Спосіб та пристрій для знаходження дефектів в газоперекачувальних агрегатах

1. Способ обнаружения дефектов в газоперекачивающих агрегатах, при котором измеряют вибродатчиком уровни первых двух роторных гармоник и одной второй гармоники спектра вибрации турбомашины и устанавливают закон взаимного распределения гармоник для бездефектного агрегата и с характерными дефектами на основании рекурентного закона взаимного распределения уровней гармоник, отличающийся тем, что сигнал от вибродатчика подают на коммутатор и логическое устройство формирования двух двоичновосьмиричных кодов, соответствующи х десятичной цифре и составленных из младших и старших разрядов двоичных чисел в зависимости от превышения уровней сигнала одной второй, первой и второй гармоник и по цифре, составленной из младших разрядов, определяют на жидкокристаллическом индикаторе бездефектное состояние агрегата или дефект агрегата, а по цифре, составленной из старших разрядов – уровень (степень опасности) дефекта. A (54) СПОСІБ ТА ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗНАХОДЖЕННЯ Д ЕФЕКТІВ В ГАЗОП ЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ АГРЕГАТАХ 28309 Поставленная задача решается тем, что сигнал от вибродатчика подают на коммутатор и логическое устройство. Формируют два двоичновосьмиричных кода, соответствующи х десятичной цифре и составленных из младших и старших разрядов двоичных чисел, в зависимости от превышения уровней сигнала одной второй, первой и второй гармоник. Определяют на жидкокристаллическом индикаторе по цифре, составленной из младших разрядов, бездефектное состояние агрегата или наименование дефекта, а по цифре из старших разрядов - уровень (степень опасности) дефекта "неудовлетворительно", "недопустимо" или "дополнительный дефект". Аналогичным образом определяют дефекты лопаток, подшипников, шестерен в зависимости от их частот. Таким образом, изобретение позволяет исключить пропуски неисправностей при дефектации, расширить номенклатуру и повысить точность обнаружения контролируемых дефектов агрегатов. Установлено, что каждый дефект характеризуется распределением амплитуд, взаимным соотношением одной второй, первой и второй роторных гармоник. Номер гармоник r формируется следующим образом: r=fиз/fр, где: fиз - измеряемая частота, fр - частота вращения ротора. Используя порядок нормирования вибрации расчетным путем и по данным статобработки спектров вибрации газоперекачивающих агрегатов? получены предельно допустимые нормы виброскорости роторных гармоник. Указанные вибрации введены в память прибора с целью автоматического сравнения с измеряемыми вибрационными параметрами в трех частотны х диапазонах: одна вторая, первая и вторая роторные гармоники. Превышение допустимых уровней вибрации в какомлибо из трех диапазонов прибора соответствует цифре двоично-восьмиричного кода. Код состоит из трех разрядов, соответствующих трем частотным диапазонам: первый - половинной гармонике, второй - первой гармонике, третий - второй гармонике. В изобретении использованы рекомендации ИСО 2372, в которых указывается, что увеличение амплитуд в 2 раза является значительным и может привести к ухудшению оценки состояния агрегата с "неудовлетворительно" до "недопустимо". Для этого случая вводится еще один предельный уровень, соответствующий состоянию "недопустимо". Значение уровня "недопустимо" в каждом из трех частотных диапазонов соответствует двойному значению предельно допустимых уровней вибрации. Для "аварийного" состояния вводится уровень, равный утроенному значению предельно допустимого уровня в каждом из трех диапазонов. Настройку полосового фильтра на заданную частоту производят в следующей последовательности. Вблизи первой роторной гармоники (r=1) вычисляется максимальная амплитуда прошедшей фильтрацию вибрации. Запоминается значение роторной частоты. Вычисляют порядок гармоники r и среднеквадратичное значение амплитуды (с. к. з.) и формируют код уровня амплитуды. Код уровня амплитуды (n) равен целой части от ношения измеренного значения с. к. з. к эталонному. Затем вычисляют функцию n и одно из возможных значений n=0; 1 и 3 запоминается как двоичное число n=00; 01; 11. Полученное таким образом двоичное число формирует средний разряд двоично-восьмиричного кода дефектов (Д), составленный из младшего разряда двоичного числа n, и средний разряд двоично-восьмиричного числа (Д1), составленный из старшего разряда двоичного числа n. Затем производят переключение полосового фильтра на частоту кратности r=0,5, и операция получения двоичного числа функции n повторяется. Двоичное число формирует младшие разряды двух кодов Д и Д1.После чего переключают полосовой фильтр на частоту кратности r=2 и формируют аналогичным образом старшие разряды кодов Д и Д1. Необходимость вычисления n обусловлена тем, что эта операция уменьшает предельно допустимые отклонения кратности переключения r среднегеометрических частот плавно перестраиваемого полосового фильтра с шириной полосы пропускания 0,125 относительно частоты настройки на основную (первую) гармоническую составляющую, которая не должна превышать 0,01. Увеличение ширины полосы пропускания фильтра с этой целью не может быть использовано из-за влияния амплитуд соседних гармоник на результат вычисления с. к. з. в пределах ширины полосы пропускания фильтра на частоту кратности r. Формируемый код из младших разрядов двоичных чисел - Д, каждая комбинация из трех разрядов которого соответствует де фекту в агрегате, высвечивается десятичной цифрой на табло прибора. В соответствии с методикой диагностики турбомашин вид дефекта - двоичный код и десятичная цифра - следующие: бездефектный агрегат код Д=000, цифра=0; дисбаланс код Д=010, цифра=2; перекос подшипника код Д=011, цифра=3; задевание ротора код Д=111, цифра=7; дефект подшипника код Д=100, цифра=4; расцентровка ротора код Д=001, цифра=1; разболтанность подшипника код Д=101, цифра=5; коробление корпуса код Д=110, цифра=6. Если при дефектации Д1=000 (0) и Д=Д 1, то обнаружен "бездефектный" агрегат. Если Д1¹ ¹000 (0), Д=Д1, обнаруженный дефект находится в зоне "недопустимо". Если Д1=000 (0) и Д¹Д1, то обнаруженный дефект находится в зоне "неудовлетворительно". Если Д1¹000 (0) и Д¹Д1, то на основной сильный дефект накладывается "слабый". Разделение дефектов происходит следующим образом. Из кода Д поразрядно вычитается код Д1, полученное значение Д2 запоминается. Коду Д присваивается значение Д1, и дефектация повторяется. В данном случае мы имеем Д=Д1, и определяется основной дефект. Затем коду Д присваивается значение Д2, а коду Д1 - значение нуль, и дефектация повторяется. Это соответствуе т зоне "неудовлетворительно", и таким образом определяется дополнительный дефект. При значении n>3, код Д и Д1 не формируется, а сигнализируется зона "аварийно". Таким образом, в памяти прибора формируется 2 28309 два кода дефектов. Код, составленный из младших разрядов двоичного числа, высвечивается на табло десятичной цифрой дефекта Д. Код из старших разрядов Д1 сравнивается с кодом Д. При значении кода Д1, равного нулю, сигнализируется зона "неудовлетворительно". При совпадении кодов высвечивается зона "недопустимо", а при несовпадении кодов - зона "дополнительный дефект", и происходит поразрядное вычитание кодов Д2=Д-Д1. Код Д2 запоминается, Д присваивается значение Д1, и дефектация повторяется. С целью оптимизации работы процедура вычитания и запоминания кодов происходит во всех случаях, в т. ч. и при Д = Д1. Однако в последнем случае дефекты разделяются на "обнаруженный" дефект и "бездефектный" агрегат. Для обнаружения дополнительного дефекта коду Д присваивается значение Д2, а коду Д1 значение нуля, и цикл повторяется. Предлагаемый способ используется для обнаружения дефектов, характеризующи хся высокочастотными гармониками спектра, значительно отличающихся от роторной гармоники. В лопаточном аппарате турбомашин кратность частоты лопаточной частоты может быть использована для диагностики, если сформировать двоичный код аналогично низкочастотному спектру, заменив роторную гармонику лопаточной частотой. Вид дефекта в этом случае в десятичных цифрах следующий: бездефектный - 0; дефект ступени - 5; износ рабочих лопаток - 3; задевание рабочих лопаток - 7; поломка - 4; утечка - 2; износ направляющих лопаток - 1; дефект рабочих лопаток - 6. Дефектация проводится аналогично низкочастотному спектру. Дефект в подшипниках качения характеризуется амплитудами трех подшипниковых частот. Бездефектный подшипник - 0; перекос кольца - 1; дефект кольца - 2; наклеп кольца - 3; дефект шарика - 4; сколы шарика - 5; шероховатость дорожки - 6; удары шарика - 7. Дефектация проводится аналогично диагностике лопаток. Дефект в зубчатых зацеплениях (редукторы, коробки приводов) характеризуется амплитудами трех зубчаты х частот. Бездефектные шестерни - 0; смещение шестерен - 1; износ ведомой шестерни - 2; наклеп зубьев - 3; нарушение режима смазки - 4; отсутствие смазки - 5; износ ведущей шестерни - 6; поломка зубьев - 7. Дефектация проводится аналогично диагностике лопаток и подшипников. Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 - спектр вибрации и формирования кодов: Д=011 (3); Д1=001 (1); Д2=010 (2); по оси ординат - с. к. з. виброскорости в мм/с, по оси абсцисс - относительная частота (r); на фиг. 2 - блок-схема устройства для осуществления способа. Устройство для осуществления способа содержит корпус турбомашины 1, внутри которого установлен ротор 2 с лопатками 3, подшипник 4 и шестерни 5 и 6. На корпусе подшипника 4 закреплен вибродатчик 7 посредством магнитов 8. Вибродатчик 7 соединен через усилитель 9, усилитель заряда 10, фильтр высоких частот 11 с полосовым перестраиваемым фильтром 12, ком мутатором 13, детектором 14 и логическим устройством управления 15. Устройство 15 соединено с коммутатором 13 и полосовым фильтром 12, а также с генератором 16 сигнальными лампочками 17 и через аналого-цифровой преобразователь 18 - с жидкокристаллическим индикатором 19. Устройство имеет блок питания 20 и блок памяти 21. Работа устройства происходит следующим образом. Во время вращения ротора 2 возникает вибрация подшипника 4, воспринимаемая вибродатчиком 7. Данные вибродатчика 7 через усилитель 9 поступают в усилитель заряда 10, где преобразуются в электрический сигнал, величина которого пропорциональна виброускорению, а затем через фильтр 14 - на полосовой фильтр 12 и коммутатор 13. Здесь происходит выделение первой, второй и половинной гармоники вибросигнала, после чего он подается на интегратор-детектор 14, где переходит от виброускорения к виброскорости и затем преобразуется в напряжение постоянного тока, пропорционального с. к. з. виброскорости. Из выхода детектора 14 сигнал поступает на логическое устройство управления 15, где производится проверка уровней вибрации по гармоникам к заранее выбранным значениям. Формируются три двоично-восьмиричных кода (Д, Д1, Д2) и вычисляется код уровней (n), и контролируется отклонение кратности переключения среднегеометрических частот плавно перестроенного полосового фильтра относительно настройки на основную гармоническую составляющую не более 0,01. Состояние коммутатора 13, как и частота, на которую настроен полосовой фильтр 12, зависит от сигналов, поступающи х с устройства управления 15, причем частота настройки фильтра определяется частотой генератора 16, поступающей на устройство управления 15. Генератор 16 управляется логическим устройством 15. Сигнал с устройства 15 поступает на сигнальные лампочки 17 и через аналого-цифровой преобразователь 18 на жидкокристаллический индикатор 19, где отображается номер дефекта, уровень виброскорости амплитуд отфильтрованных гармоник и состояние агрегата: "дополнительный дефект", "удовлетворительно", "неудовлетворительно", "недопустимо" и "аварийно". Питание устройства осуществляется за счет блока питания 20 через усилитель заряда 10. В памяти 21 накапливаются результаты измерений, которые отображаются на лампах 17 и индикаторе 19. Промышленные испытания проводились на КС "Бильче Волица", "Дашава" ДП "Львовтрансгаз", Ромненской КС и Решетиловской КС ДП "Киевтрансгаз". При проведении измерения виброскорости использовались акселерометры иностранных фирм. Результаты измерений спектральных составляющи х вибрации сравнивались с показаниями акселерометра и анализатора спектров 2034 фирмы "Брюль и Къер" и виброколлектора "Микролог", США. Рез ультаты вибродиагностики согласуются. 3 28309 Фиг. 1 4 28309 Фиг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5