CINEMATES

 

М.М. Кипин

Отдел технического надзора АО "УкрТатНафта",
ул. Свиштовская, 3, г. Кременчуг, Полтавская обл., Украина


Copyright (с) 2002, Отдел технического надзора ОАО "Укртатнафта", все права защищены.
Копирование, перепечатка и распространение допускается только с разрешения автора.

"Воображение важнее знаний"
Альберт Эйнштейн

Объектами вибрационных измерений и исследований являются прежде всего, корпуса подшипников. Рассматривая вибрацию точки измерения в трех ортогональных направлениях, мы обнаруживаем, что точка в процессе колебаний движется по траектории, имеющей вид сложной, почти всегда замкнутой кривой, форма которой меняется во времени.

Теоретическим фундаментом технической диагностики считается общая теория распознавания образов.

Диагностические алгоритмы, или алгоритмы распознавания используют диагностические модели и модели отказов. Диагностические модели устанавливают связь между состоянием системы и их отображение в пространстве диагностических параметров. Модели отказов изучаемые теорией надежности, позволяют заблаговременно предсказать время возможного отказа.

Теория распознавания образов предлагает два основных метода: вероятностный и детерминистский. Вероятностный метод использует статистические связи между состоянием объекта и диагностическими параметрами, в результате реализации некоторого алгоритма при этом находится наиболее вероятный диагноз и по возможности определяется степень его достоверности.

Детерминистский метод устанавливает связь состояния объекта с координатами в пространстве диагностических параметров на основе изученных закономерностей, в частности с использованием теории колебаний.

Воспользуемся принципом виртуального моделирования, как составной части детерминистского метода.

Замеры уровня вибрации выполненные одним типом датчиков, в одинаковом частотном диапазоне (как правило), в единых единицах измерения, а точка, как мы знаем, движется в пространстве по определенной траектории - орбите, следовательно, взаимное расположение точек контроля отражает реальное положение в пространстве объекта, в текущий момент времени.

Рассмотрим движение исследуемой точки в заданной системе координат. Уровни вибрации данной точки, например т2, составляют: В = 4,5 мм/с; Г = 7,1 мм/с; О = 11,2 мм/с. На ортогональных направлениях измерений - векторах отложим эти значения. В результате соединения вершин векторов между собой мы получаем область - треугольник пространственного положения точки измерения. Примем во внимание тот факт, что два ротора (например, ротор привода и ротор насоса) лежат на одной главной оси.

Поскольку построенный треугольник расположен под некоторым углом к главной оси и зрительное восприятие его несколько искажено, перейдем от объемной системы координат к плоской с распределением углов между векторами 120°.

Для наглядности воспользуемся циферблатом часов. Радиальные направления - вертикальный и горизонтальный - примем за базовую плоскость, при этом вектор вертикальной вибрации расположен на 12 часов, вектор горизонтальной вибрации займет положение с 3 часов на 4 часа, а вектор осевой вибрации опускаем на 8 часов.

Графическое преобразование координат исследуемой точки осуществляется только на стадии вывода информации на экран монитора (этап моделирования призмы). Действительная траектория движения точки выглядит иначе.

Плоскость развертки нулевыми координатами лежит на главной оси агрегата. Кроме того, она занимает перпендикулярное положение относительно линии вала. Смоделированные треугольники (в нашем случае, подшипниковые узлы) расположены в строгой последовательности и совпадают с конструктивным положением опор агрегата: точка 1 - задний подшипник привода, точка 2 - передний подшипник привода, точка 3 - передний подшипник насоса, точка 4 - задний подшипник насоса.

Распределение границ между направлениями измерений осуществляется разбиением треугольника на три ромба. Каждый ромб окрашивается в цвет соответствующий заданному порогу сигнализации, в зависимости от величины вибрации точки в данном направлении.

Для каждого конкретного случая, исходя из уровня вибрации по каждому из ортогональных направлений, треугольник в целом или отдельные его вершины (ромбы), меняет цвет на красный, желтый или зеленый (с учетом пороговых значений).

Выполнив данную операцию для всех точек контроля, приступаем к следующему этапу: заданию порогов сигнализации.

Соединив вершины треугольников меду собой (Вт1-->Вт2-->Вт3-->Вт4; Гт1-->Гт2-->Гт3-->Гт4; От1-->От2-->От3-->От4), получим пространственную геометрическую фигуру - трехгранную призму - пространственную модель агрегата.

В зависимости от конструкции агрегата и количества точек контроля построенная 3-х мерная фигура имеет дополнительный диагностический признак - зрительный образ.

Теория распознавания образов обогащается новым визуальным признаком.

Последующие замеры вибрации выполненные на исследуемом агрегате и внесенные в базу данных, повлекут за собой изменение состояния модели, его пространственного образа и сигнатуры. Сигнатура - стандартный, соответствующий нормальному состоянию агрегата набор значений контролируемых параметров вибрации, включая параметры спектра вибрации.

Участок призмы между точками т2 и т3 не является единым ротором и требует некоторой доработки.

Рассмотрим дополнительную область для анализа - присоединительную муфту. Мы располагаем конструктивными размерами агрегата и позиционированием точек контроля: расстоянием между точками вдоль главной оси агрегата и высотой точки перпендикулярно валу. Имея координаты точек т1 (R т1) и т2 (R т2), радиус фланца муфты (R мп), расстояние от т1 до т2 (Lп), расстояние от т2 до торца муфты (Lмп) и экстраполируя эти данные, мы получаем мнимую точку т2' - область присоединения со стороны привода. Проведя аналогичные расчеты с точками т3 и т4 и определив т3' - получаем область присоединения со стороны насоса.

В итоге дальнейших построений мы имеем два дополнительных пространственных треугольника и границу условного разрыва призмы.

Используя при измерениях датчик опорного сигнала, мы можем судить о фазовом положении вектора вибрации в пространстве для каждой опоры.
Диагностические решающие правила фирмы "Predict DLI" трактуют несоосность (параллельную) следующим образом:
1. 2X (R) or (T) > 95 VdB и
превышение над эталоном >2 VdB
по обе стороны от муфты;
2. 2X (R) > 1X (R) или
2X (T) > 1X (T)
с одной стороны от муфты;
3. максимум 2X>101 VdB
или сумма превышений 2X >18 VdB
по крайней мере с одной стороны муфты;
1., 2., 3. сдвиг фазы на 180? по обе стороны от муфты.
Моделирование несоосности на виртуальной модели отображается свертыванием мнимых пространственных треугольников т2' и т3' в точки, видимыми остаются только вектора вибрации расположенные под 180? друг к другу.

В случаях, когда отсутствует замер по одному из направлений вершина треугольника, соответствующая данному направлению, совпадает с нулевой точкой пересечения коор-динат и лежит на главной оси агрегата.

Система интерактивного моделирования технического состояния агрегата - СИНЕМАТЕС (в английском варианте: system of interactive modeling of a technical condition aggregate - CINEMATES), это оболочка, отображающая пространственную модель агре-гата в целом: все точки - все измерения одновременно на дисплее компьютера.
Располагая результатами измерений, компьютерная программа обрабатывает данные и выводит на экран серию движущихся анимационных 3-х мерных картин, которые вос-производят вибрацию узловых точек агрегата на выбранных частотах, призма "дышит".

СИНЕМАТЕС - альтернатива традиционному представлению визуальных данных вибрационного анализа машин.

Литература:

  1. Вибрация роторных машин. А.С. Гольдин
  2. Вибрационный анализ машин. Р.Е. Эшлеман
  3. Mechanical Vibration of Machines II. SCHENCK AG
  4. Introduction to Machine Vibration by Glenn White, CD-ROM disk, “PREDICT/DLI” (USA), “Octava +” (Russia).
  5. Power Point Presentation, ExpertALERTTM, “PREDICT/DLI” (USA), “Octava +” (Russia).



Copyright (с) 2002, Отдел технического надзора ОАО "Укртатнафта", все права защищены.
Копирование, перепечатка и распространение допускается только с разрешения автора.

Вернуться на Статьи, публикации, описания

Вернуться на старничку ВАСТ и VibroTek