САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 3 страница

 

				Таблица 4.1
Вид дефекта	Диагностические призна­ки в спектре вибрации	Диагностические признаки в спектре огибающей вы­сокочастотной вибрации
	Основные	Дополни­тельные	Основные	Дополни­тельные
1; Бой вала (муф­ты)		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
2. Неоднородный радиальный натяг		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
3. Перекос наруж­ного кольца		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
4. Износ наружного кольца				Рост ВЧ
5. Раковины (трещины) на наружном кольце		Рост ВЧ		Рост ВЧ
6. Износ внутренне­го кольца
7. Раковины (тре­щины) на внутрен­нем кольце
8. Износ тел каче­ния и сепаратора		Рост ВЧ		Рост ВЧ
9. Раковины, сколы на телах качения		Рост ВЧ
10. Неуравновешенность ротора		Нет роста , нет роста ВЧ	Нет	Нет роста ВЧ
11. Дефекты узлов крепления	Рост УНЧ	Есть другие дефекты	He обнаруживаются
12. Дефекты смазки	Рост ВЧ		Рост ВЧ	Нет сильных составляющих
13. Дефект муфты		Нет роста ВЧ		Нет роста ВЧ
14. Неидентифицированный дефект	Рост других гармонических составляющих

Примечание:
-частота вращениявала; - частота перекатывания тел ка­чения по внутреннему кольцу;
- частотаперекатываниятелкаченияпонаруж­номукольцу,
- частота вращения тел качения;
- частота вращения сепарато­ра; ВЧ - высокочастотная область спектра вибрации; УНЧ - низкочастотная об­ласть спектра вибрации (<0,5 ); =1,2,3,4…

 

Диагностика подшипников качения в агрегатах с механически­ми передачами, например, соединительными муфтами, ремнями, шестернями и т.п., требует учета их влияния на работу подшипни­ка. Это влияние прежде всего заключается в перегрузке подшип­ников из-за расцентровки валов и дефектов соединений и сопро­вождается появлением или ростом вращающихся и/или ударных нагрузок на подшипники. Поэтому дефекты подшипника и механи­ческой передачи, диагностическими признаками которых являют­ся рост вибрации и модуляция сил трения частотами вращения, объединяются в две группы - бой вала (плавные перегрузки, воз­никающие чаще всего из-за излома линии вала), и дефекты со­единений (муфты, зубьев и т.п.), приводящие к ударным нагруз­кам на подшипники. К последней группе относятся и проскальзы­вание колец в посадочном месте.

В некоторых случаях даже в диагностических модулях одновальных машин для снижения числа неидентифицированных де­фектов необходимо учитывать особенности работы тех узлов машины, которые вращаются вместе с валом. Это, прежде всего, относится к модулям диагностики подшипников электрических машин, насосов, турбин.

Создание и отработка диагностических модулей является крайне сложной задачей, которая по силам только крупному науч­ному коллективу, имеющему обратную связь с диагностами, рабо­тающими на предприятиях разных отраслей промышленности. Поэтому задачу перехода¹ на обслуживание и ремонт оборудова­ния по фактическому состоянию решать надо во взаимодействии с научными подразделениями крупных производителей специали­зированных диагностических комплексов. Аппаратура вибрацион­ного контроля на решение такой задачи просто не рассчитана.

4. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ И АНАЛИЗА, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ

В работе используется переносной комплекс вибрационного мониторинга и диагностики «Вектор-2000», состоящий из двух частей. Первой из них является виброанализатор СД-21, на вход которого можно подключать один аналоговый измерительный преобразователь (датчик вибрации или тока) и один преобразова­тель с цифровым выходом (датчик оборотов или температуры). Во вторую входят персональный компьютер с программным обес­печением DREAM, включающим в себя программы мониторинга и автоматической диагностики (рис.4.7).

Рис.4.7. Переносной комплекс вибрационного мониторинга и диагностики «Вектор-2000»

Общий вибрационный мониторинг машин, включая их под­шипники, проводится по уровню вибрации подшипниковых узлов в трех направлениях в стандартной полосе частот, которая для машин с частотой выше 600 об/мин имеет нижнюю границу 10 Гц и верхнюю - 1000 Гц. При оперативном мониторинге состояния подшипника вибрация измеряется в одном (вертикальном) на­правлении и к уровню вибрации в стандартной полосе частот до­бавляется уровень ультразвуковой вибрации в частотном диапа­зоне 16*26 кГц и статистические параметры (уровень и коэффи­циент искажения) огибающей высокочастотной вибрации в одной из третьоктавных частотных полос по выбору пользователя.

Специальный вибрационный мониторинг машин и их подшип­ников производится по составляющим узкополосного и/или широ­кополосного спектров вибрации подшипниковых узлов с автома­тическим формированием порогов по группе одинаковых машин или по ретроспективным измерениям вибрации контролируемой машины. Вибрация подшипникового узла, как правило, измеряет­ся в вертикальном направлении. Пороги, как и частотные полосы в широкополосном спектре, могут при необходимости корректиро­ваться пользователем.

Автоматическая диагностика подшипников качения проводит­ся совместно по составляющим узкополосного спектра низкочас­тотной и среднечастотной вибрации подшипникового узла, а также по составляющим спектра огибающей его высокочастотной вибраций и по величине вибрации на ультразвуковых частотах.

Основными техническими характеристиками виброанализато­ра СД-21 являются:

· количество каналов обработки информации - 2;

· частотный диапазон измеряемой вибрации или тока - от 0 до 25600 Гц;

· верхние границы частотных поддиапазонов - 25, 50, 100,
200, 400, 800, 1600, 3200, 6400, 12800 и 25S00 ГЦ

· средние частоты третьоктавных полосовых фильтров для
формирования огибающей вибрации - 800, 1000, 1250, 1600,
2000, 2500, 3200, 4000, 5000,6406, 8000, 10000, 12500, 16000, и
20000 Гц;

· динамический диапазон без изменения параметров усили­теля - не менее 70 дБ;

· полный динамический диапазон - не менее 110 дБ;

· линейность виброанализатора - не хуже 0,1%;

· неравномерность амплитудочастотных характеристик филь­тров (не хуже 0,5 дБ);

· количество частотных полос в спектре - 400, 600 и 1600;

· единицы измерения вибрации - м/с², ускорение g - ско­рость мм/с, смещение, мкм' - единицы измерения напряжения -
мВ, тока-А;

· размеры - 210-1,10-35 мм; масса - не более 1кг.

СД-21 позволяет анализировать форму сигнала вибрации (во времени), выделять компоненты сигнала в выбранных полосах частот, определять их среднеквадратичное и пиковое значения, формировать огибающую, проводить спектральный анализ сигна­ла и его огибающей. Дополнительно СД-21 позволяет.анализиро­вать затухающие колебания и измерять амплитудочастотные ха­рактеристики машин в.режимах работы с изменяющейся частотой вращения, например, в режиме свободного выбега. Анализатор может также проводить сбор данных для последующего статисти­ческого анализа сигналов, программой мониторинга, для анализа форм колебаний оборудования, на гармониках частоты вращения и для построения орбит, колебаний вала в подшипниках. Наконец, анализатор позволяет выполнять измерения, необходимые для балансировки роторов, в том числе при подключении коммутато­ра с группой датчиков, в многоканальном режиме.

Для контроля состояния и диагностики подшипников качения используется также и программное обеспечение DREAM, уста­навливаемое в персональный компьютер. Это программное обеспечение осуществляет; определение требований к диагностиче­ским измерениям вибрации, планирование измерений, формиро­вание маршрутных карт измерений и передачу их в анализатор, прием данных измерений, их автоматические анализ и сравнение с пороговыми значениями для каждого из возможных дефектов, выдачу диагноза и, либо долгосрочного прогноза состояния, либо рекомендаций по обслуживанию. Кроме этого программа позво­ляет проводить мониторинговые измерения, пользовательские измерения, заданные оператором, выполнять графический анализ всех проводимых измерений, строить тренды развития вибраци­онных параметров или дефектов, а также автоматически коррек­тировать пороговые значения дефектов и планы измерений в за­висимости от текущих результатов мониторинга и диагностики.

Для проведения автоматической диагностики в программу должны быть введены данные подшипника, необходимые для расчета частот подшипниковой вибрации, а именно: диаметры внутреннего и внешнего колец подшипника, диаметр и число тел качения в одном ряду, угол контакта тел и дорожек качения, час­тота вращения подшипника. Эти данные, кроме частоты враще­ния, для многих типов подшипников указаны в справочной базе программы. Для частоты вращения в программу при конфигури­ровании подшипника оператор задает верхний и нижний пределы ее возможных изменений, а при каждом измерении - конкретное значение с точностью от 1 до 20%. Чем выше точность задания частоты вращения, тем выше достоверность результатов диагно­за. Рекомендуемая точность составляет 3-5%. Для автоматиче­ского прогнозирования длительности безотказной работы под­шипника в виде рекомендуемой даты проведения следующих ди­агностических измерений вводится желаемая длительность прогноза, но не более 100 дней, которая заносится в графу Максимальный период контроля при отсутствии дефектов.

Параллельно диагностическим измерениям в программу вно­сятся и требования к пользовательским измерениям для автома­тического вибрационного мониторинга подшипников. Обычно та­кой мониторинг проводится по спектрам низкочастотной вибрации и
алгоритмам оперативной диагностики, для которых используют­ся диагностические измерения спектров низкочастотной и уровня
ультразвуковой вибрации, а также дополнительно измеряется
форма_: огибающей среднечастотной вибрации, по которой опре­деляются ее среднеквадратичное значение и коэффициент иска­жений.

5. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

В состав лабораторной установки входят стенд, виброанали­затор и персональный компьютер с диагностическим программ­ным обеспечением (рис.4.8 и 4.9).

Рис.4.8. Лабораторный стенд для контроля состояния подшипников качения

Схема стенда приведена на рис.4.9. Он состоит их асинхрон­ного двигателя и двух последовательных роторов, каждый из ко­торых имеет две опоры вращения с одинаковыми подшипниками качения.

Рис.4.9. Схема стенда для контроля состояния подшипников качения;

1 - фундамент; 2 - опоры вращения для установки подшипников

и электродвигателя; 3 - электродвигатель; 4 - подшипники качения;

5 - соединительная муфта; 6 - металлические диски для создания

нагрузки; 7 - вал; 8 - датчик вибрации

Роторы соединяются друг с другом посредством муфты. Опо­ры вращения установлены на единой раме и оборудованы места­ми для крепления датчиков вибрации. При изменении положения опор меняется соосность роторов и нагрузка на подшипники.

Электродвигатель питается от трехфазной сети переменного тока с помощью пускателя.

 

6. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Ознакомление с методами контроля состояния и диагности­ки подшипников качения, составление списка основных методов,
используемых для диагностики подшипников в процессе эксплуа­тации.

2. Анализ возможностей оперативных и детальных методов
вибрационной диагностики подшипников на этапах контроля ма­шины после изготовления (ремонта), монтажа на месте эксплуа­тации и в процессе эксплуатации. Выбор и обоснование метода.

3. Изучение и работа со средствами измерения и анализа
подшипниковой вибрации. Выбор точек и направлений контроля
вибрации, способа крепления датчиков вибрации к узлам машины
с диагностируемыми подшипниками. Измерение спектра вибрации
в контрольных точках и выбор полосы частот для измерения оги­бающей вибрации.

4. Изучение возможностей и порядка работы с программным
обеспечением DREAM. Конфигурирование подшипников качения
в программе мониторинга и диагностики. Составление маршрут­
ной карты мониторинговых и диагностических измерений, сброс
карты в виброанализатор.

5. Проведение диагностических и мониторинговых измерений
по маршруту. Проведение внемаршрутных измерений. Сброс ре­
зультатов маршрутных и внемаршрутных измерений в базу дан-
ных программы DREAM. Автоматическая и экспертная оценки со-
стояния подшипников качения лабораторной установки по результатам анализа вибрации. Вывод и корректировка отчета о
состоянии подшипников.

6. Работа с базами данных предприятий, выполняющих ди­агностику технологического оборудования по вибрации (база дан­ных и объекты диагностики по выбору преподавателя). Сравнение
результатов автоматической диагностики по группе одинаковых
машин и по истории.

7. Составление отчета.

 

7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен включать в себя:

- список основных методов диагностики подшипников в со­
ставе машины с перечнем случаев, когда их использование дает
оптимальные результаты;

- преимущества и недостатки методов, используемых для
диагностики подшипников лабораторного стенда;

- список проводимых измерений;

- результаты автоматического диагноза контролируемых подшипников по группе машин и по истории;

- результаты сравнения диагнозов при разных типах несоос­ностей валов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Неразрушающий контроль: Справочник: Т. 7: Балицкий Ф.Я., Барков А.В., Баркова Н.А. и др. Вибродиагностика. М.: Машино­
строение, 2005, 829 с.

2. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и ди­
агностика роторных машин по вибрации: учеб. пособие. СПб.:
Изд. СПбГМТУ. 2000. 158 с.

3. Баркова Н.А. Введение в виброакустическую диагностику
роторных машин и оборудования: учеб. пособие. СПб.: Изд.
СПбГМТУ. 2003. 158 с.

4. Барков А.В., Баркова Н.А. Вибрационная диагностика ма­шин и оборудования. Анализ вибрации: учеб. пособие. СПб.: Изд.
СПбГМТУ. 20Q4. 151 с.

5. Барков А.В., Баркова Н.А., Федорищдв В.В. Вибрационная
диагностика колесно-редукторных блоков на железнодорожном
транспорте. СПб.: Изд. СПБГМТУ, 2002.

6. Виброанализатор СД-21. Руководство по эксплуатации.
СПб. 2007.

7. Пакет программ для мониторинга и диагностики роторных
машин (DREAM for Windows); Инструкция по эксплуатации. 4.1.
Краткое описание системы. СПб. 2003.

8. Пакет программ для мониторинга и диагностики роторных
машин (DREAM for Windows). Инструкция по эксплуатации. 4.2.
Работа оператора с пакетом программ. СПб. 2003.

 

 

Приложение 1

Алгоритмы проведения работы с использованием

переносного комплекса для вибрационной

диагностики подшипников качения на базе

программы DREAM

Для выполнения лабораторной работы необходимо следую­щее программное и аппаратное обеспечение:

- DREAM для операционных систем Windows;

- виброанализатор серии «СД»;

- измерительный преобразователь (датчик) вибрации с маг­нитом и кабелем, совместимый с виброанализатором серии «СД»;

- интерфейсный кабель RS-232.

Работа включает в себя полный цикл последовательных дей­ствий - от подготовки к работе программного обеспечения до по­лучения отчета о состоянии оборудования на основании произве­денных замеров. Иллюстративный материал приводится для на­глядной связи текстового материала с требуемыми от оператора
действиями.

Алгоритмы работы

1.Запустите программу DREAM..

2.В разделе меню База данных выберите базу данных,
предназначенную для проведения лабораторной работы, напри­мер Мониторинг. Для открытия выбранной базы нажмите кнопку Открыть (рис.1).

Рис.1

3.В разделе меню Редактор (рис.2) включите режим редак­тирования (1), после чего добавьте диагностируемый узел (2).

Рис.2

4.В появившемся диалоговом окне (рис.3) установите сле­дующие параметры:

- Имя - любое обозначение проверяемого оборудования, вве­дите имя стенда, номер группы и номер бригады: Привод 216-3;

- Комментарий - можно ввести любые дополнительные по­яснения (необязательный параметр);

- выберите режим Машина (в данной лабораторной работе);

- Тип группы/Машины - Агрегат (любой удобный значок);

- установите флажок Активна.

Рис.3

Примечание. По завершении работы с диалоговым окном корректный ввод данных подтверждается нажатием кнопок ОК или Дальше.

5.Выберите Добавить узел, щелкнув правой кнопкой мыши на появившемся в иерархии имени машины (рис.4).

Рис.4

6.В появившемся окне (рис.5) под названием Конфигурация диагностируемого узла установите следующие значения:

- Имя - любое удобное название проверяемого оборудова­ния, например: точка №1;

- Комментарий - можно ввести любые дополнительные по­яснения (необязательный параметр, но рекомендуется указывать местоположение подшипника, например, ПК со стороны ЭД);

- Тип оборудования - подшипник качения вала;

- Тип измерительной системы - СД12;

- возможность диагностирования узла - Доступен.

Рис.5

7.В диалоговом окне (рис.6) с параметрами диагностируемого подшипника следует:

- выбрать тип подшипника (1), в данной лабораторной рабо­те: для первого стенда - SU204, второго SU206, пятого - SU205(нажмите кнопку Выбрать). Номер стенда для проведения рабо­ты уточняется у преподавателя;

- если нет требуемого типа, произвести «Импорт» его пара­метров из базы данных (2) (нажмите кнопку Импорт). Если под­шипник есть, выберите его, щелкнув левой кнопкой мыши, после чего нажмите ОК;

- найти требуемый подшипник в базе, введя маску подшипни­ка в поисковом окне (3), когда программа найдет требуемый тип подшипника, нажмите кнопку Выбрать;

- в окне «Выбор подшипника» нажать кнопку ОК (4).

 

 

Рис.6

При отсутствии требуемой марки подшипника можно добавить подшипник любой конфигурации, нажав кнопку Добавить и введя в соответствующие столбцы параметры подшипника (рис.7):

Din -диаметр внутреннего кольца;

Dout - диаметр наружного кольца;

Drol - диаметр тел качения;

Angle - угол контакта тел качения и дорожек качения;

Nrol - число тел качений.

Рис.7

8.В окне Конфигурация диагностируемого узла: подшип­ник (рис.8) будут отображены параметры выбранного подшипни­ка.

Рис.8

9.В появившемся окне (рис.9) для ввода параметров второго подшипника нажмите кнопку Дальше (так как на лабораторном стенде установлен одинарный подшипник).

Рис.9

 

10.В окне (рис.10) для установки частоты вращения вала с подшипником введите следующие параметры:

- Минимальная частота вращения, Гц: для первого стенда -24, второго - 14, для пятого - 13,5 (нижняя граница частоты вра­щения для машин с несколькими режимами работы);

- Максимальная частота вращения, Гц - для первого стен­да - 25, второго - 15,5, пятого - 15 (верхняя граница частоты вращения для машин с несколькими режимами работы);

- Разброс, % - 3 (возможный разброс частоты вращения от измерения к измерению);

- Максимальный разброс, % - 5 (максимально допустимая погрешность частоты вращения, при которой достоверность диаг­ноза сохраняется на допустимом уровне);

- Максимальный период контроля, дней - 100 (число дней, которое будет интервалом между измерениями для узла, не имеющего превышения порогов по результатам последнего изме­рения);

- Полный набор измерений - использовать;

- Специальный мониторинг - не использовать (использует­ся для проведения измерений в стационарной системе);

- Группа мониторинга - не используется;

- Для всей машины - не использовать.

 

Рис. 10

11.Появившееся окно (рис.11) содержит параметры диагно­стических измерений, рассчитанных программой в соответствии с введенными ранее данными. Это окно позволяет изменить:

- количество усреднений (чем больше усреднений, тем вы­ше достоверность диагностики по постоянным составляющим, но требуется больше времени для проведения измерения);

- полосовой фильтр для спектра огибающей.

Для внесения изменений несколько раз щёлкните мышью на параметре, который хотите изменить, и введите новый.

В данной лабораторной работе не требуется изменения уста­новок.

Рис.11

12. Установки, сделанные в появившемся окне (рис.12), влияют на определение программой степени развития дефекта при диагно­стике. (Указаны пороги для сильных дефектов, половина от которых будет являться порогом среднего дефекта, а четверть - слабо­го). Корректировка уровней оператором рекомендуется только после накопления данных в зависимости от важности оборудова­ния.

Просмотрите информацию о порогах дефектов, установлен­ных автоматически для подшипников качения, ознакомившись, нажмите кнопку Завершить.

Рис.12

13. В появившемся окне (рис.13) для ввода параметров поль­зовательских измерений создайте новый вид измерений, нажав кнопку Новый вид измерений.

В панели Параметры измерения показываются параметры пользовательского измерения, выбранного в списке Виды изме­рений (1).

Рис. 13

14. В окне установок измерений (рис,14) выберите вид изме­рений Общий уровень (1) и задайте следующие параметры, из­мерения (2):

- Детектор - СКЗ;

- Количество отсчетов - 6 (влияет на точность измерения и на время, которое будет затрачено для проведения измерения);

- Полосовой фильтр,Гц – 10000 - 25000 (выбор частотной области, в которой отслеживаются энергетические параметры);

- Шкала Y - ускорение, дБ (единицы измерения физической величины, по значениям которой осуществляется мониторинг).

Рис.14

15. В окне для ввода параметров пользовательских измере­ний (рис.15) вновь создайте новый вид измерений, нажав соот­ветствующую кнопку. В окне установок измерений выберите вид измерений Временной сигнал (1) и задайте следующие пара­метры измерения (2):

- Частота дискретизации,Гц - 1024 (значение частоты, с ко­торой производится отсчет дискретных значений сигнала);

- Количество отсчетов - 4000 (длительность периода дис­кретизации, умноженная на количество отсчетов, дает время вы­борки процесса);

- Фильтр,Гц- 1/3 октавы 8000;

- Шкала Y - ускорение, м/сс (единицы измерения физической величины, по значениям которой осуществляется мониторинг).

Рис.15

 

16. В окне для ввода параметров пользовательских измере­ний нажмите кнопку Закрыть.