Задание I

1. Определить Пик, Размах, СКЗ приведенного на рисунке 1 сигнала, и построить спектр (пик 8,5, размах 17, СКЗ 5)

2. Какие агрегатные рамы используются на предприятиях региона – мягкие или жесткие? (жесткие)

3. Оценка состояния обследуемого агрегата – «недопустимо». Ваши действия? (Оценка «Недопустимо» характеризует высокую вероятность отказа, поскольку вибрация достигает критического значения. Агрегат останавливают для ремонта).

4. В каких случаях используется замер выбега двигателя? (повышение уровня вибрации подшипников, свидетельствует о нарушении подшипников приводов и агрегатов)

5. Приведите пример наблюдавшегося Вами резонанса (при выбеге электродвигателя на БКНС, раскрученного вхолостую).

6. 

   

   Рис. 1.18.

   Как соотносятся низшая собственная частота колебаний агрегата ЦНС 180-1900 и частота оборотов двигателя агрегата?

7. Какие неприятные последствия возможны при разборке – сборке некачественной упруго - пальцевой муфты? (Вибрация сильно возрастет)

8. Каким образом в спектре вибросигнала проявляется смещение ротора насоса относительно статора (уровень вибрации в горизонтальном направлении превышает уровень в вертикальном направлении).

9. В каких целях используется виброизоляция агрегата (в целях предотвращения передачи вибрации).

10. Приведите примеры собственных форм колебаний (колебания шара, подвешенного на нити).

11. Антирезонанс – что это такое? (антирезонанс возникает при значении амплитуды нулю, что свидетельствует об отсутствии колебаний по этим координатам).

12. Что такое кавитация? Каким образом происходит ее диагностирование? (Кавитация -процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости, в которой возникает. Происходит резкое возрастание вибрации в диапазоне частот 1-10 кГц).

13. Что такое – биение колебаний? Приведите примеры (Бие́ния — явление, возникающее при наложении двух периодических колебаний, например, гармонических, близких по частоте, выражающееся в периодическом уменьшении и увеличении амплитуды суммарного сигнала).

14. Как часто Вам необходимо поверять измерительные приборы? (в зависимости от паспортных данных, «межповерочный интервал»).

15. Перечислите известные Вам фирмы по производству вибродиагностического оборудования и программного обеспечения.

(- ЗАО "Вибро-прибор" образовалось в 1997 году как дочернее предприятие АООТ "Опытный завод "Прибор", являвшееся головным разработчиком аппаратуры контроля вибрации авиационных и судовых двигателей, используемых как на борту, так и в составе газотурбинных установок в различных отраслях народного хозяйства.

- ООО Производственно-внедренческая фирма «Вибро-Центр» организована в сентябре 1991 года группой специалистов, занимающихся разработкой систем обслуживания оборудования по техническому состоянию.

Основное направление работ фирмы, на момент создания, - это разработка методов и средств организации обслуживания вращающегося оборудования. Данные работы основаны на измерении и анализе вибрационных параметров.

- ООО «ГлобалТест» стремится занять лидирующие позиции в области разработки, производства и метрологического обеспечения измерительной датчиковой аппаратуры параметров движения и механического нагружения. Это датчики вибрации, удара, силы, давления, акустической эмиссии и согласующие электронные устройства. Продукция компании (более 300 наименований) востребована на российском и зарубежных рынках. Количество потребителей быстро растет и уже превышает 1000 предприятий.

ООО «ГлобалТест» предоставляет полный спектр услуг по комплектации измерительных испытательных комплексов и систем технической диагностики.

ООО «ГлобалТест», основанное в 1991 году, гарантирует высокое качество продукции и услуг.

- ДИАМЕХ 2000 - ведущий российский производитель промышленного балансировочного оборудования и виброизмерительной аппаратуры. Разработка и производство вибродиагностического (от простейших виброметров до современных многоканальных виброанализаторов и систем непрерывного контроля вибрации) и балансировочного оборудования. Выполнение комплексных работ по вибродиагностике и виброналадке различного роторного оборудования.

- ИТЦ «Вибродиагностика» разрабатывает и производит:

виброизмерительные и вибродиагностические приборы, датчики вибрации, программное обеспечение для анализа вибрации

виброизмерительную и диагностическую аппаратуру и программное обеспечение по техническому заданию заказчика. Любые параметры вибрации, частотные диапазоны и методы обработки.

16. Каким образом влияет изменение нагрузки на вибрацию агрегата при расцентровке? (наряду с радиальной вибрацией появляется осевая).

17. Какими параметрами характеризуется отклонение от соосности валов агрегата? (Несоосность характеризуется двумя параметрами: углом между осями вращения роторов (угловая расцентровка) и смещением одной оси относительно другой в плоскости сопряжения роторов (радиальная расцентровка).

18. Опишите процедуру центровки насосного агрегата.

(Перед центровкой проверяется качество опирания двигателя по всем опорам. Для этого приспособление надежно закрепляют на агрегате, поочередно отпускают гайки болтов опор и наблюдают за показаниями радиального индикатора. Если показания индикатора меняются, значит, опора отходит от фундамента, т. Е. двигатель опирается только на трех или двух остальных опорах. Определяют зазор между опорами электрического двигателя и фундаментной рамой при помощи щупа. Подкладывают разменные пластины необходимой толщины под выявленные висяцие опоры.

Сначала производится предварительная установка агрегата таким образом, чтобы ошибки центрирования не превышали нескольких миллиметров. Затем установка и настройка приспособления для центровки. При проведении вертикального центрирования индикаторы «А» и «Р» находятся в крайней верхней точке, индикатор «В» - в нижней точке).

19. Перечислите приспособления для центровки, используемые для устранения несоосности (грубая центровка – щупами, линекой, механическое приспособление ПЦ5, лазерными приборами).

20. Проблемы при центровке агрегатов с промежуточным валом? (Основная проблема – насос и электродвигатель разделены стеной, поэтому центровка чаще всего выполняется визуально).

Почему центровочное приспособление должно содержать три индикатора? Можно ли обойтись двумя индикаторами (Центровочное приспособление содержит три индикатора, так как один индикатор определяет радиальную расцентровку, а два других осевую. Два индикатора осевого смещения используются для компенсации осевых смещений при повороте валов. Угловая расцентровка на таких приспособлениях рассчитывается как разность величин зазоров двух пар скоб, измеренных в первоначальном положении и после поворота валов). Да может, если центрируется агрегат с подшипниками качения.

21. Почему при центровке поворачивают валы? Можно ли обойтись без вращения? (Валы поворачивают так как необходимо выполнить осевую центровку. Нет.).

22. В каких пределах находится тепловая расцентровка агрегатов системы ППД ? (Радиальная величина несоосности валов вследствие тепловой деформации подшипниковых опор для насосных агрегатов ЦНС составила от 61 мкм до 96 мкм).

23. Перечислите способы центровки агрегатов

- центровка по образующей муфты с помощью линейки;

- центровка по полумуфтам;

- центровка способом «обхода одной точкой»;

- центровка при помощи одной или двух пар радиально-осевых скоб;

- центровка с применением центровочных приспособлений с индикаторами часового типа;

- центровка с использованием лазерных излучателей.

24. Допускаемая несоосность агрегатов системы ППД?(от 0,08 мм до 0,15 мм).

25. Что называется дисбалансом? (Дисбалансом называют величину, равную произведению неуравновешенной массы на расстояние до оси вращения).

26. Характерные проявления дисбаланса ротора?( уровень вибрации зависит от частоты вращения ротора и не зависит от нагрузки турбины, основная гармоника в спектре вибрации оборотная (1), в фоновом спектре дополнительно имеются высокие гармоники (2 и выше); при прохождении 1-й критической частоты вращения ротора происходит увеличение оборотной (l) составляющей вибрации, фаза колебаний при проходе критики имеет крутой поворот на 160...180 град;   при симметричном дисбалансе после прохода критики амплитуда оборотной (1ω) составляющей вибрации резко снижается, и фаза вторично поворачивает на 90... 180 град; при кососимметричном дисбалансе наблюдается наибольшая интенсивность противофазных колебаний опор данного ротора)

27. Перечислите известные вам способы балансировки ротора

(Балансировка статической неуравновешенности в статике, балансировка ротора в динамике методом трех пусков, балансировка ротора при помощи отметчика фазы, балансировка динамической и моментной неуравновешенности)

28. Опишите процедуру балансировки ротора методом трех пусков.

Этот метод применяется и в настоящее время для балансировки роторов, диаметр которых существенно превышает длину. Такой ротор можно рассматривать как плоский диск, вращающейся вокруг оси, перпендикулярной плоскости диска. Сам диск можно рассматривать как однородный, уравновешенный, но на котором установлен груз массы М_д (Рис. 3.9) на расстоянии R_Д. Балансируемый ротор приводится во вращение («нулевой» пуск). За счет неуравновешенной массы возникает сила инерции

Проекция этой силы на любую ось (например, на ось Ох) периодически изменяется с частотой, равной частоте оборотов, что возбуждает вынужденные колебания подшипников с той же частотой. Амплитуда (А₁) этих колебаний зависит от величины силы инерции, и, следовательно, от величины дисбаланса. Во многих случаях эту зависимость можно принять линейной:

.

Амплитуда возбуждаемых колебаний измеряется виброметром. Если определить коэффициент k («упругость» опор ротора) данной установки, то по амплитуде колебаний можно установить величину силы инерции F и величину дисбаланса. Для этого делают дополнительные (пробные) пуски ротора с установкой на нем грузов (пробных масс). При балансировке методом трех пусков делают два пробных пуска, с одним и тем пробным грузом, но устанавливаемым в разных положениях.

Перед первым пробным пуском ротора на нем устанавливается пробная масса M_п на произвольном расстоянии Rп от оси вращения в произвольной точке ротора. Точка установки отмечается. Ротор приводится во вращение. Установка пробного груза приводит к появлению дополнительной силы инерции F₂ (см. Рис. 3.10). Результирующая сила инерции R₂, действующая на ротор, будет равна сумме сил F₁ и F₂ (см. Рис. 3.11):

.

Измеряется амплитуда вибрации А₂.

Перед вторым пробным пуском пробная масса переустанавливается на то же расстояние Rп от оси вращения, но с противоположной стороны в той же балансировочной плоскости. Снова запускается (раскручивается) ротор. В этом случае на ротор действуют две силы инерции F₁ и F₃ (см. Рис. 3.12), причем сила F₃ равна и противоположна силе F₂ (см. Рис. 3.13):

.

Рис.3.11

Рис 3.10

Измеряется амплитуда колебаний А₃.

Замеренных в процессе нулевого и пробного пусков величин вибрации ротора А₁, А₂, А₃ достаточно для расчета дисбаланса ротора и его положения на роторе. Сначала определяется амплитуда вибрации возбуждаемой пробным грузом:

Затем находится величина «упругости» ротора, k:

.

Тогда величина дисбаланса ротора может быть получена из формулы

.

Чтобы уравновесить ротор, дисбаланс корректирующей массы М_к^* R_к (статический момент) должен быть равен дисбалансу ротора, то есть, задаваясь значением радиуса установки корректирующего груза R_к, можно получить значение корректирующей массы М_к:

,

.

или наоборот, задаваясь значением корректирующей массы М_к, получить значение радиуса установки корректирующего груза R_к:

.

Угол  между направлением, на котором надо установить корректирующую массу М_к, и направлением первоначальной установки пробной массы M_п, определяется из соотношения

.

Направление, в котором необходимо отложить угол  заранее неизвестно, поэтому необходимо выполнить два контрольных пуска и выбрать лучший результат.

Вследствие погрешностей измерений и нелинейной связи между возбуждающей силой и амплитудой колебаний может оказаться, что остаточный дисбаланс после балансировки еще высок. В этом случае процедуру балансировки следует повторить (с установленным корректирующим грузом).

Расчет может быть реализован и путем графических построений. Учитывая взаимосвязи между силами (рис. 3.11, рис. 3.13 ), и линейной связью между амплитудами колебаний и возбуждающими колебания силами легко получить следующие соотношения:

,.

Последняя формула и является базой, на котором строится геометрический расчет (см. Рис. 3.14):

1. Выбираем т. O (точка начала построения) в середине листа.

2. Откладываем вектор A₁ в произвольном направлении (ОС), задаваясь определенным масштабом (например, 1 мм длины отрезка на построении соответствует 20 мкм амплитуды колебаний).

3. Из O циркулем проводим окружность радиуса А₂/2 (в выбранном масштабе!)

4. Из точки С, конца вектора А₁, циркулем проводим окружность радиуса A₃/2, и получаем точки E₁ и E₂ пересечения двух окружностей.

5. . Продолжаем линию ОE₁ (ОE₂) за точку E₁ (E₂), удлиняя ее в два раза, и получаем точку В₁ (В₂).

6. Точки В₁ и В₂ (концы отрезка А₂) соединяем с точкой С и получаем два треугольника ОСВ₁ и ОСВ_2.

7. Измеряем угол при вершине С в этих треугольниках, который равен углу, на котором нужно установить корректирующий груз от первоначального положения пробного груза

8. Замеряем сторону СВ₁ в выбранном масштабе, который соответствует значению вибрации возбуждаемой пробным грузом (А_п)

9. Задавшись массой уравновешивающего груза (или радиусом установки) определяем радиус его установки (или его массу).

.

29. Каким должен быть пробный груз?

(Дисбаланс устанавливаемого пробного груза должен быть сравним с дисбалансом ротора. При установке груза со слишком малым дисбалансом значения измерений фаз и уровней вибрации с пробным грузом и без него будут близки друг к другу, и, в результате, точность вычислений резко снизится. Если же дисбаланс пробного груза сопоставим с дисбалансом ротора или превышает его, то это может привести к значительному увеличению уровня вибрации, что может быть опасно.).

30. При пробных пусках изменения вибрации относительно нулевого пуска незначительны. Ваши действия? ( поменять положение корректирующего груза в противоположном направлении)

Сколькими корректирующими грузами можно обойтись при балансировке жесткого ротора? (двумя)

31. Каким образом соотносятся фазы колебаний подшипников двигателя при моментной неуравновешенности? (Моментная неуравновешенность λ= -1; φ₁=0; φ₂=0)

32. В каком случае ротор агрегата называется гибким? (гибкий ротор - тот, у которого после балансировки на частоте вращения, меньшей первой критической в двух произвольных плоскостях коррекции, значения остаточных дисбалансов могут превышать допустимые на иных частотах вращения вплоть до наибольшей эксплуатационной.)

33. Зависит ли фаза колебаний от места установки датчика вибрации и отметчика? (При проведении балансировочных работ, а также при периодическом мониторинге гармонических составляющих спектра (амплитуды/фазы) нельзя изменять положение фазовой отметки на роторе и место установки фазового отметчика).

34. Балансировочные коэффициенты влияния? ( В балансировочных расчетах принимается линейная зависимость между вибрацией и дисбалансом. Динамический коэффициент влияния (ДКВ) есть коэффициент пропорциональности между вибрацией и вызывающим ее дисбалансом.

Векторное изменение вибрации ДĀi в i-ой точке под действием сосредоточенного дисбаланса в к-ой плоскости валопровода выражается формулой

ДĀ_i =ДĀ_i1-ДĀ_i0 = ДĀ_iкк,                                             (1)

где         Ā_i0) — исходное значение вибрации в i-ой точке (i = 1, 25 3,..., /);

Ā_i1 — значение вибраций в i-и точке при возникновении (или внесении) дополнительного дисбаланса _к в к-й плоскости валопровода (ā_ik— 1, 2, 3,..., К);

ā_ik — динамический коэффициент влияния, равный

āik=ДĀi1,/ _к =(Āi1-Āi0)/ _к.                                   (2)

35. Тепловой дисбаланс – что это такое? (Дисбаланс — векторная величина, характеризующая неуравновешенность вращающихся частей машин (роторов, коленчатых валов, шкивов и т.д. ТД связан с неравномерностью нагрева трущихся поверхностей агрегата).

36. «Оптимизация» вибросостояния путем балансировки? Оптимизация  — каких либо колебаний системы путем балансировки).

37. Какие фирмы в России производят балансировочные станки?

38. Может ли исправный насос иметь гидравлический КПД 0%? (Нет)

39. Гидравлический КПД насоса ЦНС 180-1420 – 91%. Ваши действия? ( Не буду ни чего предпринимать – этот показатель хороший).

40. Каким образом при помощи измерителя гидравлического КПД можно оценить расход насоса? (Точность измерения ГКПД термодинамическим методом во многом определяется точностью измерения разности температур на приеме и выкиде насоса. Желательно иметь точность порядка 0.01 ^оС. Измерение необходимо проводить двумя термометрами, поскольку температура на приеме изменяется со временем, и при последовательном измерении возможны значительные ошибки за счет дрейфа температуры. Дело в том, что каждый замер температуры длится порядка десяти минут – время установления термодинамического равновесия между поверхностью трубы и датчиком - и существенно уменьшено быть не может. И за это время температура жидкости на приеме может существенно измениться. При вычислении перепада температур путем вычитания, относительная погрешность получаемого результата резко увеличивается. Поэтому желательно сразу измерять разность температур, то есть использовать дифференциальный термометр. Поскольку измерения проводятся на поверхности трубопроводов, то датчики должны быть накладными. Крепление датчиков можно реализовывать при помощи магнитов, поскольку трубопроводы металлические. Для освобождения оператора от необходимости проведения расчетов желательно автоматизировать расчет. В соответствии с этими требованиями был разработан измеритель гидравлического к.п.д. насосов "КПДмер-1" (внешний вид представлен на Рис. 3.4)

Прибор предназначен для автоматизированного измерения перепада температур перекачиваемого агента (жидкости) на приеме и выкиде насоса (точность 0,02 ^оС) и автоматического расчета ГКПД насосов по встроенной программе. В процессе измерения ГКПД насосного агрегата оператор устанавливает датчики температуры на всасывающем и напорном трубопроводе, укрывает их специальными чехлами и производит замер по истечении 10 минут, вводит в прибор показания манометров на трубопроводах и плотность перекачиваемой жидкости (при использовании на агрегатах ППД) и получает значение гидравлического коэффициента полезного действия насоса.

Контроль ГКПД насосов термодинамическим способом при помощи прибора «КПДмер-1" имеет ряд преимуществ, заключающееся, прежде всего, в уменьшении затрат на приборное обеспечение службы диагностики, ускорении процесса контроля ГКПД и уменьшения числа операторов, участвующих в контроле ГКПД.)

41. Какими факторами обуславливается существование оптимального межремонтного периода насосов? (Межремонтный период насосов системы ППД находится сегодня в интервале 10000…20000 часов. Выбраковка насосов происходит по техническим показателям: уменьшения расхода; уменьшение напора. Экономические показатели при этом совершенно не учитываются. Понятно, что при высокой стоимости капремонта и низкой стоимости электроэнергии имеет смысл эксплуатировать насосы даже с очень большим износом (низким КПД), а при высокой стоимости электроэнергии и низкой стоимости капитального ремонта выгоднее чаще проводить капитальный ремонт, не допуская значительного износа насосов. Таким образом, вопрос об отправке насоса на капитальный ремонт должен решаться на основе учета как технических, так и экономических факторов. Одна из задач, решение которого необходимо механическим службам – прогнозирование наработки устанавливаемого на КНС насоса – для планирования загрузки цехов по ремонту оборудования.

Объем закачки агрегатом планируется, исходя из задач цеха ППД, и не зависит от состояния агрегата. Пусть – планируемый годовой объем закачки рассматриваемого агрегата. Начальный темп закачки Q1 (расход), напор насоса и ГКПД насоса определяются как типом насоса и его состоянием, так и характеристиками самого коллектора и могут быть замерены после пуска насоса в работу. В процессе эксплуатации агрегата все эти величины непрерывно изменяются и при неизменных прочих условиях имеют тенденцию к снижению.

Планирование срока проведения капитального ремонта необходимо проводить таким образом, чтобы средние общие издержки на износ насоса и работы связанные с капитальным ремонтом за планируемый срок были минимальными!

Варьируя межремонтный период П, получаем множество значений издержек и выбираем среди них минимальный. Расчет приведен на рисунке, из которого следует, что оптимальный межремонтный период составляет около 5000 часов, а минимальные издержки, связанные с износом равны 42 руб. за час. ГКПД насоса за этот период эксплуатации уменьшается всего с 0.5 до 0.47. Экономический эффект от такой оперативной замены составит для этого насоса в описанных условиях более 100 000 рублей (обычно межремонтный период принимается в несколько раз большим).

42. Может ли увеличиваться гидравлическое КПД насоса в процессе эксплуатации? (Нет).

43. Оцените необходимую точность измерения температуры, для определения ГКПД насоса ЦНС-180-1900 термодинамическим методом с точностью 1% при условии, что давления, плотность жидкости и др. известны абсолютно точно. (Прибор предназначен для автоматизированного измерения перепада температур перекачиваемого агента (жидкости) на приеме и выкиде насоса (точность 0,02 ^оС) и автоматического расчета ГКПД насосов по встроенной программе. В процессе измерения ГКПД насосного агрегата оператор устанавливает датчики температуры на всасывающем и напорном трубопроводе, укрывает их специальными чехлами и производит замер по истечении 10 минут, вводит в прибор показания манометров на трубопроводах и плотность перекачиваемой жидкости (при использовании на агрегатах ППД) и получает значение гидравлического коэффициента полезного действия насоса.)

44. Каким образом можно оценивать износ насоса? (В качестве иллюстрации приведем идеализированный расчет. Пусть КПД электродвигателя и механический КПД насоса равны 1. Агрегат работает непрерывно. Начальный ГКПД равен 0.5; снижение ГКПД за год составляет 0.05; уменьшение происходит пропорционально наработке. Давление закачки постоянно и равно 12 МПа, расход составляет 180 м³ в час и также не меняется от времени. Стоимость 1 КВт-часа электроэнергии составляет 0.6 руб. Стоимость капитального ремонта с транспортировкой и другими затратами составляет 100000 рублей. Конечно, внимательный читатель, должен заметить, что давление и расход в процессе закачки должны уменьшаться. Однако, изменение давления насосов ППД незначительно, и этим вполне можно пренебречь. Изменение расхода существенное, но ведь есть план закачки, и если один насос не может закачать суточный план, то будет параллельно, на какое то время включен резервный насос, так что запланированный на сутки объем 180*24 м³ будет закачан. Условие постоянства расхода, по сути, есть условие постоянства закачки за один цикл (сутки).

Зависимость КПД от времени выражается уравнением

,

в котором появляются переводные коэффициенты, связанные с переходом в систему СИ. Увеличение затрат на оплату электроэнергии за малый интервал времени составляет

Далее, задаваясь межремонтным периодом П, вычисляются издержки за счет износа

.

Варьируя межремонтный период П, получаем множество значений издержек и выбираем среди них минимальный. Расчет приведен на рисунке, из которого следует, что оптимальный межремонтный период составляет около 5000 часов, а минимальные издержки, связанные с износом равны 42 руб. за час. ГКПД насоса за этот период эксплуатации уменьшается всего с 0.5 до 0.47. Экономический эффект от такой оперативной замены составит для этого насоса в описанных условиях более 100 000 рублей (обычно межремонтный период принимается в несколько раз большим).

Учет изменения напора и расхода по мере закачки существенно не влияет на результат. Ниже приводится модифицированный расчет, в котором давление, расход и ГКПД непрерывно уменьшаются по мере наработки (каждая из величин уменьшается на 10 % за один год). Оптимальный межремонтный период немного увеличивается (5100 …5300 час). Издержки на износ оборудования составят 40 руб. за час.