Похожие публикации

Инструкция о предоставлении документов для прохождения пко и допуска к участию в конкурсе I
Инструкция
1.1. Предварительный квалификационный отбор основан на проверке соответствия показателей претендента требованиям заказчика, касающихся общего и специа...полностью>>

Способ визуализации кровотока в области рук, основанный на анализе динамических термограмм
Документ
При тепловизионном исследовании конечностей регистрируются колебания температуры даже в состоянии покоя. Основной причиной таких колебаний является из...полностью>>

Администрация города кемерово постановление (1)
Документ
В соответствии со статьей 17 Федерального закона Российской Федерации от 06.10.2003 № 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного самоуправления в...полностью>>

Темы О. Н. Фесенко «Я хочу в школу». Л. В. Суслова
Документ
И.О воспитателя темы О.Н.Фесенко «Я хочу в школу». Л.В.Суслова «Основы наук и элементарное техническое моделирование» (для дошкольников)....полностью>>



Разработка способа диагностического контроля технического состояния судовых насосов

УДК 621.311.25.002.5.019

Свиридов В.И.

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СУДОВЫХ НАСОСОВ

В статье приводится разработанный способ вибродиагностирования судовых насосов, основанный на измерении и сравнении уровней спектральных составляющих вибрации, измеренных на одной и той же частоте, но в разных направлениях. Если результат сравнения не превышает установленной величины LHi  6 дБ (не более чем в два раза), то судовой насос в исправном состоянии.

Постановка проблемы и ее связь с научно-техническими задачами. Техническое диагностирование, являясь одним из важнейших направлений в повышении эффективности и качества эксплуатации судовых насосов, увеличивает межремонтную наработку, своевременно предотвращает отказы и соответственно сокращает затраты труда и средств на их техническое обслуживание и ремонт.

Анализ литературы. Вибрационная диагностика, основанная на измерении и анализе параметров сигнала вибрации, является одним из самых эффективных методов технической диагностики судовых насосов (СН). Под СН в статье подразумеваются насосы центробежного типа с электроприводом. В качестве электропривода судовых насосов, как правило, используются электрические машины (ЭМ) в основном асинхронные двигатели (АД).

Анализ научных трудов [1-6] показал, что проведение диагностирования различных машин и механизмов, в частности СН, в эксплуатационых условиях по их вибрационным характеристикам (ВХ) является сложной задачей, для решения которой требуются нормы вибраций, которые жестко привязаны к конкретным режимам работы СН и поэтому не всегда возможно их использовать.

Цель исследований – упростить и повысить эффективность диагностирования СН по их ВХ. Научная новизна исследования заключается в том, что предлагается способ вибродиагностирования СН, который позволяет упростить процесс постановки диагноза по результатам анализа их ВХ и не требует норм и ретроспективных данных по ВХ.

Основная часть. Был проведен эксперимент в стендовых условиях и на 20 насосных агрегатах в эксплуатационных условиях с целью измерения и анализа их ВХ в реперных точках, в различных направлениях и режимах работы, при исправном и неисправном техническом состоянии. В результате получены данные, которые показаны на рисунке 1.

На рисунке 1 представлена ВХ электропривода (ЭМ) СН, измеренная в одной и той же реперной точке, в 1/3 – октавных полосах частот, по параметру виброускорения в децибелах (дБ), в диапазоне частот от 5 Гц до 10000 Гц, в двух направлениях: ВХ №1 – радиальная составляющая вибрации LR; ВХ №2 – тангенциальная составляющая вибрации LT.

Как видно из рисунка 1, по ВХ №1 и ВХ №2 трудно поставить диагноз при отсутствии норм вибрации ЭМ в реперных точках, и осуществить идентификацию частот вибрации для определения вида и места дефекта или неисправности.

Для проведения идентификации частот вибрации необходимо иметь на каждую ЭМ базу данных: частота вращения ротора, количество и типы подшипников, их типоразмеры, количество щеток и коллекторных колец и т.д. В судовых условиях не всегда возможно иметь эти данные. Поэтому при проведении вибродиагностирования целесообразно использовать подход по автоматической идентификации частот вибрации [ 2 ].

Рис.1.Вибрационная характеристика асинхронного двигателя:

1 – радиальная составляющая вибрации (LR)

2 – тангенциальная составляющая вибрации (LT).

Сложность диагностирования объясняется еще и тем что, даже при наличии норм вибрации судовых насосов, трудно обеспечить нормированный режим работы СН (режима при котором нормируются ВХ) при проведении вибродиагностирования. Также, в судовых условиях наблюдается флуктуация ВХ судовых насосов которая вызвана изменением многих эксплуатационных факторов: нагрузкой, температурой, качеством питающей сети и др.

В работе учтено, что при проектировании СН конструктор предпринимает все возможное, чтобы ВХ были в пределах действующих норм или чтобы их уровни были минимально возможными. Таким образом, в идеальном случае, можно предположить, что и уровни спектральных составляющих вибрации СН, измеренные в разных направлениях будут сопоставимы или незначительно отличаться на некоторых частотах на L. Это предположение было проверено на многочисленных асинхронных двигателях (АД) разного исполнения, а также на различных СН путем измерения их ВХ в разных направлениях.

Результатом исследований является предлагаемый способ вибродиагностирования, заключающийся в том, что измеряются уровни вибрации СН в различных направлениях и потом сравниваются. Если в результате сравнения уровни вибрации сопоставимы и не отличаются друг от друга более чем на норму - L, то судовой насос считается в исправном состоянии. Если нет, то СН имеет дефект или неисправность. Зная частоты, где различие уровней вибрации значительное, определяют вид дефекта или место неисправности.

Необходимо отметить, что при определении пороговых значений диагностических параметров (ДПА) для каждого конкретного СН определяют начальный порог Lнi, который характеризует ее исправное функционирование, тогда предельный порог, характеризующий появление развитого дефекта и его предельную допустимую величину, как показывает опыт эксплуатации, будет равен L нi + 6 дБ.

В качестве примера проведем диагностирование с использованием предложенного метода на рисунке 2.

10 25 50 100 200 400 800 1600 3150 6300 Гц

Рис.2. Вибрационная характеристика АД:

3 - L = | LR - LT |  6 дБ при исправном техническом состоянии; 4 - L = | LR - LT |  6 дБ при неисправном техническом состоянии.

ВХ №3 построена как L = | LR - LT |. Мы видим, что L 6 дБ на всех фильтрах анализа ВХ. Таким образом, даже не зная тактико-технических данных электорической машины и не проводя идентификацию частот вибрации, мы можем сделать вывод (поставить диагноз), что ЭМ находится в исправном техническом состоянии.

ВХ №4, измеренная в той же реперной точке при неисправном техническом состоянии ЭМ. В данном случае L 6 дБ на фильтрах анализа 25 Гц и 100 Гц. Учитывая, что частота вращения ротора ЭМ равна 25 Гц, можно сделать вывод, что наблюдается дисбаланс ротора и необходимо произвести подбалансировку. Частота 100 Гц является четвертой гармоникой частоты вращения ротора.

Таким образом, для постановки диагноза ЭМ нам потребовалось только знать частоту вращения ротора, которую легко определить по ВХ или осуществить это путем внедрения в измерительный тракт следящего фильтра.

Для полной вибродиагностики СН необходимо знать диагностические признаки появления (ДПР) дефектов и неисправностей. Полный перечень ДПР и ДПА для ЭМ приведен в работе [1].

Проведенный анализ [1-6] и экспериментальные данные, полученные при вибродиагностировании СН позволяют рекомендовать следующие ДПА и ДПР:

1. Диагностическим признаком (ДПР) появления дефектов лопаток рабочего колеса (абразивный кавитационный износ рабочего колеса, а также возможное отложения на роторе и лопастях рабочего колеса и деталях) СН является появление или увеличение уровней гармонических составляющих тангенциальной и радиальной вибрации (для СН горизонтального исполнения) или осевой и радиальной (для СН вертикального исполнения) на лопастной частотах:

kFлоп = ZлопFВР,

где Zлоп - число лопастей;

k = 1,2.... - номер гармоники;

FВР = n/60 – частота вращения ротора, Гц;

n – скорость вращения ротора, мин-1.

Диагностическим параметром (ДПА) для оценки глубины дефекта является разность уровней L вибрации, измеренных в тангенциальном LTH и радиальном LRH направлениях на частоте Fлоп

| LTH(Fлоп) - LRH(Fлоп) |  Lн1 + 6 дБ

2. ДПР появления кавитации является возникновение или увеличение уровней гармонических составляющих осевой и радиальной (аналогично п. 1) случайной вибрации на частоте

Fср ≥ Fвр

ДПА для оценки глубины дефекта является:

| LTH(Fср) - LRH(Fср) |  L н2 + 6 дБ

3. ДПР турбулентности потока является возникновение или увеличение уровней гармонических составляющих осевой и радиальной (аналогично п. 1) случайной вибрации на частоте Fср ≤ Fвр.

ДПА для оценки глубины дефекта является:

| LTH(Fср) - LRH(Fср) |  L н3 + 6 дБ.

При проведении вибродиагностирования СН реперные точки выбираются в соответствии с рис.3.

Рис. 3. Реперные точки судовых насосов:

× - точка измерения;1 – верхний (задний) подшипник электродвигателя; 2 – нижний (передний) подшипник электродвигателя; 3 – верхний (передний) подшипник насоса; 4 – нижний (задний) подшипник насоса; 5 – корпус насоса

Выводы

1. Предложенный способ вибродиагностирова-ния судовых насосных агрегатов не требует информации о нормах вибрации, их ТТД, состоянии судовых насосовх на момент проведения диагностирования.

2. Данный подход позволяет разработать простое диагностическое устройство, состоящие из 2-х или 3-х канальных анализаторов спектра, арифметического блока для вычисления L и блока сигнализации. Блок анализа, в котором производиться автоматическая идентификация частот вибрации [2] и постановка диагноза.

Перспективным дальнейшим продолжением работ в этом направлении является уточнение L нi для различных судовых насосов и апробация данного подхода к различным машинам и механизмам, разработка диагностических устройств.

ЛІТЕРАТУРА

1. Абдулаев В.А., Абдулаев А.А. Вибродиагностирование электрических машин. Сб. научных трудов, Вып.№3, Проблемные вопросы строительства ВМСУ, развития вооружения и войсковой техники. – Севастополь, СВМИ, 1998 г.

2. Абдулаев А.А., Маркитантов Б.С. Определение информативных частот при вибродиагностике подшипниковых узлов. Л.: Судоремонт флота рыбной промышленности, 1985, № 59, с. 35 - 37

3. Вибрация и вибродиагностика судового электрооборудования / Александров А.А., Барков А.В., Баркова Н.А., Шафранский В.А. -Л.: Судостроение, 1986. - 276 с.

4. Неразрушающий контроль: Справочник: Т. 7: В 2 кн. Кн. 2: Ф.Я. Балицкий, А.В. Барков, Н.А. Баркова и др. Вибродиагностика, - М.: Машиностроение, 2005. – 829с.

5. Гольдин А.С. Вибрация роторных машин: - 2-е изд. исправл. - М.: Машиностроение, 2000 – 344 с.: ил.

6. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. Рекомендации для пользователей систем диагностики. Издательство СПбГМТУ, Санкт-Петербург, 2000.

В.І.Свиридов

РОЗРОБКА СПОСОБУ ДІАГНОСТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ СУДНОВИХ НАСОСІВ

Запропонований спосіб вібродіагностірованія суднових насосних агрегатів не вимагає інформації про норми вібрації, їх ТТД, стані суднових насосів на момент проведення діагностування, що дозволяє розробити діагностичний пристрій, що складаються з 2-х або 3-х канальних аналізаторів спектру, арифметичного блоку для обчислення ΔLнi і блоку сигналізації.

V. Sviridov

DEVELOPMENT OF METHOD FOR DIAGNOSTIC CONTROL OF MARINE PUMPS TECHNICAL STATE

The offered method of vibro diagnostics of ship pumping units requires information about the norms of vibration, their TTD, about the state of ship pumps at the moment of applying diagnostics, which allows to develop a diagnostic device consisting of 2 or 3-channel spectrum analyzers, an arithmetic block for calculating ΔL нi and a signaling block.