厂房抗震检测:用精准的仪器与客户需求同频共

时间:2018-02-06 09:40


  随着工业4.0时代的到来,工业厂房建设快速的发展,其中,“智能工厂”、“智能生产”、“智能物流”日渐成为工业发展的主流。在日常生产管理中,为交流沟通方便,厂房往往建成集办公、科研、生产于一体的综合楼。那么,伴着设备昼夜运行,其运转的引起噪声和楼板的振动,对厂房的寿命和使用过程中的安全性也越来越受到业内关注,近些年来,工业厂房办公的舒适度和结构安全问题引起了有关主管部门的高度重视,如产能扩大,在原有的楼板上再增加相同的生产设备,正常运行时对楼板产生的振动对厂房结构的安全性是否产生影响;厂房傍边新修地铁或马路,正常运行时对厂房结构的安全性是否产生影响;在厂房地面上添置一台精密的试验设备,当前的地面的振幅及频率是否满足该精密设备的安装条件要求等。

  一.振动检测:各类振动的现场实测,分析振动幅值及频谱。

  1.1现场振动检测的测试依据

  l GB 50868-2013《建筑工程容许振动标准》

  l GB 10070-88《城市区域环境振动标准》

  l GB 10071-88《城市区域环境振动测量方法》

  l JBJ 16-2000 J61-2000《机械工业环境保护设计规范》

  l GB/T 50355-2005《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》

  l GB/T 1344.1-2007/ISO2631-1:1997《机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第1部分:一般要求》

  l GB 3096-2008《声环境质量标准》

  l GB/T 1344.2-2008/ISO2631-1:2003《机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第2部分:建筑物内的振动(1Hz~80Hz)》

  l GB/T 14124-2009/ISO 4866:1990《机械振动与冲击建筑物的振动振动测量及其对建筑物影响的评价指南》

  l GB/T 14125-2008/ISO 8569:1996《机械振动与冲击振动与冲击对建筑物内敏感设备影响的测量和评价》

  1.2高精准的振动测试设备

  现场所采用的仪器设备主要为是高灵敏度的传感器和高性能的采集分析设备,具体性能参数如下所示:

  (1)高灵敏度压电式加速度传感器I型

  性能指标如下:

  l 灵敏度: 49.67V/g

  l 量程:±0.1g

  l 频率范围:0.05-500Hz

  l 分辨率:0.0000002g

  l 线性:≤1%

  l 横向灵敏度:≤5% 典型值:≤3%

  l 输出偏压:8-12VDC

  l 定电流:2-20mA,典型值:4mA

  l 输出阻抗:<150Ω

  l 激励电压:18-30VDC 典型值:24VDC

  (2)高灵敏度压电式加速度传感器II型

  l 性能指标如下:

  l 灵敏度: 16.89V/g

  l 量程:±0.3g

  l 频率范围:0.03-200Hz

  l 线性:≤1%

  l 横向灵敏度:≤5% 典型值:≤3%

  l 输出偏压:8-12VDC

  l 定电流:2-20mA,典型值:2mA

  l 输出阻抗:<150Ω

  l 激励电压:24VDC

  (3)数据采集和分析仪

  采用我司自主研发的SVSA数据采集仪和数据采集与分析系统,其性能指标如下:

  采集仪I型:

  l 16通道输入;

  l 高达100kHz的采样频率;

  l 16bit高精度A/D转换;

  l 96dB的动态范围;

  l 大容量数据储存,存储空间仅受微机硬盘限制。

  采集仪II型:

  l 4通道输入;

  l 高达 100kHz 的采样频率;

  l 16bit 高精度A/D 转换;

  l 96dB 的动态范围;

  l 大容量数据储存,仅受微机硬盘限制。

  1.3 现场数据采集

  根据工业厂房测试依据的测量建议,确定厂房的振动测试内容,同时基于业主提出的技术要求,主要的测试内容如下:(1)厂房工作区域参考点水平向及竖向加速度测试;(2)不同工况下厂房设备的振动特性、工作时间等记录等。得出各点的振动幅值及频谱曲线。

  二.振源识别:根据测试结果,分析各类振动现象的原因。

  根据测试依据以及业主的测试需求,数据分析处理主要分为如下三个步骤:“数据预处理-数据分析-数据评估”,分析出振动的原因。

  2.1数据预处理—滤波降噪

  首先,在抗震检测信号传输的所有中间环节中,任何电流的存在都会产生热噪声及其他噪声,产生信号的传感器和处理信号的仪器设备都能将这些噪声引入信号之中;其次,由于传感器处于常处于恶劣的外部环境中,厂房的振动设备或来往车辆多,干扰源类型多而复杂,如交流电源及其谐波干扰,雷电、无线电等的射频干扰、电台电视台的信号干扰等等。因此,对原始测试数据需要进行去除噪声预处理。

  2.2 数据分析

  数据分析方法有如下三种:

  1) 概率统计分析

  运用SVSA振动信号采集分析系统,在时域分析菜单栏中,选取概率统计分析,可获得设定时段内的最大值、最小值、均值、方差和标准差等。

  2) 频域分析

  运用SVSA振动信号采集分析系统,对采集得到的数据作各种频谱分析(幅值谱分析、自功率谱分析、互功率谱分析、传递函数、相干函数)等,基于以上分析结果获得振动信号的频谱特点,继而获得结构的关键振动特性。

  3) 时频域分析

  运用SVSA振动信号采集分析系统,通过时频域积分,获得测点各方向的速度和振幅结果,并通过先进的时频域分析手段,获得结构量测信号的时频域特性。

  2.3 测试与评价成果

  1)现场实测振动加速度时程和频谱数据以及规范要求的1/3倍频程水平向振级、铅垂向振级以及分频最大振级。

  2)振动速度峰值和1/3倍频程振动速度曲线。

  3)对办公楼振动相关指标进行综合评价并与规范限值进行对比,包括振动对结构安全性的影响、振源的振源方向、位置、持续时间和频谱特性等。

  三.振动控制:根据振动原因提供针对性解决方案

  3.1现场实测振动加速度时程和频谱数据以及规范要求的1/3倍频程水平向振级、铅垂向振级、分频最大振级以及竖向四次方振动剂量值。

  3.2振动速度峰值和1/3倍频程振动速度曲线。

  3.3对工厂振动相关指标进行综合评价并与规范限值进行对比,包括振动对结构安全性的影响、振源的振源方向、位置、持续时间和频谱特性等,并针对具体情况提出可行的减振分析方案,提供给业主参考。

  上海厂房检测站在多年从事工程检测的经验中得出:工业厂房使用环境往往比较特殊,厂房内生产设备正常生产时,产生的频率与厂房结构的自振频率相同就容易形成共振,即常说的“同频共振”。若厂房长期该种振动作用下,其混凝土结构会产生徐变影响到混凝土耐久性,从而引发厂房结构的安全性问题。因此,工业厂房的振动测试就像医生拿着听诊器在检测厂房的“脉搏”一样,起到监测把脉的作用,对症下药选择正确的解决方案,确保振动对厂房的结构是安全的。