obiektu można wykorzystać

m.in. procesy towarzyszące (patrz rys. 2.2).

1.    Do diagnozowania maszyn elektrycznych - bilans energetyczny pola magnetycznego. Zakłada się, że każde uszkodzenie elektryczne zmienia wartość indukcyjności maszyny elektrycznej. Metodą bilansu energetycznego pola magnetycznego można diagnozować zarówno cale maszyny elektryczne, np. prądnice prądu stałego, prądnice prądu przemiennego, rozruszniki (bez ich demontażu), jak i elementy indukcyjne, np. uzwojenia, tworniki, włączniki elektromagnetyczne.

2.    W węzłach tarcia w oleju gromadzą się produkty zużycia: żelazo, aluminium, chrom, ołów. cyna, miedź, nikiel ilp. W oleju znajduje się także krzem, który może pochodzić z atmosfery. Ilość tych składników zależy od intensywności zużywania elementów obiektu i skuteczności filtracji oleju. W stosowanych obecnie metodach badania i ocen produktów zużycia wykorzystuje się różne zjawiska fizyczne. Metody spektroskopowe umożliwiają wykrywanie cząstek mniejszych niż 10 pm. Metody ferrograficzne największą skuteczność wykazują w przedziale od 10 do 100 pm, a korki magnetyczne i detektory opiłków w przedziale od 100 do 1000 pm.

3.    Podczas pracy maszyny wytwarza się ciepło, zwłaszcza w węzłach tarcia. Nagrzewają się elementy tych węzłów, obszary do nich przyległe oraz środki stosowane do smarowania lub chłodzenia. Nieprawidłowa praca maszyny objawia się zmianą temperatury węzłów tarcia, środków smarnych lub chłodzących oraz zmianą rozkładu temperatury. Pomiar tych temperatur to tzw. pasywna diagnostyka techniczna, gdyż wykorzystuje się w niej ciepło własne badanego obiektu w czasie jego funkcjonowania. Druga odmiana -diagnostyka aktywna polega na wstępnym nagrzaniu obiektu, a następnie pomiarze rozkładu temperatury na jego powierzchni. Można ją z powodzeniem stosować np. do oceny stanu izolacyjności nadwozia izotermicznego. W tym celu w jego wnętrzu umieszcza się grzejnik o regulowanej mocy i wentylator, wymuszający cyrkulację powietrza, aby zapewnić stałą temperaturę 32,5°C. Na zewnątrz pojazdu w komorze termostatycznej temperatura powietrza opływającego nadwozie wynosi 7,5°C. Za pomocą kamery termowizyjnej lokalizuje się mostki cieplne, tj. miejsca, w których występują duże ubytki ciepła.

4.    Funkcjonowaniu obiektów technicznych towarzyszą procesy wibroaku-styczne (drganiowo-dźwiękowe; dynamiczne - drgania, hałas, pukacie i emisja akustyczna). Występują one w obiekcie lub jego otoczeniu i odzwierciedlają istotne procesy fizyczne, zachodzące w zespołach obiektu (np. odkształcenia, współdziałanie części), od których zależy ich prawidłowe funkcjonowanie. Wielkości określające te zjawiska mogą charakteryzować zarówno ogólne właściwości obiektów, jak i ich poszczególnych elementów.

Sygnał wibroakustyczny, będący nośnikiem informacji, ma dużą pojemność informacyjną i szybko przekazuje dane o stanie technicznym obiektu. Ogólny schemat powstawania diagnostycznego sygnału wibroakustycznego w maszynie przedstawiono na rysunku 2.4.

Źródłami sygnału e są pary kinematyczne i, które na skutek ruchu i zderzeń części wytwarzają ciąg uszeregowanych impulsów uderzeniowych 8. Wszystkie zespoły obiektu pracują w określonej kolejności. Są uporządkowane także zderzenia w parach kinematycznych. Według położenia impulsu uderzeniowego względem sygnału odniesienia 9 można ustalić parę. która go wytworzyła. Na skutek zderzenia części powstają drgania, w których zostaje zakodowana informacja o stanie par kinematycznych. Treść informacji jest zawarta w czasowym położeniu impulsu, czasie zderzenia t_z, amplitudzie A oraz w jego kształcie. Drgania rozprzestrzeniają się w ośrodku 3. przekazując przetwornikom energii 6 i 4 informację o charakterze wzajemnego oddziaływania części, a więc również o ich stanie technicznym. Przetwornik <5, przeważnie czujnik piezoelektryczny, służy do pomiaru drgań. Następuje w nim przekształcenie mierzonego mchu (drgań) na energię elektryczną, której zmiany są proporcjonalne do przyspieszeń mierzonego elementu. Przetwornik 4 jest mikrofonem kondensatorowym i służy do przetwarzania zmian ciśnienia akustycznego na sygnał elektryczny.

Można badać i oceniać stan par kinematycznych obiektu za pomocą pomiarów parametrów drgań lub hałasu. Należy jednak zaznaczyć, że przetworzenie drgań na hałas odbywa się na powierzchni kadłuba obiektu z niewiadomą transmisją. Ponadto hałas rejestrowany przez mikrofon zawiera również odgłosy pochodzące z otoczenia. Ze względu na mniejszą liczbę zakłóceń należy przyjąć

47

Rys. 2.4. Schemat powstawania sygnału wibroakustycznego c w maszynie 113]

/ źródła sygnału (pary kinematyczne). 2 - kodowanie sygnału wibroakustycznego (ruch części), 3 kadłub obiektu (ośrodek). 4 mikrofon, 5 - moduł wstępnego przekształcania i selekcji sygnału, 6 - czujnik drgań. 7 - zakłócenia. <V - ciijg impulsów, 9 - sygnał odniesienia, x_h. v_.......^„-parametry stanu obiektu (np. luzy, zużycie), y] (7,(9),    (1.0).....0.0) - wibroukuStyczne proce

sy pierwotne, >',/(/, (9)) - sygnał drganiowy. Śj - sygnał hałasu, y(r.0) - wyjściowy sygnał wibroakustyczny, zł|, ;)-•..... A,„ - amplitudy impulsów odpowiadające wibroakustycznym pro

cesom pierwotnym,0 - czas użytkowania, / - czas pomiaru

www.wsip.com.pl