Исследование вибрационных процессов и разработка условий вибродиагностики роторных машин (в компрессорных установках)

Вибрационная диагностика объединила задачи определения и прогноза технического состояния машин и оборудования по их вибрационному состоянию. Вибрационная диагностика проводится на работающих машинах и механизмах, как при эксплуатации, так и при установке на стенде. Многие пользователи систем мониторинга хотят решать такую сложную задачу как переход на обслуживание и ремонт оборудования по фактическому состоянию. Но для этого необходимо обнаруживать и идентифицировать все потенциально аварийно-опасные дефекты на ранней стадии развития, за несколько месяцев до того, как необратимое изменение состояния будет зафиксировано системой мониторинга. Такую задачу могут решать средства превентивной диагностики, которые для каждого вида дефекта используют свои диагностические признаки, позволяющие своевременно его обнаружить, однако в современных системах мониторинга такие средства используются далеко не всегда. Вибрационная диагностика — метод диагностирования технических систем и оборудования, основанный на анализе параметров вибрации, либо создаваемой работающим оборудованием, либо являющейся вторичной вибрацией, обусловленной структурой исследуемого объекта.

---

Обращайтесь к нам и заказывайте написание реферата по рекламе и PR. Рассчитаем стоимость работы бесплатно. Скидка 1000 рублей на 1 заказ!

---

. Вибрационная диагностика, как и другие методы технической диагностики, решает задачи поиска неисправностей и оценки технического состояния исследуемого объекта. При вибрационной диагностике как правило исследуются временной сигнал или спектр вибрации того или иного оборудования. Также применяется кепстральный анализ (кепстр). При вибрационной диагностике анализируются виброскорость, вибропе-ремещение, виброускорение. Из датчиков вибрации наиболее часто применяются акселерометры (вибропреобразователи ускорения) пьезоэлектрические датчики. Наибольшее развитие метод получил при диагностировании подшипников качения. Интенсивное развитие метода в последние годы связано с удешевлени-ем электронных вычислительных средств и упрощением анализа вибрацион-нных сигналов. Подшипник качения является, самым распространенным и наиболее уязвимым элементом любого роторного механизма. Они осуществляют пространственную фиксацию вращающихся роторов и воспринимают основную часть статических и динамических усилий, возникающих в механизме. Поэтому техническое состояние подшипников является важнейшей составляющей определяющей работоспособность механизма в целом. Вибродиагностика состояния подшипников качения является в на-стоящее время одной из наиболее развитых, разработанных областей виброметрии как в теоретическом плане, так и в плане практической аппаратурной реализации. Вибродиагностика подшипников качения является прекрасной иллюстрацией того, как можно диагностировать один и тот же узел различными методами, основанными на различных вибрационных процессах, генерируемых дефектами этого узла. Цель работы состоит в том, чтобы провести исследование вибрационных процессов, выявить основные причины возникновения вибраций, обосновать выбор условий для проведения вибродиагностики подшипников качения ротора в компрессорной установке. Предмет исследования является использование диагностической систе-мы «Dream for Windows» для вибродиагностики подшипника качения ротора в компрессорной установке. Объект исследования - вибрационные процессы подшипника качения ротора в компрессорной установке. Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие основные задачи: 1. рассмотрены особенности вибрационных процессов роторных машин; 2. охарактеризованы особенности проведения виброакустической диагностики; 3. проведено экспериментальное изучение уровня вибраций, возникаю-щих в подшипниках качения ротора; 4. рассмотрены основные аспекты безопасности жизнедеятельности и охрана труда при проведении операций вибродиагностики; 5. проведен расчет экономической себестоимости диагностирования ро-тора. Научная новизна заключается в теоретическом обосновании причин возникновения вибрационных процессов и обосновании условий проведения вибродиагностики подшипников качения применяемых в роторных механиз-мах.

Виброакустическая диагностика роторных машин и механизмов является самостоятельным научным направлением технической диагностики, которое возникло на стыке акустической динамики машин и теории сигналов и распознавании дефектов. Суть технической диагностики будет состоять из теории, методов и средств обнаружения и поиска дефектов объектов. Основными задачами технической диагностики являются: определение технического состояния, в котором находится объект в настоящий момент времени; прогнозирование технического состояния, в котором находится объект в какой-то последующий момент времени. Для этого требуется определить набор параметров, которые характеризуют состояние машин и механизмов, т.е. диагностических параметров, большинство которых не являются электрическими величинами, а именно: линейные и угловые перемещения, скорость и ускорение вибрации, давление, температуру, частоту вращения, и т.д. Мировая практика показывает, что диагностика необходима на всех этапах жизненного цикла механизма: от проектирования и производства до снятия с эксплуатации и в период ремонта. Метод виброакустической диагностики является наиболее эффективным из них для оценки технического состояния сложного оборудования. Это связано с тем, что, во-первых, виброакустическая диагностика позволяет не только выявить поломки и предотвратить катастрофические разрушений, но и выявить дефекты на ранней стадии развития, что дает возможность прогнозировать чрезвычайные ситуации, а также составлять планы ремонтов оборудования. Во-вторых, вибродиагностика более чувствительна к дефектам, в третьих, обеспечивает контроль технического состояния оборудования, оперативно и без демонтажа. Основной отличительной особенностью вибродиагностики является использование в качестве диагностических параметров не статических величин, таких как температура или давление, но и динамических параметров, таких как скорость, ускорение и движение. Данная работа посвящена разработке бесконтактного метода диагностики технического состояния машин и механизмов роторного типа. В техническом обслуживании роторных машин вибрационный монито-ринг и диагностика занимают особое место в силу своих возможностей обна-ружения изменений состояния задолго до наступления аварийной ситуации. Системы вибрационного мониторинга и (или) вибрационной диагностики ча-ще всего заменяют всю совокупность средств внешнего контроля, если эти средства не входят в комплекс систем управления. В силу причин наибольшее развитие получили стационарные системы вибрационного мониторинга с определенной, годами отработанной структу-рой средств измерения и анализа вибрации. Поскольку перед этими системами ставилась задача достоверного обнаружения аварийной ситуации до того, как она станет необратимой, вопрос идентификации дефектов на ранней стадии развития, с целью планирования сроков и объемов ремонта для минимизации затрат, отходил на второй план. Задачей систем вибрационной диагностики, как стационарных, так и переносных, в отличие от систем мониторинга, является минимизация всех затрат, как на саму систему и ее обслуживание, так и на обслуживание и ремонт всей группы диагностируемых машин. При таком подходе “массового” диагностического обслуживания переносные системы диагностики имеют определенные преимущества, если они с высокой вероятностью обнаруживают большинство зарождающихся дефектов и позволяют наблюдать за их развитием. Такие системы, которые можно назвать системами мониторинга развития дефектов, дают максимальный экономический эффект при планировании обслуживания и ремонта машин, но могут быть недостаточно эффективны при определении момента наступления аварийной ситуации, когда в машине одновременно имеется несколько сильных дефектов. Разные функции систем мониторинга и диагностики могут приводить к различиям в их структуре. Но, если системы мониторинга часто используются без средств диагностики, то в системы диагностики составной частью обычно входят средства мониторинга. Иногда пользователю приходится устанавливать датчики вибрации в недоступные места стационарно, и в таких случаях он может либо вывести кабели в доступные места и в них измерять вибрацию прибором, либо объединить эти датчики в стационарную систему диагностики.

1. Балицкий, Ф. Я. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов [Текст] / Ф. Я. Балицкий, М. А. Иванова, А. Г. Соколова. – М.: Наука, 1984. – 120 с. 2. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. - СПб.: Изд. Центр СПбГМТУ, 2000. - 160 с. 3. Баркова Н.А. Введение в виброакустическую диагностику роторных машин и оборудования: Учебное пособие. - СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2002, - 156 с. 4. Биргер И.А. «Техническая диагностика». - М: Машиностроение, 1978. 5. Генкин, М. Д. Виброакустическая диагностика машин и механизмов Текст. / М. Д. Генкин, А. Г. Соколова. - М.: Машиностроение, 1990. - 240 с. 6. Глущенко, П. В. Техническая диагностика: Моделирование в диагностировании и прогнозировании состояния технических объектов Текст. / П. В. Глущенко. - М.: Вузовская книга, 2004. – 248 с. 7. Гольдин, А. С. Вибрация роторных машин Текст. / А. С. Гольдин. — М.: Машиностроение, 1999. 344 с. 8. Карасев, В. А. Доводка эксплуатируемых машин. Вибродиагностические методы Текст. / В. А. Карасев, А. Б. Ройтман. - М.: Машиностроение, 1986. - 192 с. 9. Кельзон А. С., Журавлев Ю. Н., Январев Н. В. Расчет и конструирование роторных машин. - Л., «Машиностроение» (Ленинград, отд-ние), 1977. - 288 с. 10. Кузьмин Р. В. Техническое состояние и надежность судовых механизмов. - Л.: Судостроение, 1974. - 334 с. 11. Павлов Б. В. Акустическая диагностика машин. - М.: Машиностроение, 1971. - 222 с. 12. Попков В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов. - Л. Судостроение, 1974. - 218 с. 13. Русов В.А. Спектральная вибродиагностика. - Пермь.1 вып. 1996. 176 с. 14. Цыфанский С.Л. Нелинейная вибродиагностика машин и механизмов / С.Л. Цыфанский, В.И. Бересневич, Б.В. Лушников. – Рига: изд-во Рижского техн. ун-та, 2008. - 366 с. 15. Ширман А.Р., Соловьев А.Б. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования. - Москва, ЗАО «Спектр Инжиниринг», 1996, - 276 с.