Спосіб експлуатаційного контролю динамічного кутового розцентрування роторного агрегату

Реферат: Спосіб експлуатаційного контролю осьового розцентрування роторних агрегатів полягає в контролі кута розцентрування за величиною зростання похідних від розцентрування інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання (муфти). Контроль розцентрування працюючого роторного агрегату виконується дистанційно, для цього контролюють ступінь зростання теплового поля елементів конструкції, використовуючи при цьому, наприклад, тепловізор. UA 87800 U (12) UA 87800 U UA 87800 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області експлуатації роторних агрегатів, зокрема до способу експлуатаційного контролю динамічного кутового розцентрування роторного агрегату. Під роторним агрегатом розуміють стаціонарні роторні машини, наприклад, компресори, насоси, вентилятори, тощо. Відомий побічний спосіб оцінки якості центрування роторних агрегатів шляхом безрозбірного визначення пошкоджень цілісності закритих опорних конструкцій стаціонарних роторних машин, який полягає у безперервній реєстрації амплітуд коливання осі ротора у всьому діапазоні частот, визначенні ортогональних складових коливань, реєстрації годографа прецесії осі ротора. При визначенні пошкоджень цілісності закритих опорних конструкцій стаціонарних роторних машин реєструють факт перевищення швидкості зростання амплітуд поперечних коливань відносно інших складових годографа прецесії осі ротора [Деклараційний патент на корисну модель 23836. Україна. Бюл. №8-4с.]. Недолік способу полягає в невизначеності результатів діагностичного контролю щодо наявності найбільш суттєвого за наслідками експлуатаційного дефекту, а саме динамічного кутового розцентрування від дії дефектів віддалених опор. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як прототип, є спосіб виявлення динамічного кутового розцентрування роторного агрегату [Деклараційний патент на корисну модель 74612. Україна. Бюл. №21.- 4с.], який полягає в контролі динамічного кутового розцентрування роторного агрегату, за рахунок реєстрації впливу дефектів віддалених опор багатоопорної стаціонарної роторної машини, встановлення за фактом кутового зміщення площини годографа прецесії осі ротора від площини перпендикулярної до осі валопроводу. Недоліком способу є відсутність шляхів контролю інтенсивності зростання осьового розцентрування роторних агрегатів у часі від дії експлуатаційних дефектів та побудові відповідних регламентів технічного обслуговування. В основу корисної моделі поставлена задача розробити спосіб експлуатаційного контролю осьового розцентрування роторних агрегатів від дії прихованих дефектів віддалених опор багатоопорної стаціонарної роторної машини, який полягає в контролі кута розцентрування за величиною зростання інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання (муфти). При цьому контроль розцентрування працюючого роторного агрегату виконується дистанційно для цього контролюють ступінь зростання теплового поля елементів конструкції, використовуючи при цьому, наприклад, тепловізор, що дозволяє оперативно фіксувати факт появи дефекту і виконувати адекватну профілактику. Технічний результат від використання корисної моделі полягає в підвищенні ресурсу працездатності обладнання за рахунок захисту деталей роторної машини від неконтрольованого збільшення навантажень, в виконанні адекватної профілактики й запобіганні аварійним руйнуванням і екстремальним витратам на ліквідацію наслідків аварії. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб експлуатаційного контролю осьового розцентрування роторних агрегатів полягає в контролі кута розцентрування за величиною зростання похідних від розцентрування інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання (муфти). Згідно корисної моделі, контроль розцентрування працюючого роторного агрегату виконується дистанційно, для цього контролюють ступінь зростання теплового поля елементів конструкції, використовуючи при цьому, наприклад, тепловізор. Заявлена корисна модель пояснюється ілюстраціями, де на фіг. 1 представлена схема сталості опор роторної машини в системі діючих сил, тобто с 1 = с2 = с3 = с4; на фіг. 2 представлена схема виникнення динамічного кутового розцентрування роторного агрегату, тобто жорсткість віддалених опор роторного агрегату різна с 1  с2  с3  с4; на фіг. 3 - зображена муфта пружно втулочно-пальцева: а) без пошкоджень опор, тобто с1 = с2 = с3 = с4; б) при появі дефектів віддалених опор баготоопорної стаціонарної роторної машини, тобто с1  с2  с3  с4. Спосіб реалізується наступним чином. Роторний агрегат (фіг. 1), що, умовно, складається з двигуна 3 та технологічної роторної машини 4, з'єднаних між собою за допомогою жорсткого або гнучкого елементу 5 (муфти), встановлені на фундаменті 6 і рамі 7. В процесі роботи утворює збудження механічних коливань ротора, які передаються на опори ротора 8 (стаціонарні частини конструкції). При появі експлуатаційних дефектів, у вигляді ослаблення кріплень, тріщин опор, руйнування рами, зміни в структурі фундаменту тощо, спостерігається нерівномірна зміна жорсткості опор, що обумовлює зростання додаткової сили, яка призводить до зростання інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання (муфти). Цей факт фіксується дистанційно шляхом контролю ступеню зростання теплового поля елементів конструкції (наприклад, тепловізором). 1 UA 87800 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Під час роботи стаціонарної роторної машини з опорами різної жорсткості, тобто с 1  с2  с3  с4, в місці з'єднання двох машин між собою, а саме в муфті, відбувається зростання похідних від розцентрування інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання. В муфті пружно втулочно-пальцевій при зміні жорсткості опор відбувається цикл зміни пружно-стискаючої деформації в осьовому напрямку болта, який призводить до появи тепловиділення, підвищенню температури в робочій зоні. Для зубчастої муфти відбувається збільшення тиску на зуб'ях, яке значною мірою залежить від деформацій вигину, контактного стиснення і переміщення, обумовленого пружною деформацією прилеглої до зуба частини обода, що призводить до тертя та зносу спряжених поверхонь зубів. Змінність навантаження на зубах муфти в межах контактної зони і зворотнопоступальний ковзання, обумовлює збільшення температури в зоні контакту. При терті спостерігаються значні деформації граничного шару, температура в плямах дотику зростає дуже швидко і може сягати кілька сотень градусів. В роторній машині ротор 1 (фіг. 1), встановлено на дві передні опори та II, дві задні -III та IV з жорсткістю опор ротора, відповідно с1 та с2, с3 та с4.·При виникненні дефектів опор, змінюється жорсткість опори ротора у напрямку пошкодження. Це сприяє збільшенню вібрації опори ротора у напрямку дефекту і відхиленню (зміщенню) осі ротора у напрямку пошкодження, тобто змінює характер прецесії ротора і, відповідно, годограф осі роторної машини. В роторній машині без пошкоджень опор жорсткість є сталою, тобто с 1 = с2 = с3 = с4. Виникнення пошкоджень опор характеризується зміною їх жорсткості, тобто с 1  с2  с3  с4 відбувається зміна положення осі ротора 1, відхилення його на кут α від площини перпендикулярної до осі валопроводу (фіг. 2). В муфті пружно втулочно-пальцевій (фіг. 3, б) при зміні жорсткості опор, появі кута нахилу α осі ротора, виникає кут β і величина ΔL - додатковий зазор між з'єднанням двох роторів агрегату. Під час роботи роторної машини, обертання з певною частотою, при наявності кута β і величини ΔL з'являється пружно-стискаюча деформація в осьовому напрямку болта з'єднання муфти, відбувається цикл зміни пружно-стискаючої деформації, який призводить до появи тепловиділення, підвищенню температури в робочій зоні з'єднання двох елементів. Спостерігається прямо пропорційна залежність між величиною кута β та зростанням температури в робочій зоні. У зв'язку з нерівномірною зміною у бік зменшення сі, опори багатоопорної стаціонарної роторної машини, яке буває при частковому або повному руйнуванні опори, виникає відхилення осі ротора від площини перпендикулярної до осі валопроводу, це призводить до появи дефекту у вигляді динамічного кутового розцентрування роторного агрегату по муфті, збільшує інтенсивність тертя та рівень і кількість осьових циклічних навантажень на деталях з єднання муфти і призводить до зростання теплового поля елементів конструкції, який фіксується тепловізором, що є об'єктивною діагностичною інформацією про появу дефектів віддалених опор багатоопорного стаціонарного роторного агрегату, на підставі якого обслуговуючий персонал або автоматика приймає рішення щодо можливості подальшої експлуатації або зупинка роторного агрегату для профілактично-відновлювальних робіт. Застосування корисної моделі на спосіб експлуатаційного контролю динамічного кутового розцентрування роторного агрегату, що заявляється, дозволяє підвищити ресурс працездатності обладнання за рахунок захисту деталей роторної машини від неконтрольованого збільшення навантажень, і як наслідок збільшення його продуктивності, при забезпеченні оперативного фіксування факту появи дефекту віддалених опор баготоопорної стаціонарної роторної машини дистанційно, шляхом контролю ступеню зростання теплового поля елементів конструкції (наприклад, тепловізором) й, тим самим, виконувати адекватну профілактику й запобігти аварійним руйнуванням і екстремальним витратам на ліквідацію наслідків аварії. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 Спосіб експлуатаційного контролю осьового розцентрування роторних агрегатів, який полягає в контролі кута розцентрування за величиною зростання похідних від розцентрування інтенсивності тертя та рівня і кількості осьових циклічних навантажень на деталях з'єднання (муфти), який відрізняється тим, що контроль розцентрування працюючого роторного агрегату виконується дистанційно, для цього контролюють ступінь зростання теплового поля елементів конструкції, використовуючи при цьому, наприклад, тепловізор. 2 UA 87800 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3