Страница АО ВАСТ - Сопутствующие проблемы Конверсионные технологии для механика!

14 июля 1999

ВОПРОС 7.1:

В металлургической, бумажной и ряде других отраслях промышленности наиболее ответственное вращающееся оборудование имеет низкие частоты вращения, от 2-3 до 5-100 об/мин. Для оборудования с такими частотами вращения, как нам известно, вибрационная диагностика не дает ожидаемого высокого эффекта, такого, например, как анализ пульсаций скорости вращения. Да и число точек контроля вибрации должно быть во много раз больше, чем, например, в системе мониторинга конвейера по пульсациям скорости, где используется всего один датчик скорости вращения приводного электродвигателя. Не стоит ли для низкооборотных машин отказаться от стационарных систем мониторинга по вибрации в пользу систем мониторинга по пульсациям скорости вращения?
(Вопрос задан на совещании специалистов по диагностике ведущих бумажных комбинатов России.)

Отвечает А.В. Барков. :

Для того, чтобы дать подробный ответ на этот вопрос целесообразно разделить его на ряд подвопросов.

Первый вопрос - эффективна ли вибрационная диагностика низкооборотных машин?
Действительно, на первый взгляд может казаться, что эффективность вибрационной диагностики низкооборотных машин низка. Во-первых, машина на таких низких частотах (до 5-10 Гц) колеблется как единое целое с фундаментом, на котором, как правило, установлено довольно большое количество источников колебательных сил. Как следствие - крайне сложно разобраться в большом количестве составляющих вибрации от разных источников. Во-вторых, на таких низких частотах не работает метод ударных импульсов, так как даже в бездефектных узлах, например, подшипников качения вследствие частых разрывов масляной пленки появляется большое число накладывающихся друг на друга ударных импульсов, искажающих характерную для ударных импульсов форму высокочастотной вибрации.
Но это лишь на первый взгляд. На самом деле есть еще несколько способов анализа вибрации, в том числе и возбуждаемой ударными импульсами, которые остаются эффективными и в диагностике узлов низкооборотных машин. Особенности нескольких из них рассматриваются в публикациях, размещенных на данной страничке АО ВАСТ и Inteltech Enterprises, Inc. в Интернете.

Второй вопрос - эффективен ли мониторинг состояния низкооборотного вращающегося оборудования по пульсациям частоты вращения?
Да, для диагностики многих типов машин и их узлов используется анализ пульсаций частоты их вращения. Достаточно указать лишь на диагностику роторов асинхронных электродвигателей. Диагностика машин по угловым колебаниям ротора наиболее интенсивно развивалась в семидесятые - восьмидесятые годы, но чаще всего измерения колебаний частоты вращения производится не непосредственно по датчикам угловых колебаний, а косвенно, по модуляции таких процессов, как вибрация, электрический ток и других. Так, в 1982 году в России получен патент на метод диагностики беличьей клетки асинхронного двигателя по модуляции вибрации машины двойной частотой скольжения ротора. Через несколько лет появился и аналогичный патент, но уже по модуляции не вибрации, а тока в обмотках асинхронного двигателя, что также является одним из методов измерения пульсаций частоты вращения ротора. Последний метод, хотя и не имеет особых преимуществ перед первым, используется в качестве основного метода диагностики электрических машин такой известной фирмой, как CSI, Inc.
Не менее важно использовать метод анализа пульсаций скорости для контроля состояния целых систем, с большим количеством валов, вращающихся от одного привода, например, различного типа низкоскоростных конвейеров. Анализ низкочастотной пульсации скорости (или тока) проводного электродвигателя позволяет обнаружить появление аномальных нагрузок задолго до того, как сработает защита привода по величине нагрузки. Но особенно важен такой анализ при выходном контроле конвейеров после изготовления или ремонта, когда другие методы диагностики вращающихся узлов еще не столь эффективны. Ну а в качестве наиболее эффективного метода анализа пульсаций частоты вращения привода систем, подобных протяженному конвейеру, и т.п., является спектральный анализ и его модификации.

Третий вопрос - не заменяет ли в задачах мониторинга и диагностики анализ пульсаций скорости вращения в одной точке системы с большим числом механически связанных между собой вращающихся машин анализа вибрации во многих точках каждой из вращающихся машин?
К сожалению, такая замена невозможна, так как многие из дефектов в машинах вплоть до аварийной остановки не приводят к появлению переменных составляющих нагрузки, а, следователь, и к пульсациям скорости вращения машин. В то же время использование датчиков пульсаций скорости вращения машины в составе систем мониторинга позволяет при ограниченном количестве точек контроля вибрации получать дополнительную информацию о состоянии машины, особенно незадолго до ее аварийной остановки.

Четвертый вопрос - почему пульсации скорости целесообразно измерять только на низкооборотных машинах?
Измерять пульсации скорости машины с достаточной точностью можно, если величина пульсации (девиация частоты) имеет порядок не менее 10-4-10-3 от ее среднего значения. Поскольку момент инерции ротора высокооборотной машины очень велик, для достижения таких величин девиации необходимо, чтобы либо пульсирующий момент был большим, либо частота пульсации - низкая (в 103-104 раз меньше частоты вращения). Поскольку реальные пульсации нагрузки, которые необходимо обнаруживать в задачах мониторинга, не превышают десятых долей процента от средней нагрузки, ее решать можно в первую очередь в низкооборотных машинах.


Вернуться к вопросам | Список разделов вопросов | DREAM клуб | Страница ВАСТ