Спосіб вібраційної діагностики приводів механічного обладнання

Реферат: Спосіб вібраційної діагностики приводів механічного обладнання включає вимір параметрів вібрації на працюючому в режимі холостого ходу приводі з подальшим проведенням аналізу отриманих даних. При цьому вимір параметрів вібрації і аналіз отриманих даних проводять окремо за кожним вузлом приводу, виявляючи пошкоджені вузли. UA 93855 U (12) UA 93855 U UA 93855 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вібраційної діагностики і використовується для діагностики приводів механічного обладнання, що працює із змінними навантаженнями в умовах коливань, наприклад для діагностики приводу прокатної кліті. Відомий спосіб діагностики зубчастих передач (RU 2337340, опубл. 27.10.2008 p.), який полягає у вимірі сигналів акустичної емісії на корпусі підшипника, що обертається, або на поверхні одного з кілець підшипника, що не обертається, який встановлений на валу з шестернею, що діагностується. Істотним недоліком даного способу є недостатня точність діагностики в умовах виробничих цехів, оскільки метод акустичної емісії не ефективний в умовах високого рівня шуму. Також для прояву сигналів акустичної емісії, достатньої для діагностики амплітуди, необхідно навантажити зубчасту передачу і виключити удари в приводі, що не представляється можливим для приводу механічного обладнання, що працює із змінними навантаженнями. Також відомий спосіб визначення стану об'єктів при вібродіагностиці (R11 2187086, опубл. 10.08.2002 р.). Суть: отримують вібродіагностичні параметри досліджуваного об'єкта у вигляді вібросигналу (переміщення, швидкість, прискорення) в тимчасовій галузі. Як аналізовані характеристики використовують характеристики просторів станів або фазових просторів вібросигналу і його інтегро-диференційних складових, за зміною яких визначається поточний стан об'єкта. Метод заснований на використанні фазових просторів характеристик обладнання, за типом і видом яких (їх кількісній і якісній зміні) можна безпосередньо визначили тип і ступінь пошкодження, Визначають точки біфуркації, які визначають кордони між якісно різними станами об'єкта. За швидкістю зміни кількісних параметрів і за швидкістю проходження точок біфуркації здійснюють прогнозування розвитку того або іншого дефекту і стан діагностованої системи в цілому. Недоліком даного способу є те, що для визначення критичного стану системи (точка біфуркації), при якому система стає нестійкою відносно флуктуацій і виникає невизначеність: чи стане стан системи хаотичним або вона перейде на новий, більш диференційований і високий рівень впорядкованості, необхідний стаціонарний режим роботи з постійним навантаженням. Умови роботи приводів механічного обладнання, що працюють із змінними навантаженнями, наприклад прокатних клітей з постійними ударами, змінами швидкості прокатування, змінами обтискань, не дозволяють реалізувати даний метод повною мірою. Найбільш близьким способом до того, що заявляється, є спосіб вібраційної діагностики підшипників кочення (RU 2104510, опубл. 10.02.1998 p.), що включає вимір параметрів вібрації з подальшим проведенням аналізу отриманих даних. При використанні даного способу вимірюють амплітудний спектр вібрацій елементів підшипника при обертанні його під навантаженням, дискретизують і перетворюють вібросигнал в цифрову форму, визначають складові спектра вібрацій в заданих діапазонах, частот і, використовуючи закладені в пам'яті ЕРМ відомі властивості спектру вібрацій, роблять висновок про стан елементів підшипника. Істотним недоліком даного способу є неможливість проведення діагностики елементів приводу механічного обладнання, що працює із змінними навантаженнями в навантаженому стані, у зв'язку із зміною параметрів роботи обладнання залежно від технологічних процесів, а також у зв'язку з високим рівнем високочастотної вібрації від метанового контакту поверхонь зубів, при роботі редукторів під навантаженням. В основу корисної моделі поставлена задача, яка полягає в підвищенні точності діагностики вузлів приводу механічного обладнання шляхом диференціювання аналізу параметрів вібраційної діагностики. Поставлена задача вирішується тим, що в способі вібраційної діагностики приводу, який включає вимір параметрів вібрації з подальшим проведенням аналізу отриманих даних, згідно з корисною моделлю, вимір параметрів вібрації виконують на працюючому в режимі холостого ходу приводі, причому вимір параметрів вібрації і аналіз отриманих даних проводять окремо за кожним вузлом приводу, виявляючи пошкоджені вузли. Крім того, пошкоджені вузли виявляють при появі в спектрах інформативних амплітуд обертових, підшипникових і зубцевих частот, за піками яких встановлюють місця розташування дефектів в пошкоджених вузлах. Тобто, за наявності в спектрах інформативних амплітуд вказаних вище частот, можна з повною упевненістю стверджувати про те, що вузол містить дефект, а для встановлення місць розташування дефектів в пошкодженому вузлі при аналізі беруть до уваги піки даних частот, які порівнюють:з дослідно встановленими пороговими значеннями частот конкретного вузла в певному типі приводу. При цьому ступінь розвитку дефекту в пошкодженому вузлі приводу визначають за середньоквадратичним значенням віброшвидкості, значенню високочастотного детектування 1 UA 93855 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 огинаючої в розмаху (у представленні пік-пік) і значенню віброприскорення в пік. Тут для визначення степеню розвитку дефекту у вузлі приводу проводять порівняння значень вказаних вище параметрів, отриманих при діагностиці з дослідно встановленими пороговими значеннями конкретного вузла в певному типі приводу. Отже, нова сукупність обмежувальних і відмінних ознак способу, що заявляється, є причиною, а первинний технічний результат (диференціювання аналізу параметрів вібраційної діагностики) - наслідком. У свою чергу, цей первинний технічний результат є причиною, а вторинний технічний результат (підвищення точності діагностики вузлів приводу механічного обладнання) наслідком. Порядок проведення вібраційної діагностики і приклад здійснення способу приведені нижче. Перед початком діагностики на постійно забезпечені точки вимірів на всіх підшипникових вузлах приводу у вертикальному, осьовому і поперечному напрямах від осі обертання встановлюють датчики вібрації (акселерометри). Після цього привід починають обертати на холостому ході з постійною кількістю обертів електродвигуна. В результаті вібраційний сигнал опори від акселерометра надходить на вхід колектора даних, де відбувається його оцифровування. Далі сигнал за допомогою швидкого перетворення Фур'є розкладається на частотні складові, з яких формуються спектри сигналу. Дані, отримані з віброаналізатора, зберігають в комп'ютері. Поява в спектрах інформативних амплітуд оборотних, підшипникових і зубцевих частот свідчить про наявність дефекту (за кількістю піків оборотних, підшипникових і зубцевих частот роблять висновок про появу і місце розташування дефекту). Про ступінь розвитку дефекту роблять висновок за середньоквадратичним значенням віброшвидкості, значенням високочастотного детектування огинаючої і значенням віброприскорення в пік (визначають в діапазоні частот від 10 Гц до 10 кГц). Приклад. Діагностику здійснювали на універсальній кліті кварто № 4 листопрокатного цеху ЛПЦ-1700. Об'єкт діагностування - шестерінчаста кліть головного приводу. Під час прокрутки приводу на холостому ході записувався сигнал вібрації. За ходом виконання аналізу отриманих даних, в спектрі огинаючої (смуговий фільтр 500-10000 Гц) був виявлений пік на частоті перекочування тіл кочення, модульований частотою обертання сепаратора, дана частота мала гармонійний ряд, піки якого також модулювалися частотою обертання сепаратора. Значення огинаючої склало 3,435 gе, після заміни підшипника значення огинаючої стало 0,145 ge. Дана ознака відповідає сильному дефекту тіл кочення і сепаратора. В результаті привід кліті № 4 був зупинений у зв'язку з руйнуванням сепаратора підшипника, що дозволило не допустити серйозніших поломок всієї кліті. Таким чином, використання даного способу дозволить підвищити рівень безпеки персоналу, знизити простої стану і витрати на ремонти обладнання, що, у свою чергу, приведе до отримання економічного ефекту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб вібраційної діагностики приводів механічного обладнання, що включає вимір параметрів вібрації з подальшим проведенням аналізу отриманих даних, який відрізняється тим, що вимір параметрів вібрації виконують на працюючому в режимі холостого ходу приводі, причому вимір параметрів вібрації і аналіз отриманих даних проводять окремо за кожним вузлом приводу, виявляючи пошкоджені вузли. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що пошкоджені вузли виявляють при появі в спектрах інформативних амплітуд оборотних, підшипникових і зубцевих частот, за піками яких встановлюють місця розташування дефектів в пошкоджених вузлах. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що степінь розвитку дефекту в пошкодженому вузлі приводу визначають за середньоквадратичним значенням віброшвидкості, значенням високочастотного детектування огинаючої в розмаху і значенням віброприскорення в пік. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2