База знаний

База знаний

Этот раздел задуман нами как небольшая библиотека, где вы можете найти справочную информацию по импортным и отечественным подшипникам, резинотехническим изделиям, механическим уплотнениям, цепям, инструменту и смазкам, а также каталоги вышеперечисленного промышленного оборудования. Кроме того, мы собрали часто задаваемые нам вопросы и разместили ответы на них в этом разделе.


 

Восстановление

Приборы «Leonova™ Infinity» могут использовать специальную лазерную технологию измерений для удобной, быстрой и точной центровки горизонтальных и вертикальных валов агрегатов. Набор принадлежностей для центровки валов «LineLazer» включает лазерные блоки с детекторами и различные монтажные приспособления. Измерительные функции прибора «Leonova™ Infinity» для центровки горизонтальных и вертикальных валов, а также набор принадлежностей для центровки «LineLazer» являются опциями и поставляются по заказу.

Плохая центровка валов является частой причиной повышенной вибрации агрегатов и сопровождается повышенным расходом потребляемой энергии и частыми повреждениями подшипников и соединительных муфт. Использование эластичных муфт при плохой центровке валов снижает вероятность повреждения самих муфт, но не избавляет подшипники от основной причины их преждевременного выхода из строя — от перегрузки вследствие несоосности валов агрегата. Следствием являются повышенные эксплуатационные расходы и снижение производительности оборудования, а в итоге происходит общее снижение прибыльности вашего предприятия.

Набор «LineLazer» для лазерной центровки валов включает лазерные блоки; монтажные скобы, цепи и стержни; необходимые кабели, зарядное устройство, рулетку, все в переносном кейсе. Данный комплект широко применяется во многих случаях, например, для центровки валов агрегатов, включающих электродвигатели, компрессоры, редукторы, генераторы, ДВС, насосы, вентиляторы и т.п.

Лазерные блоки испускают лазерные лучи, развернутые узким веером, которые воспринимаются большими линейными полями детекторов. Для удобства наведения вееры лучей ориентированы взаимно перпендикулярно линиям детекторов. Использование плоских, развернутых веером лазерных лучей вместе с 37-ми миллиметровыми линейными полями детекторов существенно уменьшает необходимость грубой предварительной центровки валов. Лазерный луч модулируется источником и, таким образом, автоматически легко распознается детектором, отличаясь от посторонних источников света. Лазерный луч зеркально не отражается; оба блока являются действительными источниками и детекторами. Связь между самими лазерными блоками беспроводная, только один из блоков связан с прибором «Leonova™ Infinity» посредством кабеля.

Встроенные угломеры постоянно измеряют угловые положения обоих лазерных блоков. Это позволяет вести измерения несоосности полностью автоматически с произвольным начальным и конечным положениями валов, а также с произвольным суммарным поворотом вала на угол, значительно меньший 180°. На панели управления каждого лазерного блока имеется кнопка включения и светодиодные индикаторы, отображающие текущее функциональное состояние этого блока и состояние его аккумулятора. Встроенный аккумулятор каждого блока подзаряжается отдельно с помощью прилагаемого зарядного устройства.

Прибор «Leonova™ Infinity» представляет собой управляющий блок с сенсорным графическим дисплеем. Взаимодействие между дисплеем прибора и пользователем сделано, по возможности, максимально простым. В основе простоты дисплея лежат упрощенные символы и рисунки. Пошаговая процедура и пояснительные рисунки на дисплее прибора обеспечивают легкость центровки и ее точный результат.

Для каждого измерения несоосности требуется выполнить как минимум 3 замера, по желанию пользователя можно выполнять большее количество замеров для повышения точности измерений. Температурные расширения могут быть скомпенсированы несколькими различными способами. Результаты измерений несоосности отображаются в десятых, сотых или тысячных долях миллиметра. Прибор «Leonova™ Infinity» выдает точные указания — на сколько сдвинуть в сторону центруемый агрегат и какой толщины использовать подгоночные пластины под указанные лапы или под указанные болты фланца. Во время процесса центровки прибор «Leonova™ Infinity» непрерывно отображает текущее состояние несоосности, являющееся результатом произведенных Вами изменений положения агрегата. Контрольное измерение несоосности по окончании процедуры центровки подтверждает завершение и точность вашей работы.

Прибор «Leonova™ Infinity» представляет собой управляющий блок с сенсорным графическим дисплеем. Взаимодействие между дисплеем прибора и пользователем сделано, по возможности, максимально простым. В основе простоты дисплея лежат упрощенные символы и рисунки. Пошаговая процедура и пояснительные рисунки на дисплее прибора обеспечивают легкость центровки и ее точный результат.

Для каждого измерения несоосности требуется выполнить как минимум 3 замера, по желанию пользователя можно выполнять большее количество замеров для повышения точности измерений. Температурные расширения могут быть скомпенсированы несколькими различными способами. Результаты измерений несоосности отображаются в десятых, сотых или тысячных долях миллиметра. Прибор «Leonova™ Infinity» выдает точные указания — на сколько сдвинуть в сторону центруемый агрегат и какой толщины использовать подгоночные пластины под указанные лапы или под указанные болты фланца. Во время процесса центровки прибор «Leonova™ Infinity» непрерывно отображает текущее состояние несоосности, являющееся результатом произведенных Вами изменений положения агрегата. Контрольное измерение несоосности по окончании процедуры центровки подтверждает завершение и точность вашей работы.

По окончании центровки прибор «Leonova™ Infinity» сохраняет файл отчета с данными по центровке для последующего создания документа отчета и его распечатки.

При центровке используйте прецизионные подгоночные пластины из нержавеющей стали, поставляемые фирмой «SPM Instrument».

Основные функции, используемые для обеспечения центровки:

  • центровка валов горизонтально установленных агрегатов
  • центровка валов агрегатов, установленных вертикально на фланцах
  • измерение мягкой лапы
  • компенсация температурных расширений
  • фиксация опор
  • создание отчета по центровке

Материал предоставлен компанией «SPM Instrument».

Восстановление

Лазерная центровка валов с помощью высокоточных измерительных систем с использованием калиброванного подкладочного материала — это процесс коррекции положения осей вращающихся элементов механизма относительно друг друга в соответствии с требуемыми нормами и допусками.

Агрегат регулируется в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Несоосность может быть параллельной, угловой, или комбинацией обеих.

 

Положение осей элементов механизма до лазерной центровки:

 


Положение осей элементов механизма после лазерной центровки:

 

Для центровки валов могут использоваться следующие инструменты:

Работа оборудования с несоосностью валов может привести к:

  • повышенному уровню вибрации и шума агрегата
  • увеличению сил трения и, следовательно, повышению энергопотребления
  • нагреву подшипников
  • вытеканию смазки
  • повреждению несущих конструкций, обрыву анкерных болтов
  • преждевременному выходу из строя муфтового соединения, подшипниковых узлов, корпусных сальниковых уплотнений
  • выпуску некачественной продукции
  • аварийному останову механизма, линии, завода
  • незапланированному простою предприятия.

Проведение работ по лазерной центровке валов включает в себя:

1. Сбор и анализ технической информации об оборудовании:

  • наименование и технологический номер агрегатов
  • кинематическая схема агрегатов
  • номинальная скорость вращения роторов агрегатов
  • наличие ограничений для установки измерительной системы
  • допуски по несоосности от производителя оборудования

2. Проведение замеров на оборудовании (определение величин несоосности):

  • установка измерительных модулей, выбор метода замера и проведение измерений в различных направлениях
  • проверка наличия механической незакрепленности («мягкой лапы»)
  • определение величин несоосности
  • общая оценка результатов замеров
  • принятие решения о проведении центровки.

3. Проведение центровки валов:

  • определение величины угловой несоосности и параллельного смещения валов
  • определение наличия механической незакрепленности («мягкой лапы»)
  • устранение механической незакрепленности («мягкой лапы»)
  • регулировка положения агрегатов в вертикальном направлении до получения значений угловой несоосности и параллельного смещения в пределах требуемых допусков
  • регулировка положения агрегатов в горизонтальном направлении до получения значений угловой несоосности и параллельного смещения в пределах требуемых допусков
  • проведение повторного замера для подтверждения результата.

4. Составление отчета:

  • обозначение цели работ
  • краткое описание процесса выполненных работ
  • подготовка и предоставление графического материала (фотографии, схемы взаиморасположения агрегатов)
  • приведение численных результатов проведения центровки
  • предоставление заключения по выполненным работам
  • выработка рекомендаций
  • заверка отчета печатью и подписями исполнителей работ.
Восстановление

Точная выверка шкивов с использованием лазерных измерительных систем — это процесс коррекции шкивов ременного привода механизма относительно друг друга в соответствии с требуемыми нормами и допусками.

Основная причина отказов ременных передач — несоосность шкивов. Несоосность шкивов ременного привода влечет собой повышенный износ шкивов и ремней, вследствие этого происходит повышение уровня вибрации и шума. Все это приводит к преждевременному выходу из строя подшипниковых узлов, ремней и внеплановому останову машины.

Агрегат регулируется в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Несоосность шкивов может быть параллельной, угловой, или комбинацией обеих:

Традиционный метод выверки шкивов получил наиболее широкое применение и основывается на визуальной оценке с использованием поверочной линейки и/или натянутой струны.

Для выверки шкивов ременных передач, по сравнению с традиционным методом выверки, лазерное оборудование позволяет проводить центровку более быстро и точно.

Оборудование для лазерной выверки шкивов можно разделить на две категории, исходя из принципа действия: выверка шкивов по торцам и выверка шкивов по ручьям.

После проведения выверки шкивов необходимо провести натяжение ремней с требуемым усилием. Для каждого профиля ремня существует строго определенное значение усилия натяжения.

При недостаточном натяжении ремней происходит их проскальзывание, что приводит к снижению срока службы ремней на 70%, повышенному износу шкивов и снижает рабочий ресурс подшипников. При перенатяжении ремней повышается нагрузка на все элементы ременной передачи, что приводит к ускоренному износу ремней, шкивов и подшипников, ремни быстро растягиваются и требуют дополнительного технического обслуживания.

Работа оборудования с несоосностью шкивов может привести к:

  • повышенному уровню вибрации и шума агрегата
  • увеличению сил трения и, следовательно, повышению энергопотребления
  • нагреву подшипников
  • вытеканию смазки
  • повреждению несущих конструкций, обрыву анкерных болтов
  • преждевременному выходу из строя шкивов и ремней, подшипниковых узлов, корпусных сальниковых уплотнений
  • выпуску некачественной продукции
  • аварийному останову механизма, линии, завода
  • незапланированному простою предприятия.

Проведение работ по выверке шкивов включает в себя:

1. Cбор и анализ технической информации об оборудовании:

  • наименование и технологический номер агрегата
  • кинематическая схема агрегата
  • производитель и тип профиля ремней
  • наличие ограничений для установки измерительной системы
  • допуски по выверке шкивов от производителя оборудования

2. Проведение замеров на оборудовании (оценка величин несоосности):

  • установка измерительных модулей и проведение измерений
  • общая оценка результатов замеров
  • принятие решения о проведении выверки шкивов.

3. Проведение выверки шкивов:

  • регулировка положения шкивов до получения значений угловой несоосности и параллельного смещения в пределах требуемых допусков
  • проведение натяжения ремней с требуемым усилием
  • проведение повторного замера для подтверждения результата.

4. Составление отчета:

  • обозначение цели работ
  • краткое описание процесса выполненных работ
  • подготовка и предоставление графического материала (фотографии)
  • приведение численных результатов проведения выверки
  • предоставление заключения по выполненным работам
  • выработка рекомендаций
  • заверка отчета печатью и подписями исполнителей работ.
Восстановление

Главная задача испытания электродвигателя — выявление неисправности до фактического отказа электродвигателя.

Одним из основных условий, определяющим надежность и долговечность эксплуатации электродвигателей, является надлежащее состояние обмотки ЭД и отсутствие электромеханических дефектов.

С помощью анализаторов AWA и EXP 4000 можно выполнять измерение сопротивления, испытания высоким напряжением постоянного тока и испытания импульсным перенапряжением, а также преобразовывать данные в цифровой вид и сохранять их для будущего использования, что в дальнейшем позволит прогнозировать старение изоляции.

Анализаторы позволяют обнаружить неисправности и повреждения в роторах типа беличьей клетки, машин переменного тока, наличие мест короткого замыкания между витками обмоток, любое нарушение баланса между фазами вследствие отличий в числе витков, а также определять местоположение недоброкачественных подсоединений проводов или контактов.

Статическая диагностика


Анализатор обмоток AWA — это полностью автоматизированная универсальная переносная система для комплексного испытания изоляции двигателей, обеспечивающая высокую достоверность результатов.

Анализатор проводит все основные электрические испытания: определение импульса напряжения, индекса поляризации, коэффициента абсорбции, испытание повышенным напряжением, измерение сопротивления изоляции, сопротивления обмоток и диагностику повреждения обмоток. Легко осуществляется сбор и хранение данных, включая документирование измерений и тренды. Система работает на базе Windows® AWA.

Анализатор AWA обладает возможностями для тестирования межвитковой изоляции и позволяет определить отклонения между витками в пределах менее 1% и выявить места коротких замыканий в параллели.

Динамическая диагностика

Анализатор Explorer 4000 — это многофункциональный комплекс диагностики двигателей без их отключения.

Анализатор позволяет в on-line режиме определять состояние двигателя, используя широкий круг интуитивно понятных тестов и выдавая немедленные результаты по многочисленным параметрам системы.

Комплекс Explorer 4000 работает под управлением компьютера и позволяет производить все тесты, подключаясь непосредственно к кабелю, питающему электродвигатель.

Динамический анализатор электромашин EXP 4000 выполняет семь основных функций, совершенствующих программу контроля состояния и предупредительного обслуживания. Анализатор запрограммирован для сбора информации об уровне напряжения, балансе напряжений, гармоническом и полном искажении, состоянии корпуса ротора, производительности электродвигателя, коэффициенте полезного действия, перегрузке, условиях эксплуатации, колебаниях крутящего момента, а также истории нагрузки. Данный широкий спектр испытаний позволяет установить истинное состояние исправности монитора и условия, связанные с эксплуатационными характеристиками электродвигателя.

Анализатор EXP 4000:

  • выявляет возможные проблемы силовой сети, которые ухудшают состояние электродвигателя
  • проверяет режим работы электродвигателя
  • отслеживает нагрузку
  • следит за производительностью электродвигателя
  • рассчитывает возможное энергосбережение
  • выявляет проблемы, связанные с неоптимальным качеством энергоснабжения, которые влекут за собой дополнительную нагрузку на электродвигатель.


Эти проблемы возникают по следующим причинам:

  • неправильные настройки отводов силового трансформатора
  • неверное распределение однофазной нагрузки
  • перегрузка силового трансформатора
  • лишние частотно-регулируемые электроприводы на шинах низкого напряжения
  • чрезмерные негармонические частоты на частотно-регулируемом электроприводе
  • недостаток линейных индукторов частотно-регулируемого электропривода
  • недостаток или размыкание компенсирующих конденсаторов.


Анализатор EXP 4000 позволяет оценить работу электродвигателя, выявить серьезные проблемы в работе и их источник, определить эксплуатационный коэффициент полезного действия, нагрузку, эксплуатационные условия, эффективность использования, а также высчитать срок окупаемости. Тестирование вращающегося момента, определение изменений крутящего момента и его спектра позволяют быстро и эффективно выявить многочисленные неполадки: механические неисправности, кратковременные перегрузки, механический дисбаланс, износ и повреждение подшипников, раковины и другие неисправности.

 

Восстановление

Несоблюдение технологии монтажа подшипников приводит к:

  • преждевременному выходу из стоя подшипника
  • выходу из строя очень дорогостоящего оборудования
  • незапланированному простою производства.

Рассмотрим классический пример выхода из строя, в следствие неправильного монтажа, шарикового радиального подшипника SKF 6317/C3 EXPLORER в электродвигателе.

На производстве регулярно производились вибродиагностические измерения электродвигателя мощностью 560 КВт. Отслеживался тренд ударных импульсов. Замеры проводились оборудованием для неразрушающего контроля.

На спектрах было выявлено:

  • признаки развитых дефектов на наружной обойме
  • признаки развитых дефектов на внутренней обойме
  • признаки развитых дефектов на телах качения
  • перетяг подшипника в осевом направлении
  • недостаточность смазки.

Всвязи с полученными данными было принято решение об экстренной остановке оборудования, вывода его из эксплуатации с последующей заменой заднего подшипника электродвигателя. Причиной преждевременного выхода из строя данного подшипника являлся монтаж, произведенный с несоблюдением технологий и разработок компании SKF.

Вышеизложенные факты были подтверждены визуально после разборки электродвигателя.

1. На снимке наблюдается усталостность металла с внутренней части наружной обоймы, смещение побежалости тел качения, а также развитый дефект:

 

2. На снимке наблюдается смещение побежалости тел качения, а также развитый дефект:

 

3. При демонтаже подшипника обнаружен эффект интенсивного вытекания смазки, разбрызгивания из подшипника:

Вывод

Предоставленный для обследования демонтированный шариковый радиальный подшипник SKF 6317/C3 EXPLORER своевременно выведен из работы по причине значительного износа дорожек качения наружного и внутреннего колец, вызванного чрезмерным осевым смещением между ними, вероятнее всего вследствие возникновения осевых нагрузок.

Смещение колец вследствие осевых нагрузок проявилось также в виде интенсивного вытекания смазки из полости подшипника, что приводит к смазочному голоданию и повышенному износу в зоне контакта. Причина — неправильный монтаж подшипника, подшипник перетянут в осевом направлении.

Дальнейшая эксплуатация подшипника с обнаруженными повреждениями и условиями работы могла привести к резкому перегреву, разрушению подшипника и сопрягаемых с ним элементов электродвигателя.

Данный подшипник отработал всего 60% своего ресурса. Избежать подобного можно при соблюдении норм и правил демонтажа и последующегомонтажа подшипников.

 

Восстановление

Соблюдение технологий монтажа/демонтажа подшипников позволяет предприятию работать без остановки.

Всем известно, что монтаж подшипников должен производиться с соблюдением определенных технологий, что тип смазки, и ее количество должны подбираться для конкретных условий эксплуатации подшипника, что своевременно должна производиться диагностика подшипника.

Однако, как показывает опыт, эти простейшие требования соблюдаются не всегда, что приводит к весьма плачевным последствиям. Выходит из строя дорогое оборудование. Вследствие внепланового останова производство несет большие убытки.

1. Пример безответственного подхода к монтажу подшипника:

Для достижения длительного срока службы подшипника необходимо иметь правильное оборудование для монтажа и демонтажа подшипников, а также полный порядок на месте монтажа.

Во время монтажа необходимо соблюдать чистоту, так как грязь и влага опасны для подшипника. Даже маленькие частицы, попавшие в подшипник могут привести к разрушению поверхностей качения.

Подшипники с коническим отверстием устанавливаются либо непосредственно на коническую шейку вала, либо, если вал цилиндрический, на закрепительную или стяжную втулку. Форсирование подшипника на коническую поверхность расширяет внутреннюю обойму и уменьшает радиальный зазор. Следовательно, уменьшение радиального зазора может быть использовано в качестве меры характера посадки внутренней обоймы.

2. Контроль калиброванным щупом радиального внутреннего зазора подшипника в процессе монтажа

Монтаж подшипников с коническим отверстием также можно осуществить путем измерения величины осевого смещения внутренней обоймы на ее посадочном месте. Рекомендуемые величины осевого смещения и остаточного радиального зазора можно найти в каталоге производителя подшипников.

3. Измерение величины осевого смещения внутренней обоймы подшипника

Надежная работа подшипников качения невозможна без правильного смазывания, которое препятствует непосредственному контакту между телами качения, дорожками качения и сепараторами. Смазочный материал также уменьшает износ и защищает поверхности подшипника от коррозии. При первичном смазывании очень важно использовать правильный инструмент для исключения попадания загрязнений в смазку.

4. Установка тубы со смазкой в шприц

5. Первичное смазывание подшипника

6. Первичное смазывание с нарушениями технологии

Повторное смазывание подшипника должно всегда выполняться до того, как пластичная смазка придет в полную негодность. Для повышения качества повторного смазывания и постоянного обновления смазки в подшипниковые корпуса монтируются автоматические лубрикаторы, в которых дозирование смазки рассчитывается и устанавливается индивидуального для каждого подшипника и условий его применения.

7. Автоматический лубрикатор

 

Для надежной посадки подшипника в корпусе и исключения проворота или деформации наружной обоймы болты крышки корпуса затягиваются с определенным усилием с помощью динамометрического ключа.

8. Затяжка болтов крышки корпуса динамометрическим ключом

 

Восстановление

Тепловидение — это метод дефектоскопии, при котором изображение объектов получают с помощью тепловых лучей, отраженных от объекта или испускаемых им. Таким образом можно визуально наблюдать и анализировать тепловые поля и распределение температур на поверхности исследуемого объекта.

Результатом исследования может быть обнаружение локального нагрева (например, контактной группы или клеммной шпильки), утечки тепла через истончившуюся стенку или невидимую глазом трещину на печи, сушиле или другом технологическом объекте, нарушение теплоизоляции, нагрев подшипниковых опор, муфтовых и ременных передач, частей приводного электрооборудования.

С помощью тепловидения можно также контролировать различные технологические процессы.

Примеры термограмм:

Тепловизионная диагностика

Применение тепловизионной диагностики основано на том, что наличие практически всех видов дефектов оборудования вызывает изменение температуры дефектных элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными приборами.

Тепловизионная диагностика позволяет получить достоверную и объективную информацию о тепловом состоянии объекта. На основе этой информации принимаются эффективные меры, обеспечивающие безопасную эксплуатацию объекта; заранее планируются ремонтно-восстановительные работы. Тепловой контроль, основным средством проведения которого является тепловизор, на сегодняшний день является самым эффективным методом исследования энергонапряженных объектов.

Тепловизионная диагностика обладает огромным потенциалом для оценки состояния оборудования предприятия. Она выявляет дефекты на самой ранней стадии их развития, что позволяет планировать объемы и сроки ремонта оборудования по его фактическому состоянию. Присутствие дефекта выявляется сравнением температуры аналогичных участков поверхности аппаратов, работающих в одинаковых условиях нагрева и охлаждения.

Плановый вывод из эксплуатации дефектного оборудования (на основе современных средств диагностики) значительно повышает надежность и безопасность эксплуатации инженерных коммуникаций, существенно сокращает потери энергоресурсов. Особая ценность тепловидения в том, что диагностика осуществляется без вывода оборудования из работы.

Результатом исследования может быть обнаружение локального нагрева (например, контактной группы или клеммной шпильки), утечки тепла через истончившуюся стенку или невидимую глазом трещину на печи, сушиле или другом технологическом объекте, нарушение теплоизоляции, нагрев подшипниковых опор, муфтовых и ременных передач, частей приводного электрооборудования.

Области применения тепловизоров

Энергетика:

  • состояние дымовых труб и дымоходов
  • обнаружение дефектных контактов соединений коммутационных аппаратов и ошиновки распределительных устройств
  • проверка контактных соединений проводов ВЛ (обследование с вертолета)
  • состояние статоров генераторов
  • контроль систем охлаждения трансформаторов, электродвигателей, генераторов, выпрямителей и т.п.
  • состояние щеточных аппаратов генераторов
  • проверка маслонаполненного оборудования
  • теплоизоляция турбин, паро- и трубопроводов
  • обнаружение мест подсосов холодного воздуха
  • обнаружение забитости труб поверхностей нагрева котлов перед проведением кислотной промывки
  • контроль состояния теплотрасс
  • проверка эффективности работы градирен
  • определение характеристик тепловых полей водохранилищ

Химическая промышленность:

  • проверка герметичности и изоляции емкостей для хранения различных жидкостей и газов
  • контроль состояния сушильных цилиндров
  • контроль температуры продукта

Нефтегазовый комплекс:

  • проверка состояния электрооборудования
  • контроль технологических линий
  • контроль состояния футеровки и изоляции
  • измерение температуры печных труб
  • поиск энергопотерь
  • диагностика и картирование линейной части магистральных трубопроводов
  • обнаружение утечек из газопроводов
  • контроль состояния резервуарного парка
  • предотвращение пожаров.

Энергосбережение:

  • энергоаудит
  • диагностика ограждающих конструкций
  • обнаружение теплопотерь во внутренних помещениях и снаружи зданий и сооружений
  • определение теплоизоляционных свойств материалов

Металлургия:

  • контроль температурных режимов доменных печей, прокатных станов, стальковшей, футеровок и т.д.
  • диагностика миксеров, снижение расходов огнеупоров
  • обследование энергохозяйства комбинатов.

Тепловизионный мониторинг

Применение тепловизионного мониторинга основано на том, что наличие практически всех видов дефектов оборудования вызывает изменение температуры дефектных элементов и, как следствие, изменение интенсивности инфракрасного (ИК) излучения, которое может быть зарегистрировано тепловизионными приборами.

Тепловизионный мониторинг является эффективным способом выявления дефектов на ранней стадии, сокращение затрат на техническое обследование и выявление дефекта. Тепловизионный мониторинг позволяет за минимальное время выявить агрегаты (узлы) с повышенной температурой среди большого числа однотипного оборудования (однотипных узлов), определить температуру точки максимального нагрева и принять решение о более детальной диагностике узла и/или устранении дефекта.

Выявление подклинивающих подшипников (общее количество узлов — 1200 шт)

Восстановление

Вибродиагностика — это метод неразрушающего контроля, основанный на анализе комплекса параметров вибрации для определения состояния оборудования.

Вибрация — самый информативный и эффективный диагностический сигнал:

  • колебательные силы возникают непосредственно в месте появления дефекта, а машина «прозрачна» для вибрации
  • вибрация содержит максимальный объем диагностической информации
  • диагностировать можно на месте, без разборки и остановки оборудования


Вибродиагностика позволяет выявлять самые разнообразные дефекты оборудования, такие, как дисбаланс, несоосность и непараллельность валов, нежесткость и ослабление опор, обрыв анкерных болтов, нарушение геометрии линии вала, а так же различные дефекты подшипниковых узлов, включая проблемы со смазкой.

На основании полученной информации, можно оптимизировать планирование текущего и капитального ремонта, увеличить межремонтный интервал, уменьшить затраты на закупку запчастей и расходных материалов.

Оборудование предлагаемое нашей компанией позволяют измерять и анализировать самые разнообразные параметры вибрационного сигнала:

  • Общий уровень СКЗ — позволяет оценить виброактивность агрегата в соответствие с ГОСТом
  • Уровень ударных импульсов SPM — позволяет с высокой точностью определить наличие дефекта в подшипниковом узле и уровень его развития. В подавляющем большинстве случаев повышения уровня ударных импульсов связано именно с таким важным элементом подшипникового узла, как смазка. Проводя мониторинговые замеры этим методом, можно оперативно обнаружить и устранить первопричину многих проблем — нарушение нормального смазывания подшипника
  • Спектр ударных импульсов (SPM-спектр) — позволяет определить «источник» ударных импульсов, то есть дефектную деталь механизма.


Вышеперечисленные методы относятся к так называемым экспресс-методам. Они позволяют оценить фактическое состояние оборудования на месте, документированный отчет по ним может быть предоставлен в течение 24 часов. Тем не менее, многолетний опыт успешного использования подтверждает их точность и эффективность.

Для более детального исследования оборудования применяются методы спектрального анализа:

  • Анализ прямого спектра вибросигнала — позволяет рассмотреть и проанализировать распределение энергии вибросигнала в частотном диапазоне и идентифицировать такие неисправности, как дисбаланс, различные нарушения положения деталей механизма и агрегатов друг относительно друга, а также развитые дефекты подшипниковых узлов
  • Анализ спектра огибающей вибросигнала — позволяет видеть зарождающиеся дефекты подшипниковых узлов, локализованные вокруг точки измерения
  • Анализ исходного временного сигнала вибрации
  • Измерения вибрации втечение длительного времени
  • Возможность просмотра спектра в «реальном времени».


Имеются возможности для измерения специфических параметров вибрации и «вибрационных» свойств оборудования:

  • Фазовые измерения — позволяют определить направление (фазу) вектора вибрации и, соответственно, взаимные перемещения агрегатов, анкеров и фундаментов друг относительно друга. Эти замеры делаются при глубокой диагностике при поиске причин повышенной виброактивности агрегата и его резонансных частот
  • Ударный тест (bump-test) — позволяет определить собственные частоты агрегата, применяется для определения правильности подбора рабочих режимов агрегата
  • Тест Разгон-Выбег — применяется для определения резонансных частот агрегата
  • Измерение Орбит — применяется для определения траектории перемещения ротора (как правило, в подшипниках скольжения) для определения нагрузочных характеристик
  • Построение диаграмм Боде и Найквиста — применяется для определения амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик агрегатов.

Комбинируя в зависимости от необходимости вышеперечисленные методы имерений, можно получить точную и адекватную картину состояния оборудования.

Вибродиагностика оборудования может быть разовой или периодической, мониторинговой или глубокой.

Разовая диагностика — выполняется один-два раза в год, обычно перед летним и зимним остановами предприятия с целью уточнения плана ремонтных работ и закупки запчастей.

Периодическая диагностика — выполняется ежемесячно или ежеквартально, с целью получения информации о текущем состоянии оборудования для оптимизации планирования ресурсов ремонтных подразделений на ППР, или, в случае безостановочного производства, для минимизации времени аварийных остановов.

Мониторинговая диагностика — выполняется на оборудовании в процессе работы целью отслеживания неисправностей на ранних стадиях и принятию мер по их устранению в процессе эксплуатации (см. также «периодическая диагностика»).

Глубокая диагностика — выполняется на «проблемном» оборудовании, выведеном из технологического процесса, с целью выявления скрытых дефектов и выяснения причин аварийной работы обследуемого агрегата.

Восстановление

Аббревиатура EVAM является сокращением от «Evaluated Vibration Analysis Method», что в переводе означает «Метод анализа вибрации с оценкой состояния». Метод EVAM объединяет в себе различные общепризнанные методики анализа вибросигналов вместе с программными средствами практической оценки состояния оборудования на основе результатов такого анализа.

Метод EVAM разработан для того, чтобы обеспечивать полномасштабный, экономически эффективный контроль состояния производственного оборудования. Основные преимущества метода EVAM:

  • быстрая настройка параметров точек измерений с помощью меню
  • легкий сбор данных с помощью переносных диагностических приборов
  • автоматические измерения с помощью стационарных диагностических систем
  • автоматизированная оценка состояния оборудования на основе получаемых результатов
  • представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора «зеленый, желтый, красный»

Измерения по методу EVAM могут выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов — сборщиков данных и с помощью стационарных диагностических систем фирмы «SPM Instrument» наряду с измерениями ударных импульсов SPM, спектральным анализом ударных импульсов SPM Спектр, измерениями интенсивности вибрации по стандартам ISO и другими измерительными функциями.

Функциональные возможности и допускаемые параметры настроек метода EVAM существенно различаются для различных приборов и систем. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

Как применяется метод EVAM

Метод EVAM можно условно разделить на три основных стадии в отношении применения данного метода для широкомасштабных измерений с целью диагностики и мониторинга состояния производственного оборудования:

1. Анализ основных параметров вибросигнала

На этой, самой упрощенной стадии, метод EVAM применяется только с целью автоматического измерения основных параметров временной записи вибросигнала — параметров состояния, которые являются самым экономичным средством выражения результатов виброанализа. Спектральный анализ на данной стадии не применяется. По каждой точке измерения можно использовать до 9-ти различных параметров, описывающих вибросигнал (например, виброускорение, виброскорость, вибросмещение, пик-фактор, шумовые параметры и т.п.), которые отражают воздействие на механизм по отдельности сил неуравновешенных масс, сил ударных воздействий и сил трения.

На этой, самой упрощенной стадии, метод EVAM существенно превосходит по своей информативности методы измерений общей интенсивности вибрации по стандартам ISO и в то же время совершенно не требует ни специальных навыков, ни экспертной подготовки, ни дополнительных затрат рабочего времени со стороны персонала, занятого диагностикой и мониторингом состояния.

Применение параметров состояния в качестве диагностических признаков может быть особенно полезным в тех случаях, когда отсутствие информации о конструкции оборудования затрудняет обычный анализ спектров. Например, если в технической документации нет данных о количестве зубьев шестерен для нового редуктора, неизвестны скорости вращения промежуточных валов этого редуктора и т.п. В таком случае, например, рост параметров состояния, отражающих силы ударных воздействий, легко поможет пользователю определить момент и степень ухудшения состояния зубчатых зацеплений такого редуктора.

Пользователь может сам задать уставки тревог по любым активным параметрам состояния в программном обеспечении CondmasterNova и, таким образом, обеспечить автоматическое представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора «зеленый, желтый, красный»” на основании измерений основных параметров вибросигнала.

2. Анализ спектра вибросигнала

На этой, более детальной стадии, метод EVAM применяется с целью автоматического амплитудно-частотного разложения временной записи вибросигнала по методу быстрых преобразований Фурье и последующего представления амплитудно-частотного спектра этого вибросигнала в качестве результата анализа. Опытный пользователь имеет возможность анализировать такой спектр с помощью стандартных встроенных средств анализа (поиск гармоник, поиск боковых линий, использование курсоров и отметок, выбор единиц измерений частоты для шкалы Х, пересчет и представление спектров в других единицах измерений вибрации для шкалы Y, 3-х мерное представление нескольких спектров, поиск периодов и определение фаз во временной записи и т.д.)

Очень важной составляющей метода EVAM является интегрированное программное обеспечение, которое позволяет даже неопытному пользователю легко производить автоматизированный поиск признаков неисправностей оборудования в полученном спектре и выполнять качественную и количественную оценку этих неисправностей. С этой целью используются симптомы дефектов — программные модули CondmasterNova. Пользователь может сам выбрать из списка и задать для каждой точки измерения возможные симптомы дефектов оборудования (например, дисбаланс, несоосность, различные дефекты электродвигателей, зубчатых передач, различные дефекты подшипников качения, скольжения и т.д.). В соответствии с заданными симптомами программное обеспечение будет производить автоматическую регистрацию и количественную

оценку линий спектра, соответствующих этим неисправностям. При анализе спектра на дисплее такие линии автоматически выделяются цветом, выдаются параметры количественной оценки неисправности, что очень существенно упрощает и убыстряет практическую работу диагноста. Кроме того, параметры количественной оценки неисправностей автоматически сохраняются в виде результатов измерений и могут выдаваться в виде таблиц и графиков. Таким образом, можно легко проанализировать появление и развитие во времени любых неисправностей, например, проследить процессы роста дисбаланса ротора, увеличения несоосности, появления ослабления опоры, ухудшения состояния конкретного зубчатого зацепления в редукторе и т.п.

Пользователь может сам задать уставки тревог по любым активным симптомам дефектов в программном обеспечении CondmasterNova и, таким образом, обеспечить автоматическое представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора “зеленый, желтый, красный ” на основании качественной и количественной оценки неисправностей по результатам спектрального анализа вибросигнала.

3. Автоматическая оценка состояния оборудования с помощью критериев.

На этой стадии метод EVAM применяется с целью обеспечения автоматической оценки состояния оборудования с минимальными повседневными затратами рабочего времени. Основанием для оценки являются ВСЕ активные параметры состояния и ВСЕ активные симптомы дефектов для данной точки измерения. С этой целью используются критерии — программные модули CondmasterNova.

Для каждого из параметров и симптомов при создании критерия автоматически регистрируется свое исходное среднее значение и свое стандартное отклонение, которые получаются с помощью автоматической статистической обработки имеющихся результатов измерений, сделанных при «хорошем» состоянии оборудования. В дальнейшем на основании сравнения текущих результатов анализа вибрации с критериями обеспечивается полностью автоматическое представление всех активных параметров и симптомов дефектов по цветовой шкале состояния. Таким образом, пользователь получает возможность существенно сократить трудозатраты, связанные с регулярными просмотрами и анализами спектров вибрации, и в результате существенно увеличить объемы оборудования, охваченного регулярной диагностикой состояния.

Несомненным преимуществом диагностики состояния с помощью критериев является ее полная автоматизация. Вам необходимо лишь создать критерий для данной точки измерения или для данного агрегата, после чего все дальнейшие оценки состояния будут производиться полностью автоматически. В большинстве случаев при условии правильного выбора исходных результатов для создания критериев Вы сможете вообще не обращать внимание на точки измерений, находящиеся в зеленой зоне, и не тратить Ваше рабочее время на анализ спектров оборудования, находящегося в хорошем состоянии, до тех пор, пока какая-либо точка не перейдет в желтую или красную зоны. В производственных условиях, когда количество реально стоящих задач часто превышает возможности персонала, любую возможность избежать лишней работы Вы без сомнения найдете привлекательной.

Пользователь может сам с помощью меню легко создать критерий для каждой точки измерения в программном обеспечении Condmaster Nova и, таким образом, обеспечить автоматическое представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора «зеленый, желтый, красный»” на основании степени отклонения текущей качественной и количественной оценки неисправностей по результатам спектрального анализа вибрации от статистического исходного состояния.

 

Материал предоставлен компанией «SPM Instrument».

Восстановление

Широкополосные измерения интенсивности вибрации — это наиболее распространенный простой и экономичный способ диагностики общего состояния вращающегося оборудования. Интенсивность вибрации, как правило, является наилучшим показателем, характеризующим энергию вибрации и отражающим силы, воздействующие на механизм.

Измерения интенсивности вибрации по стандартам ISO могут выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов и с помощью стационарных диагностических систем фирмы «SPM Instrument» наряду со спектральным анализом вибрации EVAM, измерениями ударных импульсов SPM, спектральным анализом ударных импульсов SPM Спектр и другими измерительными функциями.

Функциональные возможности и допускаемые параметры настроек измерений интенсивности вибрации в большинстве случаев почти одинаковы для различных приборов и систем, исключая определенную разницу между ISO2372 и ISO10816. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

Сравнение основных требований стандартов ISO2372 и ISO10816

Очень распространенный, хотя и устаревший, стандарт ISO2372 определял интенсивность вибрации как среднеквадратичное значение скорости вибрации, измеренное в частотном диапазоне от 10 до 1000 Гц. Современный стандарт ISO10816 рекомендует, в основном, такие же измерения, но при этом дополнительно рекомендует различные частотные диапазоны и различные измеряемые величины вибрации (скорость, ускорение и перемещение) для различных видов вращающегося оборудования.

Оба указанных стандарта имеют много общего:

  • Состояние оборудования диагностируется на основе широкополосных измерений вибрации с выдачей среднеквадратичных значений параметров.
  • Все виды оборудования группируются по классам в зависимости от типа, мощности, жесткости фундамента и пр.
  • Для каждого класса оборудования представлена таблица предельных значений вибрации, которая различает допустимую вибрацию, при которой оборудование обычно может работать в течение неограниченного времени (зеленая зона), неудовлетворительную вибрацию, при которой оборудование обычно может работать только в течение ограниченного времени до возникновения удобной возможности устранить неисправность (желтая зона), и опасную вибрацию, которая обычно считается достаточно интенсивной для того, чтобы привести к повреждению оборудования (красная зона).
  • Измерения проводятся в трех направлениях (горизонтальное, вертикальное, осевое). Самый высокий результат определяет состояние оборудования.

По окончании замера интенсивности вибрации по обоим стандартам ISO приборами и системами фирмы «SPM Instrument» производится представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора “зеленый, желтый, красный ” вместе с выдачей числовых результатов измерений.

Основные различия между указанными стандартами:

  • ISO2372 всегда определяет уровень вибрации как среднеквадратичную величину виброскорости, измеряемую по полосе частот от 10 до 1000 Гц. Все виды оборудования делятся на шесть классов вибрации.
  • ISO10816 дополнительно рекомендует измерение уровней вибрации как среднеквадратичных величин виброскорости, виброускорения или виброперемещения в зависимости от вида оборудования. Если два или более из этих параметров измеряются одновременно, то состояние оборудования определяется по самому «опасному» результату. Стандарт ISO10816 может существенно варьировать верхнюю и нижнюю границы частотной полосы измерений вибрации в зависимости от типа и параметров вращающегося оборудования. Все виды оборудования дополнительно делятся на различные группы, сведенные в различные разделы данного стандарта.

Резюме: стандарт ISO10816 не заменяет более ранний стандарт ISO2372, а расширяет его. Стандарт ISO10816 определяет общий подход к измерениям, но также позволяет изготовителям и заказчикам вращающегося оборудования прийти к взаимному соглашению относительно предельно допустимых значений вибрации.

Классы оборудования по вибрации

Как правило, большие механизмы большей мощности вибрируют сильнее, чем меньшие механизмы меньшей мощности. Если же механизмы одинаковы, то разница в допустимых уровнях вибрации определяется фундаментом: более слабая металлическая рама дает больше свободы движений, чем жесткий бетонный фундамент.

Большинство производственного оборудования относится к следующим классам в зависимости от своих размеров, назначений и жесткостей фундаментов:

  • класс 2 — механизмы от 15 до 75 кВт средних размеров без специальных фундаментов, механизмы до 300 кВт на специальных жестких фундаментах
  • класс 3 — большие приводные двигатели и механизмы на жестких и массивных фундаментах
  • класс 4 — большие приводные двигатели и механизмы на “мягких” фундаментах.

Материал предоставлен компанией «SPM Instrument».

Восстановление

Необходимость в вибродиагностике на промышленных предприятиях в нашей стране возникла еще в годы существования Советского Союза. Однако, внедрение методов вибродиагностики на производствах проходило сложно, и вызывало недоверие среди инженеров.

Особым почетом на предприятиях пользовались мастера, способные с помощью отвертки или текстолитового стрежня на слух определить дефект подшипникового узла, или подшипникового корпуса, а нередко и определить изменения в состоянии оборудования. Таких универсальных специалистов, любя, называли «слухачи».

Времена меняются, меняются и люди на предприятиях, подобных мастеров-старожилов становится все меньше, на их место приходят молодые инженеры нового поколения, которым не всегда удается перенять опыт и постигнуть «дедовские» методы диагностики. За последние десятилетия произошел колоссальный рост производства, а вместе с этим увеличился парк современного отечественного и импортного оборудования, к которому не всегда есть открытый доступ при помощи подручного инструмента в момент работы. Современное, высокотехнологичное производство требует более продуктивной и объективной информации о состоянии оборудования.

Как известно, спрос рождает предложения. И вот, на российский рынок хлынул нескончаемый поток измерительной и диагностической аппаратуры. Теперь есть выбор: от простейшего виброметра до многоканальных анализаторов, а в особых случаях используются сложнейшие стационарные системы контроля вибрации.

Необходимость вибродиагностики

Всвязи с ростом производства появилась необходимость модернизации и увеличении парка производственного оборудования. Однако, развитие производства возможно только при надежной и безопасной работе оборудования, которую обеспечивают эксплуатационные и ремонтные службы, а помогают им в этом специалисты, знающие и понимающие методологию вибродиагностики.

Рассмотрим возможные варианты технического обслуживания и управления работами по ремонту оборудования.

  • Реактивное обслуживание. Устранение неисправностей производится при отказах машин, при этом возникают внеплановые простои, связанные с необходимыми ремонтами.
  • Планово-предупредительное обслуживание. Плановые остановки машин для ремонта с заранее определенной периодичностью, а также устранение неисправностей при отказах машин. Объем ремонтных работ при этом не зависит от текущего состояния машин и оборудования.
  • Предупредительное обслуживание. Состояние машин оценивается во время эксплуатации оборудования с применением технологий мониторинга состояния. Остановки на ремонт планируются на основании текущего состояния машин, которое определяется с помощью сложного виброизмерительного и другого диагностического оборудования. Внеплановые простои существенно снижаются. Однако, причины выхода оборудования из строя не исследуются и не принимаются во внимание.
  • Проактивное техническое обслуживание. Проактивное техническое обслуживание — это самый важный, и эволюционно последовательный этап управления ремонтами. В этом варианте проводится предупредительное техническое обслуживание с возможностью выявления причин отказов машин. При внедрении проактивного технического обслуживания время плановых остановов составляет не более 10% от общего времени работы оборудования, а среднее время между отказами, по причине выхода из строя подшипников и сопряженных с ними узлов, существенно увеличивается.

Сегодня, ремонт оборудования по состоянию с помощью вибродиагностики — перспектива не совсем понятная для многих предприятий.

Поэтому, расскажем более подробно об опыте наших коллег из компании "ИКС" в проактивном техобслуживании с проведением вибродиагностики на примере работ, выполненных на одном из деревообрабатывающих предприятий.

Вашему оборудованию необходима вибродиагностика

Руководство деревообрабатывающего предприятия готовилось к проведению планово-предупредительного ремонта (ППР) шлифовальной машины, которая включает в себя шестнадцать валов трех типов и размеров, работающих на разных скоростях, а также испытывающих на себе разные нагрузки.

Руководством предприятия для проведения капитального ремонта планировалось:

  • остановка оборудования на 20 дней
  • работа подрядной организации в количестве 12 человек
  • дополнительные работы по балансировке валов (отправка на балансировочный стенд)
  • дополнительные работы по шлифовке валов (отправка на шлифовальный станок)
  • формирование складского запаса для проведения ППР, состоящего из 32 подшипников и дополнительного объема смазочного материала.


Коллеги из компании «ИКС» предложили другую схему технического обслуживания оборудования, на которую руководство предприятия хотя и не сразу, но согласилось.

Работы, проводимые техническим сервисом компании «ИКС» до начала проведения ППР:

  • в течение трех месяцев инженеры технического сервиса компании «ИКС» регулярно проводили вибрадиагностику (один раз в неделю)
  • накопление большего объема информации об оборудовании (под нагрузкой и на холостом ходу), сравнительный анализ
  • определение наиболее критичных точек (подлежащих замене)
  • определение точек с масляным голоданием или отсутствием смазки
  • определение необходимости в проведение балансировочных работ
  • подготовка необходимых запасных частей.


Итоги капитального ремонта, проведенного по результатам вибродиагностики:

  • остановка оборудования на 3 дня
  • работа подрядной организации из 4-х человек
  • дополнительные работы по балансировке валов не проводились, в связи с отсутствием необходимости
  • дополнительные работы по шлифовке валов не проводились, в связи с отсутствием необходимости
  • по результатам вибродиагностического обследования заменены 4 подшипника
  • определены подшипники с масляным голоданием и отсутствием смазки — данный дефект устранен после смазывания, согласно нормам карты смазывания
  • сформирован складской запас для проведения ППР, состоящий из 4 подшипников и 400 г смазочного материала.


Из приведенного примера очень хорошо видно, что проведение вибродиагностики на каждом этапе ППР дает значительную экономию ресурсов.

По данным статистики:

  • прямые затраты на ТО при внеплановых ремонтах в 1,5-3 раза больше, чем при плановых
  • длительность аварийных остановов (которые влекут за собой недовыпуск продукции) в 3-5 раз больше, чем плановых
  • треть работ планово-предупредительных ремонтов (ППР) являются лишними
  • четверть запасов для ремонта лежит без движения два года и более.
Восстановление

В дополнение к измерениям общего уровня ударных импульсов SPM вы можете задать последующий спектральный анализ SPM Спектр полученного сигнала. В результате Вы можете получить детальную информацию как о характере сигнала ударных импульсов, так и о различных источниках этого сигнала, свидетельствующую о природе дефекта подшипника или же указывающую на наличие помех.

По сравнению с измерениями общего уровня сигнала любой спектральный анализ всегда требует значительно более серьезных трудозатрат на сбор исходных данных для подготовки измерений и на последующий анализ полученных результатов измерений. В то же время многократный спектральный анализ ударных импульсов SPM Спектр, проводимый на оборудовании, находящемся в хорошем состоянии, как правило, не дает никакой новой полезной информации. Поэтому в общем случае целесообразно для широкомасштабного мониторинга состояния подшипников качения использовать только простые и экономичные измерения общих уровней ударных импульсов SPM. К измерениям SPM Спектр следует переходить только на подшипниках, имеющих повышенный уровень ударных импульсов.

Тем не менее, существуют отдельные случаи, когда конструкция оборудования включает в себя какие-либо ответственные элементы, выход из строя которых может случиться и при относительно невысоких общих уровнях сигналов от данного оборудования. Также иногда существует необходимость учитывать существенные нормальные изменения условий работы подшипников, анализировать влияние внешних факторов на работу подшипников, а также бороться с постоянными помехами. В таких случаях постоянное использование спектрального анализа ударных импульсов SPM Спектр для диагностики и мониторинга состояния этого оборудования может оказаться необходимым.

Спектральный анализ SPM Спектр может выполняться с помощью ряда переносных диагностических приборов — сборщиков данных и с помощью стационарных диагностических систем фирмы «SPM Instrument» вместе с измерениями ударных импульсов SPM, наряду с измерениями интенсивности вибрации по стандартам ISO, спектральным анализом вибрации EVAM и другими измерительными функциями.

Функциональные возможности и допускаемые параметры настроек метода SPM Спектр существенно различаются для различных приборов и систем. Просим Вас при выборе диагностического оборудования всегда обращать внимание на технические данные конкретных измерительных устройств.

Какой сигнал измеряет SPM Спектр?

Метод измерений SPM Спектр по своему принципу несколько напоминает виброанализ по методу огибающей. Однако существенная разница заключается в том, что в методе SPM Спектр для анализа изначально берется не вибросигнал от датчика вибрации, а сигнал ударных импульсов, приходящий от датчика ударных импульсов SPM. В связи с тем, что датчик ударных импульсов SPM работает на резонансной частоте своей пьезоэлектрической измерительной системы, выделяя и усиливая сигнал от подшипника с одновременным подавлением общего вибрационного фона, отсутствует необходимость в применении различного рода полосовых фильтров или же в поиске резонансных областей для дополнительного выделения «полезного» сигнала от подшипника. Благодаря применению специализированных датчиков ударных импульсов SPM для спектрального анализа SPM Спектр уже берется «чистый» сигнал ударных импульсов от подшипника, свободный от ненужных составляющих, вызванных общей вибрацией механизма.

Естественно, в сигнале ударных импульсов также возможно присутствие ограниченного количества помех (например, шум зубчатых зацеплений, кавитация, трущиеся и задевающие детали и т.п.) Определение таких помех также входит в задачу спектрального анализа SPM Спектр.

Ударные волны, приходящие на датчик, могут иметь две частотные характеристики:

  • частота собственного колебательного процесса одиночной волны
  • частота прихода (повторения) отдельных волн в том случае, когда существует какая-либо закономерность и упорядоченность их возникновения.

В качестве примера можно рассмотреть удары молотком по металлической балке: отдельно существует частота колебательного процесса металла балки после каждого удара, т.е. частота, на которой балка сама «звенит», и отдельно существует частота, с которой производятся удары молотком. Эти две частоты никак между собой не связаны, — частота «звона» балки определяется физическими свойствами металла балки, а также формой и размерами этой балки, в то время как частота произведения ударов определяется тем, у кого в руках молоток.

Также происходит и при измерениях ударных импульсов SPM — частота собственного колебательного процесса отдельной ударной волны, вызванной одним соударением деталей подшипника, равняется 32 кГц, в то время как частота повторения таких ударных воздействий зависит от геометрии и размеров деталей подшипника, скорости его вращения и от особенностей имеющихся дефектов этого подшипника.

Естественно, что на самом деле собственные колебательные процессы отдельной ударной волны, распространяющейся в материале корпуса подшипника, включают довольно широкий диапазон частот. Однако при разработке метода ударных импульсов SPM было установлено, что при измерениях ударных волн от подшипников качения ультразвуковая частота 32 кГц в общем случае является наиболее подходящей «несущей» частотой, как для получения информации о состоянии подшипников, так и для исключения помех от общей вибрации механизмов. На эту частоту и настроена пьезоэлектрическая измерительная система внутри датчика ударных импульсов SPM. Резонанс измерительной системы, вызываемый колебательными процессами приходящих на датчик ударных волн, обеспечивает высокую резонансную чувствительность датчика ударных импульсов SPM, которая в несколько раз превышает чувствительность обычного пьезоэлектрического датчика вибрации, работающего в линейном диапазоне чувствительности.

Учитывая все вышесказанное, частоту 32 кГц можно назвать «несущей частотой», которая имеет отношение только к характеристикам ударных волн, приходящих на датчик. В последовательности электрических импульсов на выходе измерительного устройства SPM частота 32 кГц отсутствует как таковая и никакого отношения не имеет ни к уровням ударных импульсов SPM, ни к последующему спектральному анализу этих ударных импульсов SPM Спектр.

На практике измерения SPM Спектр даже на подшипниках со скоростью вращения в несколько оборотов в минуту дают четкий спектр с хорошим разрешением.

Как получается SPM Спектр?

Спектральному анализу ударных импульсов SPM Спектр подвергается именно выходная последовательность импульсов, полученная на выходе измерительного устройства. Для этого используется метод быстрых преобразований Фурье с целью последующего представления амплитудно-частотного спектра выходной последовательности ударных импульсов в качестве результата анализа.

Какие требуются исходные данные?

По сравнению с измерениями общего уровня сигнала любой спектральный анализ всегда требует значительно более серьезных трудозатрат на сбор исходных данных для подготовки измерений. Для анализа результатов измерений SPM Спектр требуется иметь точные данные по подшипнику и измерять его точную частоту вращения в об/мин.

Точные данные по подшипнику представляют собой его частотные характеристики, получаемые расчетным путем на основании геометрических параметров подшипников. Большинство данных по подшипникам, занесенным в каталог подшипников программы CondmasterNova, включают эти частотные характеристики. Также не представляет труда самостоятельно произвести расчет этих характеристик с помощью стандартных формул или с помощью простой прикладной программы фирмы «SPM Instrument».

Измерение частоты вращения должно производиться непосредственно перед измерением SPM Спектр, поскольку правильное определение дефектов данного подшипника возможно только при условии получения точных данных о скорости вращения этого подшипника.

Как применяется SPM Спектр?

Метод SPM Спектр можно условно разделить на две основных стадии в отношении применения данного метода для широкомасштабных измерений с целью диагностики и мониторинга состояния производственного оборудования:

1. Анализ спектра сигнала ударных импульсов

На этой стадии метод SPM Спектр применяется с целью автоматического амплитудно-частотного разложения по методу быстрых преобразований Фурье выходной последовательности ударных импульсов и последующего представления амплитудно-частотного спектра этой выходной последовательности ударных импульсов в качестве результата анализа. Опытный пользователь имеет возможность анализировать такой спектр с помощью стандартных встроенных средств анализа (поиск гармоник, поиск боковых линий, использование курсоров и отметок, выбор единиц измерений частоты для шкалы Х, пересчет и представление спектров в других единицах измерений для шкалы Y, 3-х мерное представление нескольких спектров и т.д.)

Очень важной составляющей метода SPM Спектр является интегрированное программное обеспечение, которое позволяет даже неопытному пользователю легко производить автоматизированный поиск признаков неисправностей оборудования в полученном спектре и выполнять качественную и количественную оценку этих неисправностей. С этой целью используются симптомы дефектов — программные модули CondmasterNova. Пользователь может сам выбрать из списка и задать для каждой точки измерения возможные симптомы дефектов оборудования (например, различные дефекты подшипников качения, различные дефекты зубчатых передач, а также дисбаланс, несоосность и т.д.) В соответствии с заданными симптомами программное обеспечение будет производить автоматическую регистрацию и количественную оценку линий спектра, соответствующих этим неисправностям. При анализе спектра на дисплее такие линии автоматически выделяются цветом, выдаются параметры количественной оценки неисправности, что очень существенно упрощает и убыстряет практическую работу диагноста.

В случае использования абсолютного типа SPM Спектр параметры количественной оценки неисправностей автоматически сохраняются в виде результатов измерений и могут выдаваться в виде таблиц и графиков. Таким образом, можно легко проанализировать появление и развитие во времени любых неисправностей, например, проследить процессы развития прослабления сепаратора подшипника, развития дефекта какой-либо детали подшипника, ухудшения состояния условий работы подшипника в результате воздействия внешних факторов и т.п.

В случае использования абсолютного типа SPM Спектр пользователь может сам задать уставки тревог по любым активным симптомам дефектов в программном обеспечении CondmasterNova и, таким образом, обеспечить автоматическое представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора “зеленый, желтый, красный” на основании качественной и количественной оценки неисправностей по результатам спектрального анализа ударных импульсов SPM Спектр.

2. Автоматическая оценка состояния оборудования с помощью критериев

На этой стадии метод SPM Спектр работает только в случае использования абсолютного типа SPM Спектр.

На этой стадии метод SPM Спектр применяется с целью обеспечения автоматической оценки состояния оборудования с минимальными повседневными затратами рабочего времени. Основанием для оценки являются ВСЕ активные симптомы дефектов для данной точки измерения. С этой целью используются критерии — программные модули CondmasterNova.

Для каждого из симптомов при создании критерия автоматически регистрируется свое исходное среднее значение и свое стандартное отклонение, которые получаются с помощью автоматической статистической обработки имеющихся результатов измерений, сделанных при «хорошем» состоянии оборудования. В дальнейшем на основании сравнения текущих результатов анализа ударных импульсов SPM Спектр с критериями обеспечивается полностью автоматическое представление всех активных симптомов дефектов по цветовой шкале состояния. Таким образом, пользователь получает возможность существенно сократить трудозатраты, связанные с регулярными просмотрами и анализами спектров ударных импульсов SPM Спектр, и в результате существенно увеличить объемы оборудования, охваченного регулярной диагностикой состояния.

Несомненным преимуществом диагностики состояния с помощью критериев является ее полная автоматизация. Вам необходимо лишь создать критерий для данной точки измерения или для данного агрегата, после чего все дальнейшие оценки состояния будут производиться полностью автоматически. В большинстве случаев при условии правильного выбора исходных результатов для создания критериев Вы сможете вообще не обращать внимание на точки измерений, находящиеся в зеленой зоне, и не тратить Ваше рабочее время на анализ спектров оборудования, находящегося в хорошем состоянии, до тех пор, пока какая-либо точка не перейдет в желтую или красную зоны. В производственных условиях, когда количество реально стоящих задач часто превышает возможности персонала, любую возможность избежать лишней работы Вы без сомнения найдете привлекательной.

Пользователь может сам с помощью меню легко создать критерий для каждой точки измерения в программном обеспечении CondmasterNova и, таким образом, обеспечить автоматическое представление состояния оборудования в цветовом коде по системе светофора “зеленый, желтый, красный” на основании степени отклонения текущей качественной и количественной оценки неисправностей по результатам спектрального анализа ударных импульсов SPM Спектр от статистического исходного состояния.

Оценка состояния оборудования по результатам измерений SPM Спектр

Вопрос о том, какой именно дефект есть в оборудовании и насколько серьезен этот дефект, выявленный с помощью измерений, решается различными способами с помощью встроенных средств программного обеспечения. Программное обеспечение предоставляет даже неопытному пользователю прекрасные возможности для легкого решения этой относительно трудной задачи.

В общем случае порядок возникновения и прихода ударных волн, а также, соответственно, порядок следования ударных импульсов может быть как периодическим, так и случайным. Периодические ударные волны порождаются ударными воздействиями, происходящими с определенными одинаковыми временными интервалами, например, прокатыванием тел качения подшипника по дефекту его обоймы или ударным взаимодействием зубьев дефектного зубчатого зацепления. Случайные (апериодические) ударные волны порождаются ударными воздействиями, возникающими в результате хаотических неупорядоченных процессов, например, в результате лопания газовых пузырьков в жидкости во время кавитации.

В результате спектрального анализа SPM Спектр выясняется, есть ли какая-либо упорядоченность и закономерность повторений во времени отдельных ударных импульсов, и, если есть, то с какими частотами и амплитудами они повторяются.

Полученные частоты повторений ударных импульсов сопоставляются с расчетными частотами, на которых могут происходить ударные взаимодействия в деталях механизмов, преимущественно в подшипниках качения и в зубчатых передачах, а также с расчетными частотами возможных дополнительных внешних воздействий на условия работы подшипников, например, дисбаланса, несоосности, внешней вибрации и т.п.

С развитием дефекта подшипника линии SPM Cпектр, соответствующие этому дефекту, зачастую становятся все более и более высокими относительно остальных линий. Типичным признаком тяжелого дефекта подшипника в общем случае является появление и рост боковых линий, поиск которых в SPM Спектр производится с помощью симптомов, использующих модуляцию.

Если SPM Cпектр измеряется в относительных единицах, то общий рост сигнала ударных импульсов при ухудшении условий работы подшипника иногда может маскировать рост линий, соответствующих дефекту. В этом случае основной задачей измерений SPM Спектр является преимущественно не количественная, а качественная оценка сигнала ударных импульсов:

  • Какой именно источник сигнала вносит наибольший вклад в общую энергию сигнала?
  • Какова ДОЛЯ этого вклада в общую энергию сигнала?
  • Является ли этот источник именно данным подшипником качения или чем-то иным?

Количественная оценка развития дефекта подшипника при этом производится преимущественно в результате измерения общего уровня ударных импульсов SPM (при условии отсутствия выраженных помех, приходящих от других источников).

Если SPM Cпектр измеряется в абсолютных единицах, то основной задачей измерений SPM Спектр является, как правило, и количественная, и качественная оценка сигнала ударных импульсов:

  • Какой именно источник сигнала вносит наибольший вклад в общую энергию сигнала?
  • Какой УРОВЕНЬ сигнала от данного источника?
  • Является ли этот источник именно данным подшипником качения или чем-то иным?

Количественная оценка развития дефекта подшипника в этом случае производится как в результате измерения общего уровня ударных импульсов SPM (при условии отсутствия выраженных помех, приходящих от других источников), так и с помощью анализа SPM Спектр.

Материал предоставлен компанией «SPM Instrument».

Подкатегории

В этом разделе мы предлагаем вашему вниманию техническую информацию о работах, выполняемых инженерами компании «Подшипник-Контракт-Сыктывкар» при оказании услуг по техническому сервису, а также статьи, в которых наши специалисты делятся своим богатым опытом по обслуживанию промышленного оборудования.

Типичные проблемы, с которыми может столкнуться обслуживающий персонал на промышленных предприятиях, а также способы их решений.

 

Каталоги подшипников, РТИ и прочего промышленного оборудования крупнейших мировых производителей.