Сервисный центр ВЭРЗ

РОТОР В ПОДШИПНИКАХ Износ наружного кольца Раковины на наружном кольце Износ внутреннего кольца Раковины на внутреннем кольце Износ тел качения и сепаратора Сколы на телах качения Проскальзывание кольца Дефекты смазки Износ Удары Дефекты смазки Неуравновешенность ротора Бой вала Дефекты муфты Автоколебания вала Дефекты узлов крепления опор Диагностируемые дефекты ДЕФЕКТЫ КАЖДОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯСКОЛЬЖЕНИЯ

РЕДУКТОР Износ наружного кольца Раковины на наружном кольце Износ внутреннего кольца Раковины на внутреннем кольце Износ тел качения и сепаратора Сколы на телах качения Проскальзывание кольца Дефекты смазки Износ Удары Дефекты смазки Бой каждого вала Дефекты каждой шестерни Дефекты каждой муфты Дефекты каждого зацепления Диагностируемые дефекты ДЕФЕКТЫ КАЖДОГО ПОДШИПНИКА КАЧЕНИЯСКОЛЬЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ (дополнительные дефекты) НАСОСЫ (дополнительные дефекты) Дефекты лопастей Неоднородность потока Кавитация Эксцентриситет зазора Дефекты обмотки ротора Дефекты обмотки статора Искажения питающей сети Дефекты щеточно-коллекторного узла Диагностируемые дефекты

ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ДЕФЕКТЫ В подшипниках качения обкатывание ротором наружного кольца неравномерный радиальный натяг перекос наружного кольца износ наружного кольца раковины (трещины) на наружном кольце износ тел качения и сепаратора сколы на телах качения проскальзывание кольца дефекты смазки В электрических машинах неуравновешенность ротора плохая стыковка с исполнительным механизмом эксцентриситет воздушного зазора замыкания и обрывы в обмотках статора обрывы стержней и короткозамыкающих колец в беличьей клетке дефекты щеточно-коллекторного узла и обмотки якоря в машинах постоянного тока В насосах бой рабочего колеса дефекты лопастей рабочего колеса неоднородность потока на входе колеса кавитация В подшипниках скольжения обкатывание ротором вкладышей подшипника перекос подшипника автоколебания вала в подшипниках износ подшипника удары в подшипнике дефекты смазки В механических передачах бой ведущего вала бой ведомого вала дефекты смазки В зубчатых передачах бой зубчатых колёс износ зубчатых колёс дефекты зубчатых зацеплений В планетарных передачах бой ведущего колеса бой сателлита износ зубцов ведущего колеса износ зубцов сателлита износ зубцов короны дефекты зацепления ведущего колеса дефекты зацепления короны

Основные этапы изменения вибрации механизма поломка развитие дефекта нормальное состояние зарождение дефекта приработка T1T1 T2T2 T3T3 T4T4 ремонт

Развитие дефектов в процессе эксплуатации роторного оборудования Величина дефекта 00,51t (ресурс) 0,01 - 1% Предельно допустимые значения по ТУ 20% % %

Системы мониторинга и диагностики по сигналу вибрации 1. ПЕРЕНОСНЫЕ средства измерения доставляются к точке контроля 2. СТЕНДОВЫЕ датчики устанавливаются на объект временно измерениями управляет оператор 3. СТАЦИОНАРНЫЕ датчики устанавливаются на объект датчики устанавливаются на объект постоянно постоянно измерениями управляет автомат измерениями управляет автомат ВИБРАЦИОННЫЙ МОНИТОРИНГ сравнение параметров вибрации с пороговыми значениями прогноз изменений вибрационных параметров ВИБРАЦИОННАЯ ДИАГНОСТИКА определение вида и величины каждого дефекта сравнение величины дефекта с пороговыми значениями прогноз развития

Методы технического обслуживания Поломка Техническое обслуживание/ремонт Время Поломка Техническое обслуживание/ремонт Время Периодические измерения Частота возникновения неисправностей Техническое обслуживание Время Уровень механических колебаний Тенденция Поломка Периодическая монетаризация состояния Техническое обслуживание а) До выхода из строя б) По регламенту в) По фактическому состоянию

Не менее 50% из числа всех технических обслуживаний по регламенту выполняются без фактической их необходимости Источник: P/PM Technology magazine, 98 Исследования показали, что порядка 70% дефектов вызвано обслуживанием машин и оборудования Источник: P/PM Technology magazine, Apr 98

Удельные затраты на техобслуживание в энергетическом секторе США составили в 1998 году: $18 на л.с. - при работе до выхода из строя; $13 на л.с. - при обслуживании по регламенту; $9 на л.с. - при профилактическом обслуживании. Источник: «Исследовательский институт энергетической промышленности» США

Основные способы обслуживания и ремонта машин и оборудования РАБОТА ДО ОТКАЗА ВЫВОД ТЕХНИКИ В РЕМОНТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК ВЫВОД ТЕХНИКИ В РЕМОНТ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИАГНОСТИКИ И ПРОГНОЗА

Внедрение средств диагностики позволяет: сократить время, объём ремонта и расход запасных частей не менее чем на треть уменьшить число внезапных отказов в десятки раз сократить упущенную прибыль из-за простоев в несколько раз

Внедрение средств технического диагностирования позволяет обеспечить: Безаварийную работу Увеличение надёжности и ресурса Повышение безотказности и долговечности Прогнозирование остаточного ресурса Сокращение эксплуатационных затрат Уменьшение количества обслуживающего персонала Снижение затрат времени на ремонтные работы Оптимизацию количества запасных частей Уменьшение затрат на страхование

Системы мониторинга и диагностики Мониторинг Диагностика защитный общий общая превентивная (профилактическая) системы аварийной защиты системы контроля и экспертной диагностики системы раннего обнаружения и мониторинг дефектов Четыре основных составляющих методы мониторинга и диагностики методы и средства измерения и анализа сигналов база данных и ёё обслуживание интеллект (эксперт или искусственный интеллект) Исполнение переносные системы стендовые системы стационарные системы

Вибрация - эффективный диагностический сигнал колебательные силы возникают непосредственно в месте появления дефекта, а машина прозрачна для вибрации вибрация содержит максимальный объём диагностической информации диагностировать можно на месте, без разборки и остановки оборудования

ВИБРАЦИЯ - вибросмещение - виброскорость - виброускорение Виброскорость (опережение фазы на 90 0 ) Вибросмещение Виброускорение (опережение фазы на )

ВОЗМОЖНЫЕ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ Состояние исправности - это состояние, при котором исследуемый агрегат соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией. Состояние работоспособности - это состояние, при котором исследуемый агрегат способен выполнять заданные функции в пределах, установленных нормативно- технической документацией, т.е. могут присутствовать необнаруженные неисправности, не препятствующие применению его по назначению. Состояние правильности функционирования - это состояние исследуемого агрегата, при котором он выполняет в текущий момент времени предписанные ему алгоритмы функционирования. Предельное (аварийное) состояние - это состояние исследуемого агрегата, при котором его дальнейшая эксплуатация невозможна вследствие ухода его параметров за недопустимые пределы.

Единицы измерения вибрации ИЗМЕРЕНИЕ ЕДИНИЦЫ ПРИМЕЧАНЕИЕ ЕВРОПАСША ПЕРЕМЕЩЕНИЕD мкм – СКЗ мил – пик-пик, mils – peak to peak Перемещение машины, конструкции или ротора связано с напряжением СКОРОСТЬV мм/c – СКЗ (пик) дюйм/с – пик или СКЗ in./sec – peak or RMS Скорость движения во времени связана с усталостью узлов машины УСКОРЕНИЕA м/c 2 – СКЗ м/c 2 (g) – СКЗ g – пик или СКЗ Ускорение связано с силами, действующими в узлах машины 1 mil= 0,001 inch 1 g = 386,4 inch/sec 2 T=период (секунды) или (1/CPS or 60/CPM) f=1/T, частота (Гц) или (CPS or CPM) n- скорость вращения (об/мин) или (RPM)

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВИБРАЦИИ Перемещение-(м) Скорость-(м/с) Ускорение-(м/с 2 ) L, дБ f, Гц 16 Гц – 20 к Гц – диапазон слышимости 2*10 -5 (Па) – порог слышимости на f=1 к Гц 3 дБ 1.41 раз 3 дБ 1.41 раз 6 дБ 2 раза 6 дБ 2 раза 10 дБ 3 раза 20 дБ 10 раз 40 дБ 100 раз 60 дБ 1000 раз 80 дБ раз

АЧХ Шумомера ослабление частота Природа механических колебаний а) амплитуда б) в) частота

субгармоника супер гармоника СПЕКТР Основная гармоника ½ f1½ f1½ f1½ f1 f1f1f1f1 2 f 1 f A Синхронные колебания – это колебания гармонически связанные с рабочей скоростью (с f вр ). Несинхронные колебания – это колебания, гармонически не связанные с рабочей скоростью.

Спектр сигнала вибрации Н/ЧС/ЧВ/ЧУ/З (0-500) Гц(0.5-5) к Гц(5-25) к Гц>25 к Гц кинематические параметрические (удары) кинематические удары (силы трения) силы трения (удары) удары (силы трения Силы, возбуждающие вибрацию

Основные правила вибрационной диагностики Слабый дефект – малые силы – высокочастотная вибрация в зоне дефекта Средний дефект - средние силы - вибрация узла на средних (и высоких) частотах Сильный дефект -большие силы - вибрация всей машины на низких (и средних) частотах Глубокая диагностика - сложная аппаратура - много точек (лучше органов слуха) контроля

Колебательные силы в машинах роторного типа СИЛАИСТОЧНИК 1. МЕХАНИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ Центробежная Неуравновешенность ротора Кинематическая Неровность поверхности Параметрические Флуктуации жесткости вала, подшипников и т.д. Силы трения Узлы трения качения и скольжения Удары Дефектные поверхности трения 2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПРИРОДЫ Магнитные Флуктуации объёма воздушного зазора в магнитопроводе Электродинамические Переменные составляющие тока и/или потока Магнитострикционные Эффект магнитострикции в железе 3. ГИДРО (АЭРО) ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ Подъёмные (обтекания)Движение лопасти в неоднородном потоке или группы неодинаковых лопастей в однородном потоке Силы трения Граница потока и неподвижных частей Пульсации давления Турбулентность потока, срыв вихрей, кавитация

СПЕКТРЫ УСКОРЕНИЯ, СКОРОСТИ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Гц дБ Виброускорение Виброскорость Вибросмещение

Основные частоты подшипниковой вибрации Частота перекатывания тел качения по наружному кольцу Частота перекатывания тел качения по внутреннему кольцу всегда Частота вращения сепаратора Частота вращения тел качения Где - частота вращения ротора, - внутренний диаметр подшипника, - диаметр сепаратора, - диаметр тела качения, - наружный диаметр подшипника - угол контакта тел качения с дорожками качения - число тел качения

Частоты составляющих спектра огибающей вибрации для обнаружения и идентификации дефектов в подшипниках качения по однократным измерениям вибрации Где:f вр - частота вращения вала f в - частота перекатывания ТК по внутреннему кольцу f н - частота перекатывания ТК по наружному кольцу f тк - частота вращения тел качения f с - частота вращения сепараторов ВЧ- высокочастотная область спектра вибрации k=1,2,3…; k 1 = 1,2,3…; k 2 = 1,2,3….

Вибрация ротора

ВИДЫ НАГРУЗКИ

РЕДУКТОР Бой каждого вала Дефекты каждой шестерни Дефекты каждой муфты Дефекты каждого зацепления КАЧЕНИЯ ДЕФЕКТЫ КАЖДОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ Износ наружного кольца Раковины на наружном кольце Износ внутреннего кольца Раковины на внутреннем кольце Износ тел качения и сепаратора Сколы на телах качения Проскальзывание кольца Дефекты смазки Износ Удары Дефекты смазки ДИАГНОСТИРУЕМЫЕ ДЕФЕКТЫ

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель (продолжение)

Спектры вибрации асинхронного двигателя без дефектов а) и с обрывом стержня беличьей клетки б)

Спектры радиальной вибрации асинхронного двигателя без дефектов а) и со статическим эксцентриситетом зазора б)

Синхронная машина

Синхронная машина (продолжение)

Машина постоянного тока

Требования, предъявляемые к приборам, анализирующим вибрацию Определять уровень(общий) вибрации в полосе частот, требуемой стандартами вибрационного контроля и в требуемых стандартами единицах измерения. Производить спектральный анализ вибрации Производить анализ колебаний мощности отдельных компонент вибрации, предварительно выделенных из сигнала вибрации, - спектральный анализ огибающей случайного высокочастотного сигнала вибрации. Производить анализ формы сигнала, т.е. анализировать временной сигнал вибрации (работать в режиме осциллографа). Высокая линейность – 0,01%. (на практике достаточно 0,03%, т.е. искажения появляются на уровне – 70 дБ). Частотный диапазон – от 2 Гц до 20 к Гц (реже от 0,3 Гц до 40 к Гц) Разрешающая способность – от 100 до 800 частотных полос ( в некоторых приборах – до и выше) ООО Ассоциация ВАСТ – 1600 полос. 13_01

Дефекты собственно подшипника, режимы его работы и дефекты других узлов, снижающие ресурс подшипника Неуравновешенность ротора Бой вала (муфты) Дефекты узлов крепления подшипника Автоколебания вала Перекос подшипника Износ подшипника Удары в подшипнике 09_01

Комплекс для мониторизации и диагностирования роторного оборудования Предотвращение аварийных выходов из строя оборудования Обслуживание машин и оборудования по техническому состоянию Мониторизация состояния любого вида оборудования Обнаружение изменения внутреннего состояния машин Диагностирование узлов машин и оборудования НАЗНАЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТИ Автоматическое обнаружение дефектов и отслеживание их развития Автоматизированный контроль (монетаризация) изменения состояния Автоматизированное определение диагностических признаков и постановка диагноза Широкая номенклатура диагностируемого оборудования Совместное диагностирование узлов сложных механизмов, например, редукторов Универсальность методики, позволяющая с минимальным адаптационным периодом применять комплекс в самых различных отраслях промышленности Простота проведения контрольных диагностических измерений

Определяемые дефекты В подшипниках качения обкатывание ротором наружного кольца неравномерный радиальный натяг перекос наружного кольца износ наружного кольца раковины (трещины) на наружном кольце износ тел качения и сепаратора сколы на телах качения проскальзывание кольца дефекты смазки В электрических машинах неуравновешенность ротора плохая стыковка с исполнительным механизмом эксцентриситет воздушного зазора замыкания и обрывы в обмотках статора обрывы стержней и короткозамыкающих колец в беличьей клетке дефекты щеточно-коллекторного узла и обмотки якоря в машинах постоянного тока В насосах бой рабочего колеса дефекты лопастей рабочего колеса неоднородность потока на входе колеса кавитация В подшипниках скольжения обкатывание ротором вкладышей подшипника перекос подшипника автоколебания вала в подшипниках износ подшипника удары в подшипнике дефекты смазки В механических передачах бой ведущего вала бой ведомого вала дефекты смазки В зубчатых передачах бой зубчатых колёс износ зубчатых колёс дефекты зубчатых зацеплений В механических передачах бой ведущего колеса бой сателлита износ зубцов ведущего колеса износ зубцов сателлита износ зубцов короны дефекты зацепления ведущего колеса дефекты зацепления короны

Задачи и назначение систем мониторинга и диагностики No Задачи мониторинга и диагностики Назначение систем 1 Аварийная защита Минимизация потерь при отказе 2 Краткосрочный ( до 1 месяца ) прогноз работоспособности Минимизация числа отказов 3 Долгосрочный ( до 3-6 месяцев ) прогноз состояния Минимизация затрат на обслуживание и на подготовку к ремонту 4 Дефектация перед ремонтом Минимизация затрат на ремонт 5 Входной ( выходной ) контроль качества изготовления ( ремонта ) Повышение качества изготовления и ремонта