Виброизмерения для высокоточного оборудования
Выполнение натурных виброизмерений (замеров вибрации) для определения возможности эксплуатации высокоточного оборудования
Существенной проблемой современного строительства является возведение объектов, используемых для установки современного высокоточного оборудования. К таким устройствам, предъявляющим повышенные требования к уровням вибрации, относятся электронные микроскопы, туннельные микроскопы, безэховые камеры, оборудование для манипуляции нанообъектами, гексаподы для претензиционного позиционирования оптоволокна, 3-D принтеры и другое высокоточное оборудование. Особенностью текущей ситуации является необходимость максимального использования имеющейся строительной инфраструктуры, её расположенность в зоне активного движения как автомобильного, так и рельсового транспорта, что вносит свои дополнительные требования к прогнозируемым уровням вибрации фундаментов высокоточного оборудования. В этой связи остро встает вопрос о о необходимости решения целого комплекса задач: выполнение виброизмерений, позволяющих максимально точно охарактеризовать ожидаемый вибрационный фон, а также проектирования систем виброгашения, позволяющих максимально снизить уровни внешних вибрационных воздействий до допустимых значений, приемлемых с точки зрения возможности эксплуатации высокоточного оборудования.
Как известно, допустимые уровни вибрации, при которых возможна нормативная работа виброчувствительного оборудования выражается с использованием так называемых вибрационных критериев. Внешний вид графиков которых представлен на нижеследующем рисунке.
Рис. 1 Графики вибрационных критериев (отдельно выделены VC-D и VC-F критерии)
Фактически вибрационные критерии регламентируют предельно допустимые величины виброскорости в отдельных 1/3-октавных полосах частот. Наиболее мягкие требования предъявляются вибрационным критерием VC-A, для которого предельно допустимые значения виброскорости достигают 50 мкм/с (в 1/3 октавных полосах частот от 8 до 80 Гц). Данные требования в некоторых случаях еще могут быть удовлетворены в некоторых частях крупного мегаполиса при наличии достаточной удаленнсти от транспортной инфраструктуры и внутренних источников вибрации, размещенных внутри строительного объекта. Выполнение вибрационного критерия VC-F, для которого предельно допустимые значения виброскорости достигают 1,56 мкм/с в 1/3 октавных полосах частот с 8 до 80 Гц чаще всего требуют применения особых средств гашения вибрации: виброгасящих столов, пневматичеких виброизоляторов, опор квазинулевой жесткости, либо подвесных систем.
Важным моментом при оценке выполнимости требований вибрационных критериев, обычно приводимых в документации к элементам высокоточного оборудования является оценка числа возможных нарушений выполнения данного вибрационного критерия за данный период проведения виброизмерений. Так, например, рассматривая следующий график, на котором изображены графики виброускорений в 1/3 октавных полосах частот видно, что некое внешнее воздействие повторяется с определенной периодичностью, перемежаясь с участками относительного «затишья» в вибрационном воздействии.
Рис. 2 Графики виброускорений в 1/3 октавных полосах частот
В этой связи весьма важно провести статистичекий анализ полученного сигнала, сравнив предельные значения уровней виброскорости с предельно допустимыми значениями, соотвествующими данному вибрационному критерию.
Рис. 3 Сравнение результатов замеров уровней виброскоростей с вибрационными критериями VC-D и VC-F.
Данный анализ можно дополнить построением % распределений значений виброскоростей по отношению к предельно допустимым значениям по ряду исследуемых вибрационных критериев, определив, таким образом, в процентах число реализаций вибрационного воздействия, превышающих допустимые значения.
Рис. 4 Распределение в % значений виброскорости по сравнению к предельно допустимым значениям по вибрационным критериями VC-D и VC-F (на примере 1/3 октавной полосы 12,5 Гц).
На основе полученных результатов уже возможно производить проектирование систем виброизоляции высокоточного оборудования, либо осуществлять подбор присутствующих на рынке систем пассивной, либо активной виброзащиты.