Назначение и возможности систем вибрационного мониторинга и диагностики роторного оборудования
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
этого состояние подшипника оценивается по степени развития деградационных процессов. Широкое распространение нашел метод ударных импульсов (SPM), нашедший воплощение в оборудовании объединения.
Дефектам подшипников качения присущи некоторые особенности. В частности, характерно появление в сигнале вибрации гармонических частотных составляющих некратных частоте вращения ротора. Обычно на ранней стадии развития дефектов подшипника появляются признаки дефектов только одного из колец и, затем, другого. При одинаковой степени развития дефекта вибрация, вызываемая внутренним кольцом, имеет более низкую интенсивность, чем наружным. По мере износа подшипника далее появляются дефекты тел качения и, наконец, сепаратора. На осциллограмме вибросигнала (особенно виброускорения) имеются ударные импульсы и выбросы, кривая вибрации обычно имеет случайный непериодический характер, однако некоторые импульсы могут быть периодичны. В спектре достаточно часто частотные составляющие, характерные для дефектов колец, модулируются частотой вращения ротора, приводя к появлению боковых частотных составляющих. С увеличением износа поверхностей качения и количества локальных дефектов количество и уровень гармонических составляющих, боковых частот и разностных частот возрастают. Появление составляющих вибрации на резонансных частотах других деталей и узлов агрегата обычно говорит о сильном износе подшипника. Высокий уровень случайной вибрации (широкополосный шум) появляется при значительном нарушении геометрических размеров подшипника. При повышении вибрации подшипника или анализе причины его преждевременного выхода из строя следует установить с чем она связана: с износом, нарушениями смазки, избыточной статической нагрузкой или повышенной вибрацией. Дефекты смазки, избыточная статическая нагрузка и повышенная вибрация многократно ускоряют темп износа подшипника.
Высокочастотная вибрация сильно затухает при распространении, что позволяет разделять сигналы подшипников разных подшипниковых узлов.
На рис. 2.39. приведена динамика изменения вибрации подшипника за период в 14 месяцев по мере появления износа и дефектов колец.
Усталостное разрушение подшипников проявлялось в виде выкрашивания материала дорожек колец и тел качения. В процессе ремонта агрегата произвели замену подшипников, однако, вызывающий повышенную вибрацию дефект электромагнитного происхождения не был устранен. Это приводило к тепловому расширению ротора и, как следствие, возникновению чрезмерно большой нагрузки на подшипники и их ускоренному выходу их строя.
Нижние форма и спектр сигнала измерены практически после ремонта. Для этого периода характерно отсутствие дефектов подшипников выразившееся в почти периодическом характере кривой виброускорения с невысокой амплитудой, сколько-нибудь заметные ударные импульсы отсутствуют. Спектр виброскорости включает преобладающую составляющую на частоте вращения ротора с высоким значением амплитуды, вызванную неуравновешенностью ротора. Уровень шумов сравнительно низок (случайная вибрация практически отсутствует).
Рис. 2.39. Формы и спектры сигналов вибрации подшипника в процессе развития дефектов колец (frol = 3,73fr, fi = 10,73fr ,fcq = 0,435fr ,fo = 8,27fr ,fr = 49.4Гц).
Следующие (снизу-вверх) форма и спектр сигнала получены после года эксплуатации агрегата. Заметны значительные изменения формы сигнала вибрации: кривая вибрации непериодическая, появились ударные импульсы и случайная вибрация. Однако пиковое значение виброускорения пока еще невелико по величине - не превышает 1,5 q. Спектр виброскорости также изменился: появились составляющие на частотах возбуждения внутреннего и наружного колец, существенно повысился уровень шумов. Этому периоду соответствует появление локальных дефектов на наружном кольце подшипника.
Верхние форма и спектр сигнала измерены перед выводом агрегата в плановый ремонт. Кривая виброускорения имеет непериодический, "случайный вид", амплитуда отдельных импульсов достигает 3,5 q. Спектр виброскорости подшипника включает составляющие с частотой возбуждения внешнего и внутреннего колец. Составляющая спектра с частотой fo = 8,27fr (приблизительно 411 Гц) выше других. Вертикальными стрелками помечены боковые частотные составляющие fokfr. Их достаточно большие (по отношению к fo) значения говорят о значительной степени развития дефектов внешнего кольца. Величина вибрации на частоте fi = 10,73fr (приблизительно 533 Гц) примерно на 20 дБ ниже, чем на частоте fo, поэтому можно предположить, что дефекты внутреннего кольца менее развиты. Об этом же свидетельствуют более низкие значения амплитуд вибрации на боковых частотах fi kfr (помеченные наклонными стрелками) по отношению к fi.
Этот пример иллюстрирует достаточно высокую чувствительность формы сигнала виброускорения к изменению состояния деталей подшипника качения.
На рис. 2.40. приведены форма сигнала виброускорения и спектры сигналов виброскорости подшипника агрегата, первый из которых (нижний спектр) собран после 2,5 лет безремонтной эксплуатации агрегата. Износ подшипника проявлялся в виде выкрашивания материала дорожек колец (кроме других на внутреннем кольце был обнаружен развитый локальный дефект) и тел качения.
Нижний спектр виброскорости содержит составляющие, кратные частоте вращения ротора, вызванные некоторым износом подшипника. Уровень шумов низок, случайная и высокочастотная вибрация сравнительно невелика.
Следующий