Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи научного исследования . 9
1.1. Обзор исследований по вибрации узлов энергомеханического оборудования 9
1.2. Сущность проблемы. Постановка задач научного исследования... 13
2. Вибродиагностические модели узлов энергомеханического оборудования вентиляторных установок главного проветривания 16
2.1. Анализ источников вибрации ВУГП 16
2.2. Обзор методов выделения информативных диагностических признаков 20
2.3. Вибродиагностические модели подшипников качения 27
2.4. Вибродиагностические модели подшипников скольжения 33
2.5. Вибродиагностические модели электромагнитных систем электрических машин 36
2.6. Разработка частотной диагностической модели ВУГП ВЦД-47 «Север» 40
Выводы по 2 главе 43
3. Разработка паспортных спектров-масок узлов энергомеханического оборудования на примере вентиляторной установки главного проветривания типа ВЦД-47 «Север» 51
3.1. Исходные положения 51
3.2. Метод построения паспортных спектров-масок 54
3.3. Расчет паспортных спектров-масок 56
Выводы по 3 главе 73
4. Разработка методики оценки технического состояния узлов энергомеханического оборудования вентиляторных установок главного проветривания по вибрации 74
4.1. Исходные положения 74
4.2. Описание вентиляторной установки, как объекта диагностики 75
4.3. Классификация основных аварийноопасных дефектов 75
4.4. Методы мониторинга и диагностики 81
4.5. Описание диагностических признаков 82
4.6. Требования к выбору точек контроля вибрации 83
4.7. Значения пороговых уровней спектральных масок 88
4.8. Требования к средствам измерения и анализа вибрации 91
4.9. Требования к программному обеспечению 94
4.10. Требования к форме представления результатов мониторинга и диагностики 96
Выводы по 4 главе 98
5. Экспериментальная проверка методики оценки технического состояния энергомеханического оборудования ВУГП типа ВЦД-47 «Север» по вибрации 99
5.1. Приборы и оборудование 99
5.2. Формирование маршрутов обхода и конфигурирование контрольных точек 101
5.3. Проведение измерений 107
5.4. Результаты измерений 109
Выводы по 5 главе 130
Заключение 131
Библиографический список 133
Приложения 142
- Обзор методов выделения информативных диагностических признаков
- Разработка частотной диагностической модели ВУГП ВЦД-47 «Север»
- Классификация основных аварийноопасных дефектов
- Формирование маршрутов обхода и конфигурирование контрольных точек
Введение к работе
Актуальность работы. Специфические условия горных предприятий, обусловленные особенностями технологического процесса добычи полезных ископаемых, диктуют повышенные требования к техническому обслуживанию, достоверности диагностики и своевременному ремонту энергомеханического оборудования шахтных стационарных машин непрерывного действия - вентиляторных установок главного проветривания (ВУГП). В этих условиях перспективной формой технического обслуживания (ТО) оборудования является ТО по фактическому состоянию (ОФС), позволяющее увеличить сроки межремонтной работы и исключить необоснованные простои ВУГП, своевременно планировать объемы и сроки проведения ремонтных работ.
Переход на обслуживание узлов энергомеханического оборудования вентиляторов по фактическому состоянию (ОФС) требует решения комплекса задач, связанных с разработкой соответствующих методик оценки технического состояния.
Документом, регламентирующим порядок проведения экспертных обследований ВУГП, являются методические указания по проведению экспертных обследований вентиляторных установок главного проветривания РД 03-427-01 - нормативно-технический документ Госгортехнадзора России от 20.12.01 [58], разработанный для реализации в горнодобывающих отраслях. Анализ положений документа показал, что для оценки технического состояния узлов механической части ВУГП применены методы, основанные на измерении и анализе сигнала вибрации. Наряду с ограничением уровня широкополосной вибрации в диапазоне 2-1000 Гц вводятся ограничения для отдельных спектральных компонент (паспортные спектры-маски), что связывается с различной степенью опасности возникновения аварийного отказа оборудования от различных его дефектов.
Как показала практика технического обслуживания ВУГП на горных предприятиях Норильского промышленного района, требования п.2.1.4ука- заний [58] нуждаются в уточнении допустимых границ «предупреждение» и «тревога» отдельных гармоник в спектрах вибронагруженности и корректировке опорных спектральных масок. Это обусловлено конструктивными особенностями ВУГП, режимами их работы, конструктивными разновидностями систем электроприводов.
В связи с этим актуальна задача разработки методики вибродиагностики и оценки технического состояния узлов энергомеханического оборудования с учетом конструктивных особенностей ВУГП. Данная задача имеет важное значение для повышения безопасности эксплуатации энергомеханического оборудования ВУГП, снижения затрат на ремонтное обслуживание и т.д.
Цель работы: разработка методов и средств объективной оценки вибрационного состояния узлов энергомеханического оборудования ВУГП, обоснование возможности перехода от регламентного обслуживания узлов механической части ВУГП на обслуживание по фактическому состоянию.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Анализ современного состояния вибродиагностики и оценки вибрационного состояния узлов энергомеханического оборудования ВУГП.
Построение вибродиагностических моделей узлов энергомеханического оборудования ВУГП.
Разработка паспортных спектров-масок подшипниковых узлов энергомеханического оборудования ВУГП и построение границ допустимых уровней спектральных составляющих в спектрах вибронагруженности.
Разработка методики вибродиагностики и оценки технического состояния узлов энергомеханического оборудования ВУГП.
Объект исследования: ВУГП различных конструктивных исполнений (на примере ВУГП вентиляционных стволов ВС-1, ВС-2, ВС-3 рудника «Октябрьский» ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»).
Предмет исследования: вибрационные свойства узлов энергомеханического оборудования ВУГП.
Методика исследований. Для решения поставленных задач в работе использованы теоретические основы вибродиагностики зарождающихся дефектов машин и механизмов, основы спектрального анализа сложных сигналов, теория математической статистики.
В экспериментальных исследованиях применялись методы измерений вибрационных спектров узлов энергомеханического оборудования ВУГП, в основе которых лежит использование показаний переносных сборщиков-анализаторов вибрационных данных, а также натурные измерения на действующих вентиляторах.
Научная новизна работы:
Построены вибродиагностические модели узлов энергомеханического оборудования ВУГП, основанные на параметрах спектральных характеристик;
Разработана частотная вибродиагностическая модель ВУГП типа ВЦД-47 «Север»;
Произведено построение паспортных спектров-масок подшипниковых узлов ВУГП и уточнение допустимых границ «предупреждение» и «тревога» с применением метода оценки генеральной совокупности по малой выборке;
Разработана методика оценки технического состояния узлов энергомеханического оборудования ВУГП по вибрации;
Практическая ценность работы:
1. Разработана инженерная методика диагностирования узлов энергомеханического оборудования ВУГП с диаметром рабочего колеса 4,7 м с применением вибрационных методов, которая может быть использована для перехода с регламентного обслуживания узлов энергомеханического оборудования ВУГП на обслуживание по фактическому состоянию (ОФС).
Получены таблицы диагностических признаков дефектов узлов энергомеханического оборудования ВУГП, необходимые для вибрационного мониторинга и диагностики.
На основе экспериментально полученных спектров виброскорости и спектров огибающей высокочастотной вибрации разработаны уточненные паспортные спектры-маски, построены границы уровней «предупреждение» и «тревога».
Выполнена практическая реализация методики на действующем оборудовании ВУГП типа ВЦД-47 «Север».
Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных результатов, опытом обслуживания группой диагностики энергомеханического оборудования действующих ВУГП рудника «Октябрьский» ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель».
Автор защищает:
Выявленные взаимосвязи параметров вибрации с неисправностями узлов энергомеханического оборудования ВУГП.
Вибродиагностические модели узлов энергомеханического оборудования ВУГП, построенные на основе параметров спектральных характеристик.
Методику построения паспортных спектров-масок допустимых границ «предупреждение» и «тревога».
Методику оценки технического состояния вращающегося энергомеханического оборудования ВУГП по сигналам вибрации.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технической конференции «НПР: образование, наука, технологии, производство» (г. Норильск, 2001 г.); научно-технической конференции «Социальное и экономическое развитие Норильского промышленного района» (г. Норильск, 2004 г.); на научно-технической конференции, посвященной 70-летию Норильского горно-металлургического комбината и
8 60-летию Великой Победы (г. Норильск, 2005 г.); на VI Всероссийской научно-практической конференции «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города» (г. Красноярск, 2005 г.).
Реализация полученных результатов. Работа выполнялась в рамках хоздоговорной НИР 082-311 «Разработка методик мониторинга технического состояния вращающегося энергомеханического оборудования ГВУ ВС-2 рудника «Октябрьский», № государственной регистрации 01 20.0511259.
Результаты НИР были использованы автором при разработке Учебного пособия «Технические измерения и приборы. Виброизмерения и вибродиагностика» (г. Норильск, 2004 г.), утвержденного УМО в области автоматизированного машиностроения.
Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 7 печатных работах. Результаты научно-исследовательских работ изложены в отчете по НИР, в котором автор являлся ответственным исполнителем.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вве дения, 5 глав, заключения, библиографического списка из $ наименований и 3 приложений. Основной текст диссертационной работы изложен на /^Устраницах, проиллюстрирован 4F рисунками и Л/ таблицами, приложения представлены на страницах графиками, таблицами и протоколами экс- периментов.
Автор считает своим долгом выразить благодарность Н.А. Барковой, А.В. Баркову, В.В. Тулугурову (Ассоциация «Виброакустические системы и технологии», г. Санкт-Петербург), сотрудникам кафедры Э и АТПП Норильского индустриального института за постоянное внимание, помощь и поддержку.
Обзор методов выделения информативных диагностических признаков
Над проблемой низкочастотной вибрации (НЧВ) энергетического оборудования работали В.И. Олимпиев, Б.В. Арефьев, И.А. Ковалёв и другие. Ими разработаны математические модели системы «турбоагрегат-фундамент-основания» [3,44, 61].
Проблемами, относящимися к динамике электрических машин, а также к общим вопросам вибрации, занимался В.М. Фридман [18]. Колебания статоров электрических машин, вызываемые переменными электромагнитными силами, описаны И.Р. Шубовым, А.А. Александровым и др. в работах [1, 23, 41, 59, 84]. Теоретические вопросы балансировки систем связанных роторов решены А.С. Гольдиным [26].
Изначальной целью упомянутых работ было установление связей между: - физическими особенностями рабочих процессов в машинах и механизмах различных принципов действия, динамикой взаимодействующих между собой движущихся элементов и узлов; конструкцией элементов рабочих узлов, качеством (точностью) их изготовления и состоянием в процессе эксплуатации; - временными, спектральными и статистическими характеристиками возбуждаемых при работе машин и механизмов вибраций и шума. Н.В. Григорьевым, П.А. Стояновой и другими учёными выполнено обобщение результатов исследования взаимосвязей рабочих процессов и состояния узлов механизмов с вибрационными процессами, и предложены направления использования этих закономерностей для вибродиагностики технического состояния машин и механизмов [21, 30]. Рассмотрены различные типы диагностических моделей, по которым можно оценить техническое состояние машин как при квазидетерменированной, так и при статистической связи спектральных составляющих вибрации со структурными параметрами машин (метод активного эксперимента, метрические методы с использованием в качестве мер сходства Евклидова расстояния, квадрата расстояния, расстояния по Хеммингу, углового расстояния и т.д.). Э.Л. Мышинским, В.И. Попковым и другими изучены закономерности изменения вибрации судовых машин в процессе эксплуатации при их неизменном техническом состоянии, вызванные изменениями параметров электрической сети, тепловых режимов работы, нагрузки, атмосферных условий, условий эксплуатации и т.д. [65, 66, 67]. Разработаны методы обработки вибрационных сигналов для учёта упомянутых закономерностей, их исключения при решении вопросов диагностики технического состояния машин; выявления монотонного изменения вибрации, вызванного ухудшением технического состояния и появлением отдельных неисправностей, а также скачкообразными изменениями вибрации, связанными с поломками. Большой вклад в фундаментальные исследования и прикладные разработки в области вибродиагностики внесли К.В. Фролов, А.П. Гусенков, М.Д. Генкин, Л.Э. Айрапетов, А.Г. Соколова, Ф.Я. Балицкий, И.И. Хомяков, С.Н. Панов, В.В. Яблонский, B.C. Голубев, Ю.И. Бобровицкий. Ими разработаны методы взаимных спектров вибрационных и силовых процессов, механических сопротивлений, модуляционных характеристик, энергетические методы взаимности и др. [22, 25, 73, 74]. Изучением вопросов вибрационной диагностики судового электрооборудования занимались А.В. Барков, Н.А. Баркова, А.А. Александров, В.А. Шафранский [1, 6, 7]. Ими рассмотрены виды дефектов электрической части электрических машин и их связь с вибрацией. Большое количество работ посвящено изучению вибрации подшипников качения. Исследованиями российских и зарубежных авторов по вибрации подшипников качения [2, 5, 6, 7, 13,15,16,19, 24, 38, 50, 51, 52, 53, 75, 79, 82, 83, 85] установлены следующие основные причины возникновения вибрации: - циклическое изменение податливости под нагрузкой; - геометрические погрешности элементов подшипника; - превышение допустимых зазоров вследствие износа; - неправильная смазка подшипниковых узлов; - местные разрушения и защемления элементов подшипника; - перекосы и нарушения посадок в подшипниках; - динамика вращения ротора в подшипниках. Установлено, что вибрации возбуждаются не только при неисправностях в подшипнике, но и при нормальной работе. При этом на характер и уровень вибрации влияют габариты и конструкция подшипников [16, 24, 75, 79], кинематические и геометрические факторы [2, 7, 24, 75, 79, 65], а также динамические явления в системе «ротор-подшипник-корпус» [5, 53, 13], т.е. факторы, характеризующие конструктивные особенности оборудования. Изучению вибрационной диагностики оборудования электростанций посвящена работа И.А.Ковалева [43, 44]. В ней отмечается, что появление практически каждого механического дефекта или неполадки, влияющих на надежность работы вращающегося оборудования, неизбежно приведет к изменению параметров вибрационного состояния (частоты, амплитуды, фазы, локализации и др.). Большое количество работ посвящено изучению вибрации газотурбинных двигателей. Известны работы Б.В. Арефьева, В.А. Карасева, А.Б. Ройтмана, В.П. Максимова, М.К. Сидоренко и др. [3, 35, 36, 47, 49]. Вопросам изучения вибрации ВУГП посвящена работа Л.А. Арано-вича, в которой проведены аналитические исследования импульсных процессов, генерируемых дефектами подшипников качения рабочих колес; разработан метод диагностики, основанный на резонансно-демодуляционном спектральном анализе (РДСА) [2]. Из приведенного обзора следует, что вибродиагностика является важной составляющей обслуживания энергомеханического оборудования. Широкое развитие получили как разработка новых методов обработки вибросигнала, так и новых вибродиагностических приборов. Наиболее широко в печати представлены работы, посвященные вибродиагностике в электроэнергетике, нефтяной и газовой промышленности, на транспорте. Мало изучены вопросы вибродиагностики горного стационарного оборудования, в частности, вентиляторных установок главного проветривания.
Разработка частотной диагностической модели ВУГП ВЦД-47 «Север»
Как правило, валы мощных приводных электрических машин (рис.2.1) вентиляторных установок устанавливаются в подшипниках скольжения.
Дефекты, возникающие при изготовлении, монтаже и эксплуатации подшипника скольжения в составе роторной машины, могут оказывать влияние практически на все составляющие вибрации, имеющие разную природу возбуждения. В первую очередь, эти дефекты влияют на свойства сил трения в подшипнике и возбуждаемую ими высокочастотную случайную вибрацию подшипникового узла. Наиболее эффективный метод исследования свойств этой вибрации — спектральный анализ ее огибающей [6,7].
Из дефектов собственно подшипника, оказывающих влияние на параметры вибрации, можно выделить следующие: 1) перекосы вкладышей подшипника (уменьшение зазора на отдельных участках вкладышей); 2) износ вкладышей (увеличение зазора); 3) выкрашивание, трещины на поверхностях трения; 4) ухудшение условий смазки. Из режимов работы ротора в подшипниках скольжения, определяющих вибрацию последних, следует выделить: 1) нормальный режим с неподвижным масляным клином в подшипнике; 2) обкатывание шейкой вала вкладышей подшипников с частотой вращения вала; 3) автоколебания ротора в подшипниках; 4) сухой контакт поверхностей трения (удары о поверхности трения). К дефектам других узлов, непосредственно влияющих на работу подшипника и его вибрацию, можно отнести: 1) неуравновешенность; 2) дефекты соединительных муфт; 3) ослабление креплений подшипниковых узлов к машине или машины к фундаментным опорам; 4) дефекты соединенных с валом узлов, в том числе шестерен и т.п., создающие ударные нагрузки на подшипник. По особенностям формирования вибрации указанные дефекты объединяются в восемь групп [6]: - неуравновешенность ротора; - бой вала (муфты); - дефекты узлов крепления подшипника; - автоколебания вала; - перекос подшипника; - износ подшипника; - удары в подшипнике; - дефекты смазки. Частоты составляющих спектров вибрации и ее огибающей для обнаружения и идентификации дефектов подшипника скольжения приведены в прил.2 [6]. Неуравновешенность ротора увеличивает вибрацию машины на частоте вращения fr, и именно этот рост является диагностическим признаком рассматриваемого дефекта. Бой вала (муфты) приводит к тем же результатам, что и сильная неуравновешенность ротора, т.е. к обкатыванию шейкой вала вкладышей подшипника. При этом также могут расти составляющие вибрации машины на гармониках частоты вращения nfr, а. в спектре огибающей могут появиться линии тех же частот. Поскольку практически сложно отличить бой вала от боя муфты, последний лучше всего отнести к группе дефектов, имеющих название «бой вала». Дефекты узлов крепления подшипника влияют, прежде всего, на вибрацию с частотой вращения ротора, возбуждаемую силами неуравнове 35 шенности. Это влияние приводит к скачкообразному изменению величины колебательного смещения при определенных углах поворота ротора. Естественно, что такое изменение приводит к росту вибрации на ряде гармоник частоты вращения nfr, но идентифицировать вид дефекта по такому росту, как правило, не удается. Лучше всего сравнивать уровни вибрации подшипникового узла на частоте вращения в двух направлениях, перпендикулярных оси вращения. Если они отличаются более чем в 3 раза, это является признаком либо ослабления узлов крепления подшипникового узла к машине или узлов крепления машины к фундаментным конструкциям, либо ослабления самих фундаментных конструкций.
Автоколебания вала в подшипниках приводят к росту вибрации машины на гармониках частоты этих колебаний. Автоколебания являются следствием либо увеличения зазора, либо неправильной подачи смазки. Перемещение происходит достаточно медленно и приводит к отклонению вала от положения равновесия. Когда положение становится неустойчивым, малейшее возмущение быстро возвращает вал в устойчивое положение. Как правило, этим возмущением являются центробежные силы, которые возвращают вал в исходное положение один раз за два или три оборота вала. Таким образом, автоколебания вызывают вибрацию машины на ряде частот, первая из которых в два или три раза ниже частоты вращения вала. Наиболее просто автоколебания вала обнаруживаются по спектру огибающей вибрации [6, 7, 83].
Классификация основных аварийноопасных дефектов
Методика рассчитана, прежде всего, на обнаружение и идентификацию дефектов, возникающих на вентиляторной установке в процессе эксплуатации.
С наибольшей достоверностью обнаруживаются дефекты тех узлов ВУГП, которые являются источниками колебательных сил и в наибольшей степени подвержены износу и старению. К таким узлам относятся валы (роторы), подшипники качения-и скольжения, соединительные муфты, рабочие колеса.
С несколько меньшей достоверностью, но также успешно обнаруживаются дефекты тех узлов, которые влияют на параметры колебательных сил в узлах-источниках. К таким узлам относятся узлы крепления опор вращения или машины .в целом, внутренние обтекаемые поверхности вентилятора, магнитные цепи (активные сердечники и зазоры) электрических машин.
Большинство отказов энергомеханического оборудования ВУГП ВЦД-47 «Север» связано с дефектами их подшипников. В подшипниках качения с учетом возможностей их вибрационной диагностики дефекты подпшпника целесообразно разделить на следующие группы: 1. Износ поверхностей качения (наружных и внутренних колец, тел качения); 2. Износ поверхностей скольжения (сепаратора, защитных колец); 3. Раковины, сколы, трещины на поверхностях качения; 4. Дефекты сборки, увеличивающие нагрузку на поверхности качения (увеличенный радиальный и осевой натяг, перекос колец или сепаратора); 5. Проскальзывание колец; 6. Ухудшение свойств смазки; Как отмечалось в главе 2, практически все из указанных групп дефектов обнаруживаются по следующим основным диагностическим признакам: - изменение свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотной случайной вибрации в виде роста уровня вибрации и (или) появления ее амплитудной модуляции; - появление ударных импульсов при контакте дефектных участков поверхностей качения и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации ударного вида; - рост колебаний ротора в подшипниках на частотах, определяемых параметрами подшипника. Изменение свойств сил трения является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов первой, второй и четвертой из указанных групп. Появление ударных импульсов является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов третьей и шестой групп. Рост колебаний ротора на подшипниковых частотах, особенно в области низких и средних частот, является признаком наличия развитых дефектов не только из указанных групп, но и дефектов изготовления как собственно подшипников, так и других узлов машины. Отдельно следует рассматривать дефекты пятой группы, а именно проскальзывание колец, так как этот вид дефекта проявляет себя не постоянно, а только в момент проскальзывания, и поэтому может быть надежно обнаружен только при непрерывном контроле вибрации подшипника. В подшипниках скольжения с жидкой смазкой число групп дефектов, отличающихся разными диагностическими признаками, меньше, чем в подшипниках качения. Эти группы выглядят следующим образом: 1. износ поверхностей скольжения; 2. выкрашивание поверхностей скольжения; 3. дефекты сборки и монтажа, увеличивающие нагрузки на поверхности скольжения и снижающие толщину масляного слоя; 4. появление ударов (сухих и гидравлических); 5. ухудшение свойств смазки. Эти дефекты обнаруживаются по аналогичным с подшипниками качения диагностическим признакам, т.е. либо по изменению свойств сил трения, либо по появлению ударных импульсов, либо по росту колебаний ротора в подшипниках. Изменение свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации является основным признаком износа и перекоса поверхностей трения. Появление ударов характеризует как наличие неравномерного износа поверхностей трения, так и изменение свойств смазки, и практически представляет самостоятельную группу дефектов. Рост колебаний ротора в под- шинниках скольжения, в том числе и автоколебаний, также характеризует и износ поверхностей трения, и ухудшение свойств смазки, включая возможное появление дефектов в системе подачи смазки. К дефектам (группам дефектов) ротора, значительно изменяющим ресурс роторных машин, следует отнести: 1. неуравновешенность ротора; 2. несимметричная жесткость вала; 3. задевание вращающейся частью ротора за неподвижные узлы; 4. дефекты узлов, закрепленных на роторе (рабочие колеса, электрические обмотки и т.п.); 5. статическая несоосность соединяемых валов (излом линии вала); 6. динамическая несоосность соединяемых валов, искривление вала и т.п. (бой вала). Дефекты роторов, как правило, обнаруживаются по росту низкочастотной вибрации ротора в подшипниках и, как следствие, вибрации машины в целом. Но для обнаружения некоторых дефектов на ранней стадии развития необходимо использование анализа высокочастотной вибрации и ее огибающей. Дефекты рабочих колес с учетом возможностей виброакустической диагностики можно разделить на следующие группы: 1. дефект рабочего колеса в целом (неуравновешенность, бой, перекос и т.п.); 2. дефекты отдельных лопастей или лопаток (износ, деформация, трещины и т.п.). Практически все из указанных групп развитых дефектов обнаруживаются по вибрации машины на соответствующих частотах. На начальной стадии развития многие дефекты обнаруживаются по свойствам пульсаций давления потока в зоне рабочего колеса или по возбуждаемой этими пульсациями высокочастотной вибрации корпуса в той же зоне. Многие из развитых дефектов первых двух групп могут также обнаруживаться по появлению динамических нагрузок на подшипники вала с рабочими колесами и, соответственно, по изменению свойств сил трения и высокочастотной вибрации подшипников.
Формирование маршрутов обхода и конфигурирование контрольных точек
Выводы по результатам диагностики подшипника скольжения №9 ГПТ: 1. Диагностика по спектру виброскорости выявила превышение уровня «предупреждение» основной гармоники частоты вращения валопровода fr = 16,67 Гц, что характерно для дефекта НЕУРАВНОВЕШЕННОСТЬ РОТОРА. Превышений уровня «тревога» спектральной маски узла не отмечено. 2. Диагностика по спектру огибающей высокочастотной вибрации обнаружила схожие по признакам дефекты типа БОЙ ВАЛА и ИЗНОС ПОДШИПНИКА. Так как количество гармонических составляющих к 7, наиболее вероятен дефект ИЗНОС ПОДШИПНИКА. 3. Принято решение произвести осмотр подшипникового узла. 1. Практическая реализация методики оценки состояния энергомеханического оборудования на примере ВУГП типа ВЦД-47 «Север» по вибрации показала высокую эффективность обнаружения неисправностей. Разработанные маски спектров виброскорости показали более высокую чувствительность к проявлению дефектов, чем предлагаемые в Методических указаниях [53], что подтверждено натурным экспериментом. 2. Следует отметить, что применительно к подшипниковым узлам качения оценка состояния только по спектрам виброскорости является недостаточной. Экспериментально подтверждено, что эффективным дополнением к отмеченному методу является метод анализа огибающей высокочастотной вибрации. 3. По результатам диагностики подшипника качения опоры №3 можно утверждать, что для подшипника качения вала рабочего колеса типа SU3013176, требующего замены, в спектре огибающей отмечается следующее: - максимальное значение глубины модуляции на частоте f{= 107,25 Гц равно т = 53%; - максимальная амплитуда спектральной составляющей на частоте f{ = 107,25 Гц равна 118 дБ. В процессе проведенных исследований были получены следующие результаты: 1. Выявлены недостатки существующих методических указаний Госгор-технадзора России РД 03-427-01 по экспертному обследованию ВУГП. 2. Разработана усовершенствованная методика мониторинга технического состояния узлов энергомеханического оборудования вентиляторных установок главного проветривания по вибрации, позволяющая организовать техническое обслуживание ВУГП по фактическому состоянию. Особенностью методики является использование для оценки технического состояния, наряду с существующими диагностическими параметрами (спектры виброскорости, СКЗ виброскорости и размах вибросмещения), спектров огибающей высокочастотной вибрации. 3. Выявлены узлы - источники вибрации, характерные для разных типов ВУГП. Разработаны вибродиагностические модели узлов энергомеханического оборудования ВУГП, исследованы диагностические признаки, используемые при оценке технического состояния. 4. Разработана частотная вибродиагностическая модель вентиляторной установки типа ВЦД-47 «Север» с использованием анализа спектров прямых и огибающей высокочастотной вибрации. 5. Рассчитаны пороговые значения для спектральных масок спектров виброскорости подшипниковых узлов. 6. С использованием метода генеральной совокупности по малой выбор ке, позволившего повысить достоверность определения технического со стояния ВУГП за счет использования в качестве исходных данных реаль ных спектров виброскорости, произведено уточнение ограничений для спектральных компонент спектров виброскорости - спектральных масок применительно к подшипниковым узлам на примере ВУГП типа ВЦД-47 «Север». 7. Проведена экспериментальная проверка разработанной методики на вентиляторных установках типа ВЦД-47 «Север» вентиляционных стволов 1, 2 и 3 рудника «Октябрьский» ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель». Реализация положений методики позволила повысить степень достоверности определения технического состояния подшипниковых узлов, что было подтверждено последующей эксплуатацией вентиляторных установок. Результаты работы использованы в учебном процессе на кафедре «Электропривод и автоматизация технологических процессов и производств» для специальностей 210200 и 180400 при изучении курсов «Технические измерения и приборы» и «Неразрушающие методы контроля оборудования». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.
