Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программное и приборное обеспечение вибрационной диагностики. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
В. В. Пивень, В. Н. Сызранцев, С. И. Челомбитко
ПРОГРАММНОЕ И ПРИБОРНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ
Учебное пособие
Тюмень
ТИУ
2020
УДК 620.178.5.05 (075.8)
П784
ISBN 978-5-9961-2099-4
Учебное пособие содержит необходимую теоретическую,
методическую и практическую основу для проведения
лекционных, практических занятий, выполнения лабораторных
работ.
Учебное пособие предназначено для обучающихся
(магистрантов, бакалавров, слушателей курсов профессиональной
переподготовки и повышения квалификации) всех форм обучения
направления «Нефтегазовое дело» по дисциплинам: «Методология
технической диагностики нефтегазового оборудования»,
«Диагностика технического состояния объектов нефтяных
и газовых промыслов», «Вибродиагностика нефтепромыслового
оборудования», «Основы диагностики».
Рассмотрены вопросы вибродиагностики
и вибромониторинга механического оборудования, поиска
диагностических признаков технического состояния
эксплуатируемого оборудования, особенностей диагностирования
зарождающихся и развитых дефектов.
ISBN 978-5-9961-2099-4
ББК 30.0я73
П784
доктор технических наук, профессор Е. Г. Гречин;
доктор технических наук, профессор С. П. Пирогов
Программное и приборное обеспечение вибрационной
диагностики: учебное пособие / В. В. Пивень, В. Н. Сызранцев,
С. И. Челомбитко. – Тюмень: ТИУ, 2020. – 81 с. – Текст :
непосредственный.
Рецензенты:
УДК 620.178.5.05(075.8)
ББК 30.0я73
© Федеральное государственное
бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тюменский индустриальный
университет», 2020
2
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.............................................................................................
4
ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................
5 1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
7
2
ПРОВЕДЕНИЕ ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ МНОГОКАНАЛЬ-
НОГО РЕГИСТРАТОРА «АТЛАНТ».....................................................
11
2.1
Назначение многоканального регистратора «АТЛАНТ».............
11 2.2
Программное обеспечение регистратора «АТЛАНТ»..................
15 2.3
Подготовка регистратора к работе..................................................
18
3
ОПИСАНИЕ ФУНКЦИЙ РЕГИСТРАТОРА «АТЛАНТ»....................
20
3.1
Работа с базой данных прибора.......................................................
20 3.2
Экспорт сигналов из других приборов. Маршруты для экспорта....
32 3.3
Конфигурация прибора....................................................................
36
3.4
Печать графиков сигналов...............................................................
60
4
РАБОТА С ПРИБОРОМ «АТЛАНТ».....................................................
63 4.1
Регистрация сигналов.......................................................................
63 4.2
Запись сигналов в память прибора..................................................
69 4.3
Циклическое чтение замеров...........................................................
71 4.4
Функция Разгон-Выбег.....................................................................
72 4.5
Мониторинг агрегата........................................................................
73 4.6
Рекомендации по настройке фотоотметчика.................................
75
5
ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА СТАНКОВ-КАЧАЛОК
ПО ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ С ПОМОЩЬЮ ПРИБОРА
«БАЛАНС-СК».........................................................................................
76
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............................................................................
79
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Подготовка квалифицированного специалиста в техническом вузе
невозможна без изучения вопросов технической диагностики и неразрушающего контроля, позволяющих оценить техническое состояние
объекта контроля и спрогнозировать остаточный ресурс его работы.
Особую актуальность эти задачи приобретают при оценке технического
состояния оборудования на объектах нефтегазовой отрасли. Это обусловлено высокими требованиями к технологической надежности и
безопасности оборудования.
В учебном пособии изложены основные методы и практические приемы вибрационной диагностики при оценке технического состояния оборудования. За основу приняты методические рекомендации и инструкции к
программным средствам и оборудованию, выпускаемому ООО Производственно-внедренческая фирма «Вибро-Центр» (г. Пермь).
Большинство вибродиагностических задач рассмотрено на примере многоканального синхронного регистратора и анализатор вибросигналов «Атлант-8». Авторы благодарны коллективу ООО ПВФ «ВиброЦентр» за подробные методические рекомендации и описание работы с
серийно выпускаемым оборудованием.
В учебном пособии использованы результаты научных исследований и фрагменты работ ученых, занимающихся вибрационной диагностикой: Балицкого Ф. Я., Горелика А. Л., Зусмана Г. В., Клюева В.
В., Ланге Ю. В., Решетова А. А., Русова В. А., Соколовой А. Г., Соснина Ф. Р., Ширмана А. Р. и др.
4
ВВЕДЕНИЕ
Безотказная работа современного промышленного оборудования невозможна без применения методов и средств неразрушающего контроля
и технической диагностики.
Технический контроль заключается в проверке соответствия контролируемых параметров объекта требованиям технической документации. На основании технического контроля определяется вид технического
состояния объекта контроля в данный момент времени:
исправное состояние - объект соответствует всем требованиям нор-
мативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
неисправное состояние - объект не соответствует хотя бы одному
из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
работоспособное состояние - значения всех параметров объекта, характеризующие способность выполнять заданные функции, соответствуют
требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации;
неработоспособное состояние - значения хотя бы одного параметра объекта, характеризующего способность выполнять заданные функции,
не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
предельное состояние - дальнейшая эксплуатация объекта недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного
состояния невозможно или нецелесообразно.
Переход объекта (изделия) из одного вышестоящего технического
состояния в нижестоящее состояние обычно происходит вследствие событий: повреждений или отказов.
Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособного
состояния объекта.
Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного
состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.
Каждое отдельное несоответствие объекта установленным нормам
или требованиям называется дефектом. Дефект отражает состояние отличное от отказа.
Техническим диагностированием называется процесс определения
технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью.
Задачами технического диагностирования являются контроль
технического состояния; поиск места и определение причин отказа (неисправности); прогнозирование технического состояния.
При вибродиагностическом неразрушающем контроле (НК) техническое состояние оборудования базируется на бездемонтажном принципе и
5
позволяет проводить ремонтные работы и операции технического обслуживания, когда это действительно необходимо. Это позволяет организовать техническое обслуживание и ремонт оборудования по фактическому
техническому состоянию. Внедрение такого метода обеспечивает увеличение средней наработки деталей и сборочных единиц между заменами в 1,5
- 2 раза, сокращение удельных приведенных затрат на техническое обслуживание и ремонт в 1,5 раза.
6
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
Гармонические колебания - это движение проекции точки равномерно движущейся вдоль окружности, на какую-нибудь ось (периодическая вибрация с одной частотой).
Полигармонические колебания слагаются из нескольких гармонических колебаний. Каждая из отдельных слагающих полигармонических колебаний называется гармоникой.
Совокупность всех гармоник, определяющих колебательный
процесс, называется спектром частот этого процесса.
В зависимости от характера возбуждения различают: дис-
кретный спектр, состоящий из одной или нескольких отдельных,
расположенных в некотором интервале друг от друга частот; непре-
рывный спектр, состоящий из бесконечного числа гармоник (шум).
В роторном оборудовании в низкочастотном диапазоне (до
200...300 Гц) одной из основных частот возбуждения является ро-
торная частота, Гц:
вр
вр
, (1.1)
где ωвр - угловая скорость вращения ротора, рад/с; пвр - частота
вращения ротора, об/мин.
Колебания машины в этом диапазоне частот имеют гармонический вид и обусловлены в основном неуравновешенностью вращающихся масс. При этом мгновенное значение вибрации
, (1.2)
где - амплитуда колебаний, выражаемая линейными единицами,
мкм; - угловая частота колебаний, с-1; - начальная фаза колебаний в угловых единицах (град, рад). Энергия таких колебаний очень
велика, затухание на низких частотах в системе очень мало, поэтому
именно эти колебания определяют динамическую прочность конструкции оборудования.
Угловая частота колебаний связана с периодом колебаний зависимостью
ω
, (1.3)
где Т- период колебаний, с.
Период колебаний Т - время полного колебания в секундах связан с частотой колебаний соотношением
, (1.4)
7
Периодическая вибрация - колебательный процесс, в котором
значение колебательной величины повторяется через одинаковые
промежутки времени Т в той же последовательности относительно
положения равновесия.
В практике вибродиагностического НК при описании колебаний применяются:
пиковое х
ских колебаний определяется как х
(пик) или эквивалентное х
пик
= х
пик
значение периодиче-
экв
= ха и характеризует мак-
экв
симальный размах колебаний относительно положения равновесия;
среднее арифметическое значение периодических колебаний это среднее арифметическое хср от всех мгновенных значений колебательной величины данного вибрационного процесса за период;
среднее квадратическое значение (СКЗ) колебательной величины вычисляется как корень квадратный из суммы квадратов всех её
мгновенных значений за период.
Среднее значение гармонического колебания за период равно
нулю, поэтому вычисляют среднее абсолютных значений:
, (1.5)
где ха - амплитуда гармонической вибрации, мкм.
При гармоническом законе движения
. (1.6)
В большинстве практических случаев виброакустические процессы
в оборудовании далеки от синусоидальных и поэтому представление колебаний в форме определённых синусоидальных колебаний не всегда правильно отображает влияние дефектов на виброакустику оборудования.
Собственные частоты (в нелинейных системах - частоты свободных колебаний) - частоты, на которых возникают колебания в системе под действием начального возмущения (толчка). Частоты и формы
свободных колебаний определяются инерционными и упругими свойствами (характеристиками) системы с п степенями свободы. В реальных
системах свободные колебания затухают из-за неизбежных потерь энергии, вызванных наличием трения, но они могут быть достаточно долгими, для того чтобы их можно было увидеть и проанализировать.
Резонанс (франц. resonance, от лат. resono — откликаюсь) —
явление резкого возрастания амплитуды установившихся вынужденных колебаний при совпадении частоты внешнего гармонического воздействия с одной из частот свободных колебаний системы. Помимо роста амплитуды при прохождении резонанса также
происходит изменение на 180° фазы между силой, вызвавшей резонанс, и реакцией системы на эту силу.
8
Основные параметры различных вибрационных процессов измеряются для определения состояния оборудования методами вибродиагностического НК. Любой периодический сигнал с периодом Т (полигармоническая вибрация) раскладывается в ряд Фурье по кратным частотам, который может быть представлен в тригонометрической форме.
Основным преимуществом измерения СКЗ периодической вибрации является их независимость от значений изменений фазовых углов
гармоник, содержащихся в вибрационном процесссе. При этом изменение начальных фазовых углов гармоник полигармонической вибрации, приводящее к изменению её формы, сопровождается изменением пикового значения, размаха и среднего значения вибрации.
Для характеристики вибрационных колебаний применяются
также:
- размах виброперемещения (пик-пик) - удвоенная амплитуда -
2·ха, мкм;
-энергия -СКЗ виброскорости, мм/с;
- avia -амплитуда виброускорения, м/с2.
Непрерывная последовательность, выражающая совокупность
всех частот на промежутке от нижней граничной частоты fн до
верхней граничной частоты fв называется частотным диапазоном.
Для исследований вибрации энергетического оборудования
весь диапазон частот нередко разбивается на октавные диапазоны.
Ширина полосы частот, для которой fв=2fн, называется октавой.
Диапазон имеет ширину к октав, если fв=2k ·fн. В акустике такое
дробление осуществляется через k =1/12; 2/12; … 11/12. Интервал,
для которого к = 6/12=1/2, считается полуоктавой, а для которого k
= 4/12 = 1/3 - третьоктавой.
Абсолютные значения параметров, характеризующих вибра цию, изменяются в широких пределах, поэтому на практике используется понятие уровня параметра в децибелах (дБ) относительно
выбранных условных нулевых значений параметров. В этом случае
масштаб шкалы становится логарифмическим, сглаживая эти различия. Уровни виброперемещения Lx, виброскорости Lv и виброускорения La определяются по формулам, дБ:
где x
CK3
, v
CK3
и a
- соответственно средние квадратические значения
CK3
, (1.7)
виброперемещения, мкм; виброскорости, мм/с; и виброускорения, м/с2; х0,
v0 и а
- соответственно условные нулевые (опорные) значения вибропере-
0
мещения, мкм; виброскорости, мм/с; и виброускорения, м/с2; x0
=8·10
-14
; v0 =5·10-5; а0 =3·10-4.
Любое увеличение уровня на 6 дБ соответствует удвоению амплитуды, независимо от исходного значения. Аналогично, любое изменение
уровня на 20 дБ означает рост амплитуды в десять раз.
9
Следует обратить внимание на важную особенность взаимосвязи
единиц виброперемещения, виброскорости и виброускорения моногармонической вибрации, применяемую при поверке (калибровке) вибропреобразователей и аппаратурных средств вибродиагностичского НК: для моногармонической вибрации с угловой частотой ω = 1 000 с-1 (частотой f =
ω/2π ~ 159,155 Гц) получим ха = va = aа.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]