Мониторинг уровня вибрации несущих элементов сооружения
Подсистема СМИК
Прогнозирование вибрации и структурного шума жилых и офисных зданий в городах с плотной застройкой осуществляется посредством измерения вибрации на грунте строительной площадки, расчета нормируемых параметров вибрации и уровней структурного шума в помещениях с учетом передачи вибрации на фундамент здания, резонансов плит перекрытий и излучения звука ограждающими поверхностями помещений (стены, потолок, пол) с рассчитанными на них уровнями виброскорости.
К основным источникам структурного шума, наиболее часто встречающиеся на практике, можно отнести:
- установленные на технических этажах или в чердачных помещениях зданий вентиляторы, насосные установки, крышные котельные, которые передают колебания по несущим конструкциям;
- жёстко прикреплённые к перекрытиям зданий трубопроводы систем отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВК);
- архитектурные элементы зданий, вызывающие вибрацию вследствие раскачки под воздействием ветрового потока (например, шпили, крышные антенны);
- лифтовое и погрузочное оборудование;
- вибрации, вызванные движением поездов метрополитена и т.д.
Подсистема СМИК «Мониоринг уровня вибрации» предназначена для своевременного выявления изменений амплитуд вибрации несущих элементов зданий (объектов), которые могут повлечь за собой перевод объекта в ограниченно работоспособное или аварийное состояние.
В подсистеме могут быть задействованы как сейсмографы ZET 7152-N VER.3, так и цифровые датчики: ZET 7052-N или ZET 7152-N, либо ZET 7056 или ZET 7156. Датчики задействованные в подсистеме «Мониторинг уровняя вибрации» могут быть использованы одновременно и в подсистеме «Мониторинг собственной частоты колебаний и логарифмического декремента затуханий».
Аппаратная часть подсистемы может быть выполнена в двух возможных вариантах проводного интерфейса:
- стандарта RS-485 с поддержкой открытого протокола Modbus RTU, что позволит без труда интергировать подсистему в существующую сторонюю систему мониторинга на шине Modbus;
- стандарта CAN с закрытым уникальным протоколом, разработанным ZETLAB; преимуществом использования данного стандарта является возможность осуществления бездемонтажной поверки датчиков в составе системы, скорость передачи данных и непрерывная проверка качества данных.
А также есть поддержка беспроводных интерфейсов связи по протоколам:
- LoRaWAN — сбор данных с датчиков осуществляется по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485 с последующей их передачей по беспроводному протоколу LoRaWAN, работающему поверх технологии модуляции LoRa;
- NB-IoT — сбор данных с датчиков осуществляется по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485 с последующей их передачей на сервер через NB-IoT сеть.
Основные характеристики
Характеристики
| Контролируемый параметр | Виброускорение/виброскорсть | Виброускорение | Виброскорость | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Тип модуля/цифрового датчика | ZET 7152-N VER.3 | ZET 7052‑N | ZET 7152‑N | ZET 7056 | ZET 7156 | |||
| Протокол/интерфейс | CAN | Modbus RTU/RS-485 | CAN | Modbus RTU/RS-485 | CAN | |||
| Единицы измерения | м/c2 | м/c 2 | мм/с | м/c2 | м/c 2 | мм/с | ||
| Диапазон измерений | -20…+20 | 0,0015…5 | -20…+20 | 0,0015…5 | ||||
| Минимально регистрируемое изменение | 0,01 | 0,003 | 0,01 | 0,003 | ||||
| Минимальный уровень ALARM | 0,05 | 0,01 | 0,05 | 0,01 | ||||
Для каждого из контролируемых элементов конструкции расчетным путем должны быть получены значения предельно допустимых амплитуд колебаний.
Предельные значения виброускорений следует рассчитывать в соответствии с нормативными документами и научными исследованиями:
- СН 2.2.4-2.1.8.566-96 Производственная вибрация. Вибрация в помещениях жилых и общественных зданий.
- ГОСТ Р 52892–2007 Вибрация зданий. Измерение вибрации и оценка ее воздействия на конструкцию.
- Инструкция по расчету промышленных зданий и сооружений на динамические нагрузки /Центральный научно-исследовательский институт строительных конструкций ми В.А.Кучеренко Госстроя СССР, Москва 1970.
- Методы вибрационного и тензометрического диагностирования состояния несущих конструкций и грунтовых оснований специальных сооружений при воздействии динамических нагрузок / П.А.Козин, Ш.Ш.Исхаков и др. // Сб. науч. труд. «Предотвращение аварий зданий и сооружений» №9, 2010г.
- Вибрационная тестово-функциональная диагностика состояния строительных конструкций при мониторинге зданий и сооружений для предупреждения чрезвычайных ситуаций / Ш.Ш.Исхаков // монография — СПб, ВКА, 2011.
Для каждого измерительного канала подсистемы «Мониторинг уровня вибрации» (на основе рассчитанных предельных значений амплитуд вибрации) назначаются пороговые уровни для сигналов «Предупреждение» и «Опасность». Значения пороговых уровней для сигналов «Предупреждение» рекомендуется устанавливать на уровне 0.6 от рассчитанных предельных значений, а значения пороговых уровней для сигналов «Опасность» — на уровне 0.9.
В процессе работы (в непрерывном автоматическом режиме) СМИК сравнивает значения регистрируемые на измерительных каналах цифровых датчиков подсистемы «Мониторинг уровня вибрации» с установленными пороговыми значениями для предупредительного и предаварийного уровней и в случае детектирования превышений пороговых значений формирует соответствующие сигналы «Предупреждение» либо «Опасность» и заносит их в Журнал событий.
