Вибрационная диагностика подшипников качения (стр. 8 из 12)
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 вспектре - 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 вводитсяжелаемая 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.