Вибрация общего и местного характера оказывает определенное воздействие на человеческий организм. Это было доказано путем множественных исследований и экспериментальных проверок. Поэтому существуют определенные допустимые нормы уровня вибрации для промышленного или бытового уровня. Очень важно учитывать их.

Максимально допустимыми нормами вибрации на рабочем месте считаются такие, которые учитывают колебания и амплитуду движения бытового или производственного оборудования за определенный период работы, с учетом передачи колебаний на другие расположенные в помещении объекты, поверхности и физические тела. Санитарные нормы вводят регламентируемые санитарные нормы уровней шума и вибрации. При этом учитывается специфика работы оборудования и область его применения. Санитарные нормы не регламентируют вибрационные изменения в машинах самостоятельного движения или в транспорте, поскольку данные объекты находятся в движении и не имеют стационарного положения в процессе работы.

Нормирование вибраций и контроль над вибрационными изменениями

Гигиенические нормы шума и вибраций устанавливают допустимые нормы вибрации, которые рассчитываются исходя из особенностей конструкции исследуемого элемента, а также характера его применения. Заметки и погрешности в измерениях уровня вибраций должны адресоваться производителю и конструктору машины, проверка вибраций которого не была утверждена и принята нормативным сообществом. Показатели ГОСТ на нормы вибрации дымососов устанавливают эффективность, надежность и безопасность оборудования.

Санитарные нормы вибрации плунжерных насосов нужны в первую очередь для того, чтобы вычислить максимально безопасные показатели для человеческого организма, поскольку большинство исследуемых объектов находятся в непосредственном контакте с человеком и могут навредить его здоровью при неправильном функционировании.

Главная задача всех приборов и датчиков измерения вибрационных колебаний – измерить допустимые уровни шума и вибрации оборудования, которое находится вблизи рабочих мест и имеет непосредственный контакт с физическими лицами. Проверка вибраций должна учитывать то, что контакт человека с машиной на производстве имеет систематический характер и не должен способствовать развитию в организме за время работы специфических профессиональных заболеваний или деформаций, которые могут в дальнейшем повлиять на продуктивность и работоспособность человека.

Среди наиболее заметных преимуществ проверок допустимых уровней вибрации оборудования, стоит выделить следующие:

• Регулярный контроль и систематические замеры изменений вибрационных показателей существенным образом улучшают рабочий процесс и оптимизируют систему труда. Поскольку любые изменения показателей вибраций могут влиять на производительность, работоспособность и физическое здоровье сотрудников.
• Гигиенические нормы вибрации трубопроводов на производстве позволяют составлять правильную картину условий труда и предпринимать меры по их улучшению или оптимизации.
• Проверка показателей и установление норм вибрации в жилых домах производятся не только на производственном уровне, но и в бытовой сфере. Знание уровня вибраций позволяет более грамотно подойти к обустройству домашнего быта, а также обезопасить себя от возможного влияния вибраций на организм.
• Локальные и глобальные проверки норм вибраций на предприятиях позволяют составить общую картину санитарных условий труда в определенной местности, предпринимать меры по улучшению оборудования или модернизации рабочих объектов.

Что отражают нормативные документы?

По результатам проведения вибрационных проверок и подсчетов санитарная группа предоставляет нормативную документацию и полный график замеров и показателей вибраций оборудования на производстве или в бытовой сфере. В нормативном пакете документов содержится следующая информация:

1) Полная информация о частотном анализе вибраций оборудования, учитывая особенности их конструкции, работы и размещения в определенной зоне на проверяемой территории. Все замеры и показатели должны отталкиваться от нормативных рамок и не превышать допустимый уровень вибрации.
2) Интегральная оценка частоты вибраций проверяемого объекта с учетом особенностей проверки, используемого оборудования, а также характера поверхностей проверяемого оборудования и особенностей его использования.
3) Максимально допустимые дозы вибраций на проверяемой зоне с учетом допустимых рамок и норм санитарной группы.

Нормативные показатели предоставляют данные о максимально допустимых рамках виброскорости и виброускорения проверяемого оборудования или техники. При этом учитывается специфика ее функционирования и взаимодействия с физическими лицами.

По результатам проведения измерений показателей вибрации производится вычисление эквивалентного показателя производящейся в конкретном месте вибрации и ее соотношение с регламентируемыми рамками допустимых вибраций для человеческого организма на определенном месте работы.

Позвоните сейчас
и получите бесплатную
консультацию специалиста

получить

Зачем и как производится измерение допустимой дозы вибрации на производстве?

Доза вибрации определяется путем подсчета квадрата воздействия вибрации на организм за определенный период работы исследуемого элемента. Данный метод подсчета позволяет максимально эффективно производить подсчет допустимых рамок вибраций на рабочих местах. Квалифицированная проверка вибраций современного образца способна производить анализ оборудования в дистанционном варианте на рабочих местах, где рабочий график не является нормированным, а стационарная проверка старого типа не способна дать адекватных результатов и выявить погрешности.

Техническая документация и регламентированные рамки, которые устанавливают основы проверки и нормы использования того или иного оборудования на производстве должны учитывать продолжительность рабочего дня, а также особенности функционирования проверяемых объектов. По завершению проверки заказчику предоставляется полная документация о проведенных исследованиях и данные вибрационного поля оборудования в проверяемой зоне.

Нормы вибрационных показателей ручного оборудования регламентированы ГОСТ 17770-72. Основными проверяемыми показателями оборудования такого типа считаются:

• показатели колебания и частот вибрации в зонах машин, которые пребывают в непосредственном контакте с руками человека;
• сила, которую прикладывает сотрудник при нажатии на определенную область проверяемого объекта в процессе работы;
• общий вес машины и отдельных ее деталей с учетом специфики ручной работы человека с данным оборудованием.

В процессе проверки ручных машин обращают внимание на соотношение массы машины и силы нажатия человека на соответствующую область во время работы. При проверке пневмоприводов проверяют величину усилий, которые прикладывает человек в процессе работы с оборудованием.

Сила, которую прикладывает человек при нажатии на отдельные детали ручной машины в процессе работы, является также регламентированным и стандартизированным показателем, определяющим качество и эффективность труда. Данная сила не должна превышать показатель в 200Н. При этом общий вес проверяемой машины, с учетом прикладываемых человеком усилий при работе с ней, не должен превышать показатель в 100Н.

Важно также отметить, что при проверке вибрационных показателей учитывается температура нагрева проверяемого оборудования в процессе работы. Контактная поверхность, которая соприкасается с человеческими руками, не должна обладать теплопроводностью выше 0,5 Вт.

Зачем нужна проверка оборудования?

Превышение регламентированных рамок теплопроводности и вибраций может быть губительно не только для самой машины (при сильных вибрациях ломаются детали, перегреваются контакты, выходят из строя отдельные детали машин), но и для человека, который пребывает в постоянном контакте с оборудованием в рабочее время. Вибрации могут оказывать на человеческий организм разрушительное воздействие, способствовать развитию и профессиональных заболеваний.

Лаборатория "ЭкоТестЭкспресс" предлагает комплексную проверку вибраций оборудования или бытовой техники, которая позволит вам продлить срок службы оборудования и сохранить здоровье. Мы используем только современное и высокоточное оборудование, которое позволяет осуществить проверку всех исследуемых элементов в максимально короткие сроки. По итогам проверки заказчику предоставляется полная картина производственного процесса и функционирования отдельных его элементов. Все подсчеты и данные заносятся в нормативный журнал. Он также в дальнейшем передается в руки заказчику для дальнейшего анализа и внесения изменений в рабочий или бытовой процесс.

Оставить заявку на проведение оценки уровня вибрации вы можете воспользовавшись формой ниже.

24.10.2017, 17:42

Один из неприятных факторов, который может сказываться и на самочувствии сотрудников, и в итоге на их профессиональных возможностях – это вибрация на рабочих местах. Рассказываем, как закон регулирует этот вопрос.

Где установлены нормы вибрации на рабочем месте

Один из важнейших аспектов охраны труда – вибрация, которую испытывают на себе сотрудники во время исполнения своих трудовых функций.

На практике производственная вибрация рабочих мест может быть связана:

• с транспортными средствами (вождение и/или сопровождение);
• с особенностями работы производственного оборудования, механизмов и т. п.

С 2017 года уровень вибрации на рабочем месте устанавливает Раздел IV СанПиН 2.2.4.3359-16, который называется «Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах». Он утверждён постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 21 июня 2016 года № 81.

Виды вибрации

С точки зрения гигиены труда, вибрацию указанный СанПиН делит на несколько типов, которые раскрыты ниже в таблице.

Типы и виды вибрации

Критерий	Виды и описание
По способу перехода на работника	1. Общая Влияет на тело через различные опорные поверхности. Кто стоит – через ступни, кто сидит – ягодицы, а для лежащего – через спину и голову. 2. Местная (локальная) вибрация на рабочем месте В случае сидячей работы переходит через руки, ступни и предплечья, которые в контакте с вибрирующими рабочими поверхностями.
По источнику	1. Локальная от ручного механизированного инструмента (с двигателями), устройств ручного управления машинами и оборудованием. 2. Локальная от ручного немеханизированного инструмента (например, рихтовочных молотков), приспособлений и обрабатываемых деталей. 3. Общая вибрация 1-й категории – от ж/д транспорта, экипаж самолётов, самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении (в т. ч. при строительстве дорог). Источники: тракторы; с/х машины и комбайны; грузовики, тягачи, скреперы, грейдеры, катки и др.; снегоочистители; самоходный горно-шахтный рельсовый транспорт. 4. Общая вибрация 2-й категории – это транспортно-технологическая вибрация, когда машина движется по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок. Источники: экскаваторы (в т. ч. роторные); промышленные и строительные краны; машины для загрузки печей в металлургии; горные комбайны; шахтные погрузчики, самоходные бурильные каретки; путевые машины, бетоноукладчики, напольный производственный транспорт. 5. Общая вибрация 3-й категории – это технологическая вибрация от стационарных машин или переходит на рабочие места, где нет источников вибрации. Источники: станки по обработке металла и древесины; кузнечно-прессовое оборудование; литейные машины; электрические машины; стационарные электрические и энергетические установки; насосные агрегаты и вентиляторы; оборудование для бурения; буровые станки; машины для животноводства, очистки и сортировки зерна (в т. ч. сушилки); оборудование промышленности стройматериалов (кроме бетоноукладчиков); установки химической и нефтехимической промышленности и др.

При этом общая вибрация 3-й категории по месту действия бывает:

• в постоянной рабочей зоне;
• на складах, в столовых, бытовых, дежурных и других производственных помещениях, где нет машин с вибрацией;
• в помещениях заводоуправления, конструкторских бюро, лабораторий, учебных пунктов, вычислительных центров, здравпунктов, конторских помещениях, рабочих комнатах и др. для персонала умственного труда.

Показатели вибрации

С научной точки зрения, санитарные нормы вибрации рабочих мест основаны на следующих показателях:

• корректированное виброускорение (aw, м с-2);
• корректированный уровень виброускорения (Law, дБ);
• эквивалентное виброускорение.

В результате оценку вибрации на рабочем месте проводят на основе сложных формул и соответствующих вычислений:

Измерение вибрации

Чтобы сделать правильное измерение вибрации на рабочем месте, применяют специальные методики, которые прошли аттестацию. При этом основной прибор – виброметр – должен отвечать 2-м условиям:

1. Соответствует требованиям ГОСТ ИСО 8041-2006 «Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений».

2. Оснащен октавными и третьоктавными фильтрами класса 1 по национальному стандарту РФ (ГОСТ Р 8.714-2010 (МЭК 61260:1995) «Фильтры полосовые октавные и на доли октавы. Технические требования и методы испытаний».

Нормы допустимой вибрации

Ниже в таблице показаны лимиты допустимой вибрации на рабочем месте.

Лимиты вибрации в рабочей зоне

Как видно, вибрацию, которая влияет на сотрудника, проверяют методом интегральной оценки по эквивалентному корректированному уровню виброускорения с учетом времени воздействия вибрации.

Учтите, что данные требования к вибрации на рабочих местах актуальны и для 40-часовой трудовой недели, и для сокращённого рабочего дня.

Нельзя работать при локальной вибрации с текущими среднеквадратичными уровнями, которые превышают нормы более чем на 12 дБ (в 4 раза) по интегральной оценке.

Кроме того, нельзя работать при общей вибрации с текущими среднеквадратичными уровнями выше норм на 24 дБ (в 8 раз) по интегральной оценке.

Лекция 10

ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ВИБРАЦИЯ

План лекции:

1. Классификация производственных вибраций.

2. Воздействие вибрации на здоровье человека.

3. Нормирование производственных вибраций.

4. Способы снижения производственно вибрации.

Классификация производственных вибраций

Вибрация – это малые механические колебания, возникающие в упругих телах под воздействием переменных сил. Все виды техники, имеющие движущиеся узлы, транспорт – создают механические колебания. Увеличение быстродействия и мощности техники привело к резкому повышению уровня вибрации.

Человек ощущает вибрацию в диапазоне от долей до 1000 Гц. Вибрация более высокой частоты воспринимается как тепловое ощущение

Воздействие вибрации на человека классифицируется:

По способу передачи вибрации на человека,

По направлению действия вибрации.

По временной характеристике вибрации.

По способу передачи колебаний на человека различают общую, передающуюся через опорные поверхности на все тело, и локальную, передающуюся на руки или ноги человека.

По направлению действия вибрации подразделяют в соответствии с направлением ортогональных осей координатX о, Y о,Z о для общей вибрации и X л, Y л, Z л для локальной вибрации.

По временной характеристике различают постоянную вибрацию (контролируемый параметр за время наблюдения изменяется не более чем в 2 раза) и непостоянную вибрацию.

Основные параметры вибрации: амплитуда колебания (м) – величина наибольшего отклонения колеблющейся точки от положения равновесия, период колебания (с) – время между двумя последовательно одинаковыми состояниями системы, частота (Гц), связанная с периодом известным соотношением, виброскорость (м/с), виброускорение (м­ 2 /с)

Воздействие вибрации на здоровье человека.

Общая вибрация более опасна, чем локальная, так как она вызывает сотрясение всего организма. Вначале появляются головные боли, нарушения сна, утомляемость. При длительном воздействии вибрации развивается вибрационная болезнь: нарушается деятельность нервной системы, сосудов, органов зрения, слуха, вестибулярного аппарата, возникают головокружение, сонливость, заболевания желудка (т.к. под действием вибрации усиливается выделение желудочного сока), идет разрушающее поражение суставов.

Особенно опасна общая вибрация при совпадении частот внешних воздействий с собственными частотами колебаний органов человека (явление резонанса), т.к. амплитуды колебаний резко возрастают и может быть механическое повреждение этих органов. Для органов брюшной полости и грудной клетки собственные частоты лежат в пределах 6-9 Гц, для головы – 25-30 Гц, для глаз – 60-90 Гц.

Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, вызванная нарушением нормальной деятельности вестибулярного аппарата.

Общей вибрации подвергаются машинисты электропоездов, водители землеройной и сельскохозяйственной техники, операторы насосных и компрессорных станций, энергетических установок.

Локальная вибрация вызывает ухудшение кровоснабжения рук и, как следствие, отложение солей, деформацию и снижение подвижности суставов. Более всего страдают кистевой, локтевой и плечевой суставы, но, кроме того, воздействие идет на весь организм: появляются боли в области сердца и пояснице. Локальной вибрации подвергаются работающие с ручным механизированным инструментом. При воздействии вибрации низкой частоты заболевание возникает через 8-10 лет, при воздействии высокочастотной вибрации (выше 125 Гц) – через 5 и менее лет.

Нормирование производственных вибраций

Различают гигиеническое и техническое нормирование вибраций. Гигиенические нормативы – ограничивают параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. Технические – ограничивают параметры вибрации не только с учетом указанных требований, но и исходя из достижимого на сегодняшний день для данного типа оборудования уровня вибрации.

Гигиенические нормативы вибрационной нагрузки на рабочих местах устанавливаются в ГОСТ 12.1.012-90 «ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования», санитарные нормы СН 2.2.4/2.1.8.556 – 96 «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий». Документы устанавливают классификацию вибраций, методы гигиенической оценки, нормируемые параметры и их допустимые значения, режимы труда лиц виброопасных профессий, требования к обеспечению вибробезопасности и к вибрационным характеристикам машин.

При гигиенической оценке вибраций нормируемыми параметрами являются средние квадратичные значения виброскорости или виброускорения. Но, поскольку абсолютные значения виброскорости изменяются в очень широких пределах, на практике используется логарифмический уровень виброскорости:

L v =20lg V/ V o (дБ)

где V- измеренное значение виброскорости, м/с,

V o =5 *10 -8 м/с – наименьшее значение виброскорости, которое начинает ощущать человек.

Спектр частот вибрации разбивается на октавные полосы со среднегеометрическими частотами:

Для общей вибрации 1,2,4,8,16, 31,5.63.

Для локальной 1,2,4,8,16, 31,5, 63,125,250,500,1000.

Вибрация, воздействующая на человека, нормируется отдельно в каждой октавной полосе отдельно для общей и локальной вибрации.

Общую вибрациюнормируется с учетом свойств источника ее возникновения и делится на категории:

Категория 1 -транспортная вибрация, воздействующая на опера­тора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспор­тных средств при их движении по местности, агрофону и дорогам, в том числе при их строительстве;

Категория 2 -транспортно-технологическая вибрация, воздейст­вующая на человека-оператора на рабочих местах машин с ограничен­ной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, про­мышленных площадок и горных выработок;

Нормируемыми параметрами вибрационной нагрузки являются средние квадратичные значения виброскорости и их логарифмические уровни для локальных вибраций в октавных полосах частот, для общей вибрации в октавных или треть октавных полосах

Гигиенические нормы вибраций по ГОСТ 10.1.012-90

Таблица 8.1.

Вид вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
						31,5
Общая транспортная:
вертикальная								-	-	-	-
горизонтальная								-	-	-	-
Транспортно-технологическая "								-	-	-	-
Технологическая	_							-	-	-	-
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию	_							-	-	-	-
В служебных помещениях, здравпунктах, конструкторских бюро, лабораториях								-	-	-	-
Локальная вибрация			-

Точки измерения вибрации для оценки состояния машин и механизмов выбираются на корпусах подшипников или других элементов конструкции, которые в максимальной степени реагируют на динамические силы и характеризуют общее вибрационное состояние машин.

ГОСТ Р ИСО 10816-1-97 регламентируется проведение измерений вибрации корпусов подшипников в трех взаимно перпендикулярных направлениях, проходящих через ось вращения: вертикальном, горизонтальном и осевом ( а). Измерение общего уровня вибрации в вертикальном направлении проводится в наивысшей точке корпуса ( б). Горизонтальная и осевая составляющие измеряются на уровне разъёма крышки подшипника или горизонтальной плоскости оси вращения ( в, г). Измерения, проведенные на защитных кожухах, металлоконструкциях не позволяют определить техническое состояние механизма из-за нелинейности свойств данных элементов.

(а)	(б)
(в)	(г)

а) на электрических машинах; б) в вертикальном направлении; в, г) на корпусе подшипника

Расстояние от места установки датчика до подшипника должно быть кратчайшим, без контактных поверхностей различных деталей на пути распространения колебаний. Место установки датчиков должно быть достаточно жёстким (нельзя устанавливать датчики на тонкостенном корпусе или кожухе). Необходимо использовать одни и те же точки и направления измерения при проведении мониторинга состояния. Повышению достоверности результатов измерений способствует использование в характерных точках приспособлений для быстрой фиксации датчиков в определенных направлениях.

Крепление вибрационных датчиков регламентируется ГОСТ Р ИСО 5348-99 и рекомендациями изготовителей датчиков. Для крепления преобразователей поверхность, на которую он крепится, должна быть очищена от краски и грязи, а при измерении вибрации в высокочастотном диапазоне – от лакокрасочных покрытий. Контрольные точки, в которых проводится измерение вибрации, оформляются так, чтобы обеспечить повторяемость при установке датчика. Место измерения отмечают краской, кернением, установкой промежуточных элементов.

Масса преобразователя должна быть меньше массы объекта более чем в 10 раз. В магнитной державке, для крепления датчика используют магниты с силой удержания на отрыв 50…70 Н; на сдвиг 15…20 Н. Не закрепленный преобразователь отрывается от поверхности при ускорении более 1g.

Измерения ударных импульсов проводятся непосредственно на корпусе подшипника. При свободном доступе к корпусу подшипника измерения выполняются с помощью датчика (индикаторного щупа) в контрольных точках, указанных на . Стрелками указано направление расположения датчика при измерении ударных импульсов.

1 – индикаторный щуп прибора; 2 – корпус подшипника; 3 – распространение волн напряжения; 4 – подшипник качения; 5 – зона измерения ударных импульсов

Перед измерением ударных импульсов необходимо изучить чертёж конструкции механизма и убедиться в правильности выбора мест измерения, исходя из условий распространения ударных импульсов. Поверхность в месте измерений должна быть ровной. Толстый слой краски, грязи, окалины следует удалить. Датчик устанавливается в районе эмиссионного окна под углом 90 0 к корпусу подшипника, допускаемый угол отклонения не более 5 0 . Усилие прижатия щупа к поверхности контрольной точки должно быть постоянным.

Выбор частотного диапазона и параметров измерения вибрации

В механических системах, частота возмущающей силы совпадает с частотой реакции системы на эту силу. Это позволяет идентифицировать источник вибрации. Поиск возможных повреждений проводится на заранее определенных частотах механических колебаний. Большинство повреждений имеют жёсткую связь с частотой вращения ротора механизма. Кроме того, информативные частоты могут быть связаны с частотами рабочего процесса, частотами элементов механизма и резонансными частотами деталей.

• нижний частотный диапазон должен включать 1/3…1/4 оборотной частоты;
• верхний частотный диапазон должен включать 3-ю гармонику информативной частоты контролируемого элемента, например, зубчатого зацепления;
• резонансные частоты деталей должны находиться внутри выбранного частотного диапазона.

Анализ общего уровня вибрации

Первый этап диагностирования механического оборудования обычно связан с измерением общего уровня вибрационных параметров. Для оценки технического состояния проводится измерение среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости в частотном диапазоне 10…1000 Гц (для частоты вращения меньше 600 об/мин используется диапазон 2…400 Гц). Для оценки состояния подшипников качения проводится измерение параметров виброускорения (пикового и СКЗ) в частотном диапазоне 10…5000 Гц. Низкочастотные колебания свободно распространяются по металлоконструкциям механизма. Высокочастотные колебания быстро затухают по мере удаления от источника колебаний, что позволяет локализовать место повреждения. Измерение в бесконечном количестве точек механизма ограничиваются измерениями в контрольных точках (подшипниковых узлах) в трех взаимноперпендикулярных направлениях: вертикальном, горизонтальном и осевом ().

Результаты измерения представляются в табличном виде () для последующего анализа, включающего несколько уровней.

Таблица 7 – Значения параметров вибрации для контрольных точек турбокомпрессора

Точка измерения	Среднеквадратичное значение виброскорости (мм/с), для направлений измерения, частотный диапазон 10…1000 Гц			Виброускорение аскз/апик, м/с 2 , частотный диапазон 10…5000 Гц
	вертикальное	горизонтальное	осевое
1	1,8	1,7	0,4	4,9/18,9
2	2,5	2,5	0,5	5,0/19,2
3	3,3	4,0	1,8	39,9/190,2
4	2,4	3,4	1,5	62,8/238,5

Первый уровень анализа – оценка технического состояния выполняется по максимальному значению виброскорости зафиксированному в контрольных точках. Допустимый уровень определяется из стандартного ряда значений по ГОСТ ИСО 10816-1-97 (0,28; 0,45; 0,71; 1,12; 1,8; 2,8; 4,5; 7,1; 11,2; 18,0; 28,0; 45,0). Увеличение значений в данной последовательности в среднем составляет 1,6. В основе данного ряда положено утверждение – увеличение вибрации в 2 раза не приводит к изменению технического состояния. В стандарте предполагается, что увеличение значений на два уровня приводит к изменению технического состояния (1,6 2 = 2,56). Следующее утверждение – увеличение вибрации в 10 раз приводит к изменению технического состояния от хорошего до аварийного. Отношение вибрации на холостом ходу и под нагрузкой не должно превышать 10-ти кратного увеличения.

Для определения допустимого значения используется минимальное значение виброскорости зафиксированное в режиме холостого хода. Предположим, что во время предварительного обследования на холостом ходу получено минимальное значение виброскорости 0,8 мм/с. Безусловно, в данном случае, должны соблюдаться аксиомы работоспособного состояния. Желательно, границы состояний определять для оборудования, вводимого в эксплуатацию. Принимая ближайшее большее значение, из стандартного ряда 1,12 мм/с как границу хорошего состояния, имеем следующие оценочные значения при работе под нагрузкой:1,12…2,8 мм/с – функционирование без ограничения сроков; 2,8…7,1 мм/с – функционирование в ограниченном периоде времени; свыше 7,1 мм/с – возможны повреждения механизма при работе под нагрузкой.

Длительная эксплуатация механизма возможна при значении виброскорости менее 4,5 мм/с, зафиксированной во время работы механизма под нагрузкой при номинальной частоте вращения приводного двигателя.

Для оценки состояния подшипников качения при частоте вращения до 3000 об/мин рекомендуется использовать следующие соотношения пикового и среднеквадратичного (СКЗ) значений виброускорения в частотном диапазоне 10…5000 Гц: 1) хорошее состояние – пиковое значение не превышает 10,0 м/с 2 ; 2) удовлетворительное состояние – СКЗ не превышает 10,0 м/с 2 ; 3) плохое состояние наступает при превышении 10,0 м/с 2 СКЗ; 4) если пиковое значение превышает 100,0 м/с 2 – состояние становится аварийным.

Второй уровень анализа – локализация точек имеющих максимальную вибрацию. В виброметрии принят тезис о том, что, чем меньше значения параметров вибрации, тем техническое состояние механизма лучше. Не более 5% возможных повреждений связано с повреждениями при низком уровне вибрации. В целом большие значения параметров указывают на большее воздействие разрушительных сил и позволяют локализовать место повреждения. Различают следующие варианты увеличения (более 20%) вибрации:

1) увеличение вибрации по всему механизму наиболее часто связано с повреждениями основания – рамы или фундамента;
2) одновременное увеличение вибрации в точках 1 и 2 или 3 и 4 () свидетельствует о повреждениях, связанных с ротором данного механизма – дисбалансом, изгибом;
3) увеличение вибрации в точках 2 и 3 () является признаком повреждений, потери компенсирующих возможностей соединительного элемента – муфты;
4) увеличение вибрации в локальных точках указывает на повреждения подшипникового узла.

Третий уровень анализа – предварительный диагноз возможных повреждений. Направление большего значения вибрации в контрольной точке с большими значениями наиболее точно определяет характер повреждения. При этом используются следующие правила и аксиомы:

1) значения виброскорости в осевом направлении должны быть минимальны для роторных механизмов, возможная причина увеличения виброскорости в осевом направлении – изгиб ротора, несоосность валов;
2) значения виброскорости в горизонтальном направлении должны быть максимальны и обычно превышают на 20% значения в вертикальном направлении;
3) увеличение виброскорости в вертикальном направлении – признак повышенной податливости основания механизма, ослабление резьбовых соединений;
4) одновременное увеличение виброскорости в вертикальном и горизонтальном направлении указывает на дисбаланс ротора;
5) увеличение виброскорости в одном из направлений – ослабление резьбовых соединений, трещины в элементах корпуса или фундаменте механизма.

При измерении виброускорения достаточны измерения в радиальном направлении – вертикальном и горизонтальном. Желательно, проводить измерения в районе эмиссионного окна – зоны распространения механических колебаний от источника повреждения. Эмиссионное окно неподвижно при местной нагрузке и вращается, если нагрузка имеет циркуляционный характер. Увеличенное значение виброускорения наиболее часто возникает при повреждениях подшипников качения.

Измерения вибрации проводятся для каждого подшипникового узла, поэтому граф причинно-следственных связей () показывает зависимость между увеличением вибрации в определенном направлении и возможными повреждениями подшипников.

При измерении общего уровня вибрации рекомендуется проведений измерений виброскорости по контуру рамы, подшипниковой опоры в продольном или поперечном сечении (). Значения отношения вибрации опоры и фундамента определяющие состояние резьбовых соединений и фундамента:

• около 2,0 – хорошо;
• 1,4…1,7 – неустойчивый фундамент;
• 2,5…3,0 – ослабление резьбовых креплений.

Виброскорость в вертикальном направлении на фундаменте не должна превышать 1,0 мм/с.

Анализ ударных импульсов

Назначение метода ударных импульсов – определение состояния подшипников качения и качества смазки. Приборы для измерения ударных импульсов в некоторых случаях можно использовать для определения мест утечек воздуха или газа в арматуре трубопроводов.

Метод ударных импульсов впервые разработан фирмой «SPM Instrument» и основан на измерении и регистрации механических ударных волн, вызванных столкновением двух тел. Ускорение частиц материала в точке удара, вызывает волну сжатия, в виде ультразвуковых колебаний распространяющуюся во всех направлениях. Ускорение частиц материала в начальной фазе удара зависит только от скорости столкновения и не зависит от соотношения размеров тел.

Для измерения ударных импульсов используется пьезоэлектрический датчик, на который не оказывает влияние вибрации в низко- и среднечастотном диапазоне. Датчик механически и электрически настроен на частоту в 28…32 кГц. Вызванная механическим ударом фронтальная волна возбуждает затухающие колебания в пьезоэлектрическом датчике.

Пиковое значение амплитуды этого затухающего колебания прямо пропорционально скорости удара. Затухающий переходный процесс имеет постоянную величину затухания для данного состояния. Изменение и анализ затухающего переходного процесса позволяют оценить степень повреждения и состояние подшипника качения ().

Причины повышения ударных импульсов

1. Загрязнение смазки подшипника во время монтажа, во время хранения, в процессе эксплуатации.
2. Ухудшение эксплуатационных свойств смазочного материала в процессе эксплуатации приводящее к несоответствию применяемой смазки условиям работы подшипника.
3. Вибрация механизма, создающая повышенную нагрузку на подшипник. Ударные импульсы не реагируют на вибрацию, отражают ухудшение условий работы подшипника.
4. Отклонение геометрии деталей подшипника от заданной, в результате неудовлетворительного монтажа подшипника.
5. Неудовлетворительная центровка валов.
6. Повышенный зазор в подшипнике.
7. Ослабление посадки подшипника.
8. Ударные воздействия на подшипник, возникающие в результате работы зубчатого зацепления, соударений деталей.
9. Неисправности электромагнитной природы электрических машин.
10. Кавитация перекачиваемой среды в насосе, при которой в результате захлопывания газовых каверн в перекачиваемой среде непосредственно создаются ударные волны.
11. Вибрацией подсоединенных трубопроводов или арматуры, связанной с нестабильностью потока перекачиваемой среды.
12. Повреждение подшипника.

Контроль состояния подшипников качения методом ударных импульсов

На поверхности беговых дорожек подшипников всегда имеются неровности. При работе подшипника происходят механические удары и возникают ударные импульсы. Значение ударных импульсов зависит от состояния, поверхностей качения и окружной скорости. Ударные импульсы, генерируемые подшипником качения, увеличивается в 1000 раз, начиная от начала эксплуатации и заканчивая моментом, предшествующим замене. Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы.

Для измерения таких больших величин применяется логарифмическая шкала. Увеличение уровня колебаний на 6 дБ соответствует увеличению в 2,0 раза; на 8,7 дБ – увеличению в 2,72 раза; на 10 дБ – увеличению в 3,16 раза; на 20 дБ – увеличению в 10 раз; на 40 дБ – увеличению в 100 раз; на 60 дБ – увеличению в 1000 раз.

Испытания показали, что даже новый и смазанный подшипник генерирует ударные импульсы. Значение этого начального удара выражается как dBi (dBi ‑ исходный уровень). По мере износа подшипника увеличивается значение dBa (величина общего ударного импульса).

Нормированное значение dBn для подшипника можно выразить как

dBn = dBa – dBi .

На приведена зависимость между dBn и ресурсом работы подшипника.

Шкала dBn разделена на три зоны (категории состояния подшипника): dBn < 20 дБ ‑ хорошее состояние; dBn = 20…40 дБ ‑ удовлетворительное состояние; dBn > 40 дБ ‑ неудовлетворительное состояние.

Определение состояния подшипника

Техническое состояние подшипника определяется по уровню и соотношению измеренных величин dB n и dB i . dB n – максимальное значение нормированного сигнала. dB i – пороговое значение нормированного сигнала – фон подшипника. Значение нормируемого сигнала определяется диаметром и частотой вращения контролируемого подшипника. Эти данные вносятся в прибор перед проведением измерений.

Во время работы подшипника пиковые удары различаются не только по амплитуде, но и по частоте. На приведены примеры оценки состояния подшипника и условий эксплуатации (монтаж, посадка, центровка, смазка) на основе соотношения амплитуды удара и частоты (количество ударов в минуту).

1. В хорошем подшипнике удары возникают в основном от качения шариков по неровностям беговой дорожки подшипника и создают нормальный уровень фона с низким значением амплитуды ударов (dB i < 10), на котором имеются случайные удары с амплитудой dB n < 20 дБ.
2. При появлении повреждений на беговой дорожке или телах качения на общем фоне возникают пиковые значения ударов с большой амплитудой dB n > 40 дБ. Удары возникают беспорядочно. Значения фона лежат в пределах dB i < 20 дБ. При сильном повреждении подшипника возможно увеличение фона. Как правило, наблюдается большая разница dB n и dB i .
3. При отсутствии смазки, слишком плотной или слабой посадке подшипника увеличивается фон подшипника (dB i > 10), даже если подшипник не имеет повреждений на беговых дорожках. Амплитуда пиковых ударов и фона относительно близки (dВ n = 30 дБ, dB i = 20 дБ).
4. При кавитации насосов уровни фона характеризуются высоким значением амплитуды. Измерение проводится на корпусе насоса. При этом следует иметь в виду, что криволинейные поверхности демпфируют ударные импульсы от кавитации. Разница пиковых значений и фона весьма мала (например, dB n = 38дБ, dB i = 30 дБ).
5. Механическое касание вблизи подшипника между вращающейся и неподвижной частями механизма вызывает ритмичные (повторяющиеся) ударные всплески пиковых значений.
6. Если подшипник подвергается ударной нагрузке, например, от хода поршня в компрессоре, ударные импульсы будут повторяющимися по отношению к рабочему циклу машины, поэтому общий фон (dB i ) и пиковые амплитуды (dB n ) самого подшипника легко определяются.

Вопросы для самостоятельного контроля

1. Где необходимо расположить контрольный точки для измерения параметов вибрации?
2. Какой стандарт регламентирует проведение измерений вибрации?
3. Где нельзя располагать контрольные точки для измерения вибрации?
4. Для проведения измерений ударных импульсов какие должны быть соблюдены требования?
5. Какие существуют требования при выборе частотного диапазона и параметров измерения вибрации?

Причиной возбуждения вибраций являются возникающие при работе машины неуравновешенные силовые воздействия. Их источниками в компрессорной установке являются: некачественная балансировка роторов, износ подшипников, неравномерность газового потока.

Диапазон вибрационной чувствительности человека от 1 до 12000Гц с наибольшей чувствительностью от 200 до 250 Гц.

Нормы вибрации определены в СНиП 2.2.4/2.1.8.566-96 “Вибрация. Общие требование безопасности”. Допустимый уровень вибрации на рабочем месте оператора составляет 0,2 дБ. Среднее квадратичное значение виброскорости не более 2 мм/с.

Оценку вибробезопасности машины производят на основе контроля ее вибрационной характеристики. Нормируемыми параметрами вибрационной характеристики являются среднеквадратичное значение виброскорости или соответствующий логарифмический уровень (дБ) и уровень виброускорения (дБ) - для локальной вибрации в октавной полосе частот, а для общей вибрации в октавной или третьоктавной полосе.

Для того, чтобы воздействие вибрации не ухудшало самочувствие работающего и не привело к появлению виброболезни, необходимо соблюдать предельно допустимый уровень вибрации (ПДУ). ПДУ - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Соблюдение ПДУ вибрации не исключает нарушение здоровья у сверхчувствительных людей.

Для уменьшения вибрации в конструкции компрессорной установки предусмотрены следующие детали и работы:

Динамическая балансировка роторов во всем рабочем диапазоне на стенде с вакуумной камерой;

Применение подшипников АМП;

Применение вибродемпфирования.

Бороться с вибрацией можно как в источнике ее возникновения, так и по пути распространения. Чтобы уменьшить колебания в самой машине необходимо применять материалы, имеющие большое внутреннее сопротивление. Для борьбы с вибрацией по ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования», установка помещается на блочный фундамент, который не должен быть связан с фундаментом помещения. Масса фундамента под компрессор подбирается таким образом, чтобы амплитуда колебаний подошвы фундамента не превышала 0,1-0,2 мм, что соответствует допустимой норме по “Нормы вибрации. Общие требования”.

Для защиты человека от вибрации необходимо ограничить параметры вибрации рабочих мест и поверхности контакта с руками работающих, исходя из физиологических требований, исключающих возможность возникновения вибрационной болезни. За это отвечают гигиенические нормы вибрации, которые установлены для длительности рабочей смены 8 часов.

Нормируемые параметры:

Среднеквадратичное значение виброскорости или соответствующий логарифмический уровень - , определяемый по формуле:

где - пороговое значение скорости.

Уровень виброускорения - , определяемый по формуле:

где - пороговое значение ускорения.

Значения скорости и ускорения определяются по формулам:

где а – перемещение, м, f – частота вибрации:

где - рабочая частота вращения ротора.

Установлены гигиенические нормы (уровень виброскорости) технологической вибрации, которая возникает при работе в производственном помещении с источниками вибраций (категория – 3, технический тип – а) (при работе стационарных машин) в октавном диапазоне со среднегеометрическим значением частоты – 1000 Гц не должны превышать 109 дБ. Такое высокое допускаемое значение уровня виброскорости выбрано, поскольку установка расположена в подземном бункере, куда персонал заходит несколько раз в год для тех. обслуживания установки.

Причины, вызывающие появление шума при эксплуатации компрессорной установки:

Течение газа в проточной части компрессора вызывает аэродинамический шум, который возникает вследствие неоднородности потока и образования вихрей;

Течение газа в патрубках компрессора, трубопроводах;

Вращающиеся лопатки рабочих колес и другие вращающиеся части.

По характеру шум широкополосный с непрерывным спектром шириной более одной октавы.

По временным характеристикам постоянный уровень звука, который за смену изменяется не более, чем на 5 дБ при измерениях на временной характеристике «медленно» шумомера по ГОСТ 17187-81 "Шумомеры. Общие технические требования и методы испытаний".

Шум не должен превышать своих предельных норм. Нормы устанавливают ПДУ звукового давления в октавных полосах, а также уровни звука в зависимости от:

1. вида работы;

2. длительности воздействия шума за смену;

3. характера спектра шума.

Предельно допустимый уровень шума (ПДУ) - это уровень фактора, который при ежедневной (кроме выходных дней) работе, но не более 40 часов в неделю в течение всего рабочего стажа, не должен вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.