Конверсионные технологии для механика!


Программа подготовки №4.

ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА И ДИАГНОСТИКИ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

Введение. Роль неразрушающего контроля в обеспечении качества и надежности машин и оборудования.

Задачи неразрушающего контроля на разных этапах жизненного цикла оборудования. Активный и пассивный неразрушающий контроль. Основные виды диагностики машин и оборудования. Краткосрочный и долгосрочный прогноз. Мониторинг как основа перехода на обслуживание и ремонт оборудования по фактическому состоянию. Экономические аспекты мониторинга, диагностики и прогноза состояния машин и оборудования.

Раздел 1. Основы теории физических полей. Колебания и волны.

Тема 1.1. Электрическое поле и его свойства.

Электрические заряды, их распределение. Напряженность и силовые линии электрического поля. Электрический потенциал и энергия электрического поля. Электростатические свойства материалов. Электрический ток. Электрические разряды.

Тема 1.2. Электрический ток в проводниках и полупроводниках.

Носители заряда в проводниках Электрическое сопротивление. Полупроводники и изоляторы. Основные свойства электротехнических материалов. Электрические явления в контактах.

Тема 1.3. Магнитное поле и его свойства.

Магнитное взаимодействие токов. Напряженность и силовые линии магнитного поля. Магнитный поток и энергия магнитного поля. Магнитная индукция. Магнитные свойства материалов. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Намагничивание тел. Механические силы магнитного происхождения.

Тема 1.4. Электромагнитные колебания и волны.

Взаимное превращение электрических и магнитных полей. Теория Максвелла. Электромагнитная индукция в движущихся проводниках. Электромагнитные колебания. Вынужденные и собственные колебания, затухание колебаний. Переменный электрический ток. Вихревые токи в проводниках. Электромагнитное излучение, скорость распространения. Свободные электромагнитные волны. Прохождение волн через вещество. Отражение и преломление волн на границах сред. Импульс и масса электромагнитного поля. Корпускулярно - волновой дуализм. Виды электромагнитного излучения. Частотный диапазон радиоволнового излучения, инфракрасного и светового излучений, ультрафиолетового и ионизирующего излучений.

Тема 1.5. Тепловое поле. Инфракрасное, световое и ультрафиолетовое излучение и их свойства.

Тепловая энергия. Температура тела. Передача тепла: теплопроводность, конвекция, излучение. Тепловой поток, скорость его распространения. Распространение тепла в твердых телах. Основные теплофизические характеристики материалов: теплопроводность, теплоемкость, тепловая инерция. Распространение тепловых волн. Длина тепловой диффузии.

Инфракрасное и оптическое излучение, основные характеристики: поток, энергия, сила, светимость, освещенность, яркость. Законы теплового излучения. Излучение абсолютно черного и серого тела. Зависимость излучения от температуры тела. Взаимодействие излучения с телами. Закон Киргофа. Потери при распространении излучения, прохождение излучения через атмосферу.

Тема 1.6. Ионизирующие излучения и их свойства.

Основные виды ионизирующих излучений, используемые в неразрушающем контроле. Фотонное и корпускулярное излучение. Рентгеновское и гамма-излучение. Излучение электронов и нейтронов. Источники фотонного излучения: ускоренное движение заряженных частиц, энергетические переходы в атомах и ядрах. Источники электронного излучения: термоэмиссия, фотоэмиссия, бета-распад ядер. Источники нейтронного излучения: деление ядер, фотонейтронные реакции.

Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Поглощение и рассеяние фотонного излучения: фотоэлектрическое поглощение, комптоновское рассеяние, образование пар. Ионизационные и радиационные потери заряженных частиц, пробег частицы в веществе. Упругое и неупругое рассеяние нейтронов. Замедление нейтронов.

Ионизация в газах, полупроводниках, сцинтилляторах, фотоэмульсиях.

Тема 1.7. Генерация и прием электромагнитного излучения.

Генерация радиоволнового излучения СВЧ диапазона. Генераторы тестового излучения. Особенности полупроводниковых генераторов. Волноводы. Передающие и приемные антенны. Диаграммы направленности антенн. Контролируемое оборудование, как источник радиоволнового излучения.

Генерация инфракрасного и оптического излучений. Тепловые, люминисцентные и лазерные генераторы излучений. Тепловое излучение работающих машин и оборудования. Фотоприемники на внешнем и внутреннем фотоэффектах. Фотоэлектронные полупроводниковые приемники, радиационные фотоэлементы. Фотоприемники лазерного излучения. Дифференциальные матричные приемники (анализаторы изображений).

Генерация ионизирующего излучения. Ускорение заряженных частиц. Рентгеновские трубки. Ускорители. Радионуклидные источники. Использование эффекта ионизации для регистрации излучений. Ионизационные камеры, полупроводниковые и сцинтилляционные детекторы. Фотоэмульсии.

Тема 1.8. Колебания и волны в упругих средах.

Основные характеристики упругих колебаний. Простейшие колебательные системы. Объемные, продольные и поперечные колебания. Линейные и логарифмические единицы измерения колебаний. Диапазон частот упругих колебаний. Инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые колебания. Гиперзвук. Виды упругих волн в газах и жидкостях, волновое уравнение, скорость распространения волны.. Потери при распространении, отражение и преломление волн на границах сред. Упругие свойства твердых материалов. Виды упругих колебаний и волн в твердых телах разной формы. Трансформация волн. Дифракция и рефракция. Реверберация. Источники шума и вибрации в машинах и оборудовании.

Тема 1.9. Генерация и прием акустических колебаний и волн.

Источники колебательных сил, используемые в активном неразрушающем контроле. Механические и магнитные источники инфразвуковых колебаний. Электродинамические источники звуковых колебаний. Источники импульсных колебаний. Пьезоэлектрические и магнитострикционные источники звуковых и ультразвуковых колебаний. Акустическое согласование источника колебательных сил с излучателем.

Электромеханические генераторные и параметрические преобразователи колебаний. Обратимые преобразователи. Микрофоны, гидрофоны, датчики вибрации, датчики акустической эмиссии. Вихретоковые датчики вибрации. Измерительные системы на эффекте Доплера. Согласование измерительного преобразователя с объектом контроля и со средствами анализа электрических сигналов. Предварительные усилители сигналов. Пространственный прием акустических сигналов. Направленные приемники колебаний. Антенные решетки.

Раздел 2. Обнаружение, фильтрация и анализ сигналов.

Тема 2.1. Основные модели полезных сигналов в активном и пассивном неразрушающем контроле.

Тестовые сигналы: гармонические, периодические, модулированные, скачкообразные, одиночные импульсные, периодические импульсные, импульсные с высокочастотной несущей, случайные стационарные (белый шум). Искажение тестовых сигналов при распространении: затухание, отражение, преломление, интерференция, дифракция, рефракция, реверберация, эффект Доплера.

Сигналы, определяемые рабочими и вторичными процессами в машинах и оборудовании, и их компоненты: гармонические, периодические, импульсные (одиночные и периодические), стационарные случайные. Сигналы в виде аддитивной и мультипликативной смеси компонент. Искажение сигналов при распространении. Резонансы.

Тема 2.2. Описание помех в задачах неразрушающего контроля.

Стационарные случайные помехи. Нормальный закон распределения, моменты распределения. Импульсные помехи. Дельта функция, белый шум. Помехи в виде суммы случайных сигналов. Помехи в виде произведения сигналов. Коррелированные и некоррелированные помехи. Интервал корреляции. Фоновый шум окружающей среды, шумы точечных источников, ложные сигналы, шумы потока, собственные шумы измерительной аппаратуры. Аддитивная и мультипликативная смесь полезного сигнала и шума.

Тема 2.3. Методы выделения сигналов на фоне помех. Частотная, пространственная и временная фильтрация. Накопление.

Связь временных и частотных характеристик сигналов. Ряд Фурье, спектральный состав сигналов и помех. Частотный фильтр, его импульсные, амплитудочастотные и фазочастотные характеристики. Спектральная плотность сигналов. Отношение сигнала к помехе на входе и выходе частотного фильтра. Временные фильтры. Синхронное аддитивное и мультипликативное накопление сигналов. Использование сигналов, модулированных по амплитуде и фазе (частоте). Пространственная фильтрация. Направленные антенны и излучатели, антенные решетки, коллиматоры. Направленные приемники ионизирующих излучений.

Тема 2.4. Анализ сигналов во временной области.

Определение амплитудных и энергетических характеристик периодических и стационарных случайных сигналов. Квазипериодические и квазистационарные сигналы, тренды. Модуляция и биение сигналов. Пиковые значения сигналов. Фронты импульсных сигналов, изменение формы сигналов после прохождения фильтров. Фазовые характеристики сигналов. Стробирование и синхронное накопление сигналов. Временные задержки. Интервалы корреляции сигналов. Фигуры Лиссажу, диаграммы Боде.

Тема 2.5. Анализ сигналов в частотной области.

Спектр периодического сигнала. Амплитуды и фазы составляющих спектра. Прямое и обратное преобразование Фурье. Спектр непериодического сигнала. Спектр стационарного случайного сигнала. Спектральная плотность сигнала и разрешающая способность спектрального преобразования. Длительность анализируемого сигнала. Временные окна. Преобразование Гильберта, выделение огибающей сигнала. Спектральный анализ огибающей детерминированных и случайных сигналов. Предварительная фильтрация.

Кепстральный и биспектральный анализ сигналов. Возможности вейвлет-анализа сигналов, являющихся суммой периодических, случайных и импульсных компонент.

Тема 2.6. Особенности цифровых методов анализа сигналов.

Особенности дискретизации аналоговых сигналов. Частота дискретизации сигнала. Эффект алайзинга (частотно-зеркального отражения). Антиалайзинговые фильтры. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи сигналов. Динамический диапазон и линейность АЦП и ЦАП. Шумы оцифровки. Дельта-сигма АЦП с цифровым антиалайзинговым фильтром. Особенности цифрового прореживания сигналов. Быстрое преобразование Фурье. Длительность отрезка сигнала и разрешающая способность спектра. Формы временных окон и частотное разрешение. Импульсная характеристика фильтра и свертка сигнала. Цифровая фильтрация сигналов. IR и FIR фильтры. Цифровые методы построения огибающей сигнала. Синхронный спектральный анализ сигналов с изменяющейся частотой. Другие виды цифрового анализа сигналов.

Тема 2.7. Статистический анализ сигналов.

Гистограммы сигналов и законы распределения их значений. Моменты распределения. Закон распределения сигнала в виде суммы колебаний, приходящих от группы некоррелированных источников. Регистрация отклонений от нормального закона распределения. Интерполяция изменений параметров сигнала. Полиномы, оценка параметров методами минимакса, максимального правдоподобия, наименьших квадратов.

Построение трендов. Статистический анализ параметров сигналов по группе независимых измерений. Построение диагностических моделей по ретроспективным измерениям параметров одного объекта или однократным измерениям параметров группы одинаковых объектов. Корреляционный анализ сигналов. Непараметрические виды анализа.

Тема 2.8. Пространственный анализ сигналов и их параметров.

Многовходовые и сканирующие приемные устройства. Особенности построения статических изображений. Методы распознавания состояний по статическим изображениям. Адаптивные и самообучающиеся виды анализа. Основные методы пространственного анализа динамических изображений. Графический анализ многомерных изображений и сигналов.

Тема 2.9. Технические средства измерения и анализа сигналов.

Средства входного контроля материалов и комплектующих при изготовлении (ремонте) машин и оборудования. Средства контроля качества операций изготовления и сборки. Стенды для сдаточных испытаний и диагностики. Сбор данных измерения параметров работающих машин и оборудования. Переносные средства измерений. Маршруты. Организация баз данных. Средства контроля и диагностики, используемые при текущем обслуживании машин и оборудовании. Стенды для периодического контроля и диагностики передвижных объектов контроля. Стационарные системы контроля, защиты и управления. Организация работ со стационарными системами мониторинга и диагностики работающего оборудования. Средства для проведения исследований. Диагностические обследования машин и оборудования.

Тема 2.10. Техника эксперимента.

Основные определения. Количественный и качественный эксперименты. Пассивный и активный, воспроизводимый и невоспроизводимый, однофакторный и многофакторный эксперименты. Моделирование эксперимента. Моделирование объекта эксперимента. Физические, логические и математические модели. Детерминированные и случайные модели. Контролепригодность объекта эксперимента. Особенности лабораторных, промышленных и исследовательских экспериментов и обследований. Планирование эксперимента (обследования). Выбор независимых переменных. Определение факторов, влияющих на многофакторный эксперимент. Оптимизация объема эксперимента. Оценка достоверности результатов.

Раздел 3. Физические методы и аппаратура неразрушающего контроля и диагностики.

Тема 3.1. Основы технической диагностики.

Надежность и безотказность технических систем. Виды отказов, ресурс. Резервирование. Методы оценки вероятности безотказной работы и среднего срока службы невосстанавливаемых систем. Ремонтопригодность и контролепригодность восстанавливаемых систем. Методы повышения безотказности технических объектов. Работоспособность объекта. Условия, запас и область работоспособности. Частичные отказы. Качественный (допусковый) и количественный, прямой и косвенный контроль работоспособности.

Структурные параметры машин и оборудования. Тестовая и функциональная (рабочая) диагностика. Диагностика по рабочим и вторичным процессам. Косвенные диагностические признаки. Естественные флуктуации диагностических параметров, статистические методы распознавания состояний. Методы обнаружения дефектов: визуальный, индикация (автоматический), поисковый (метод проверок). Методы построения алгоритмов поиска дефектов. Особенности развития дефектов в машинах и оборудовании. Краткосрочный и долгосрочный прогноз состояния. Методы экстраполяции. Аналитическое прогнозирование, экстраполяционные полиномы и уравнение регрессии. Вероятностное прогнозирование, оценка достоверности. Статистическая классификация. Оптимизация длительности прогноза состояния машин и оборудования.

Тема 3.2. Визуально - оптический и измерительный контроль.

Основные определения. Визуально-оптические системы: увеличители изображений, эндоскопы. Анализ фото и теле изображений. Визуально обнаруживаемые дефекты материалов, покрытий, деталей и соединений. Визуальный контроль объектов нефтехимии, энергетики, авиации. Визуализация изображений в других видах неразрушающего контроля.

Основы линейных и угловых измерений. Эталоны. Образцовые средства измерений. Погрешности измерений. Технические средства угловых и линейных измерений. Метрология средств измерений. Средства измерений, использующие разные методы неразрушающего контроля.

Тема 3.3. Электрические методы контроля и диагностики.

Непосредственное измерение электрических параметров: сопротивления, емкости, индуктивности, частоты и добротности резонанса. Области использования электрических методов неразрушающего контроля. Контроль состояния электрической изоляции и контактов в электрических кабелях, электрических аппаратах, электрических машинах и линиях электропередачи. Средства электрических измерений. Методы контроля состояния объектов по динамике электрических свойств материалов и вторичным электрическим процессам: тензометрические, электроемкостные, термоэлектрические, трибоэлектрические, электроискровые и т.д. Измерительные преобразователи различных процессов с электрическим выходом. Структура средств измерений, их метрология.

Тема 3.4. Магнитные методы контроля и диагностики.

Области использования магнитных методов неразрушающего контроля. Магнитная толщинометрия. Пондермоторный, индукционный и магнитостатический методы измерения толщины немагнитных покрытий. Магнитная дефектоскопия методом рассеянного потока (MFL - метод). Феррозондовый и индукционный дефектоскопы. Дефектоскопия с намагничиванием переменным полем. Измерение рассеянных потоков с применением преобразователей Холла и вихретоковых преобразователей. Дефектоскопия труб и трубопроводов. Дефектоскопия изделий сложной формы. Возможности контроля механических напряжений в ферромагнитных объектах по изменению коэрцитивной силы.

Тема 3.5. Радиоволновые методы неразрушающего контроля.

Особенности взаимодействия радиоволн СВЧ диапазона с диэлектрическими материалами. СВЧ - толщинометрия. СВЧ - дефектоскопия диэлектрических, композиционных, ферритовых и полупроводниковых материалов. Конструктивные особенности волноводов, резонаторов, излучающих и приемных антенн, используемых в неразрушающем контроле. Контроль диэлектрических свойств и плотности материалов.

Использование резонансных эффектов взаимодействия радиоволн с веществом. Электронный парамагнитный и ядерный магнитный резонансы. Дистанционный контроль

механических и других параметров оборудования с помощью СВЧ - резонаторов.

Тема 3.6. Особенности вихретоковых методов неразрушающего контроля.

Возбуждение вихревых токов внешним электромагнитным полем. Вытеснение тока и магнитного потока. Накладные и проходные вихретоковые преобразователи, их особенности и характеристики. Задачи вихретокового контроля. Контроль немагнитных проводящих материалов. Раздельный контроль электропроводимости и магнитной проницаемости слабомагнитных материалов. Особенности толщинометрии электропроводящих и непроводящих покрытий. Особенности контроля состояния ферромагнитных материалов, связь их свойств с напряженным состоянием металлических конструкций.

Конструкции вихретоковых преобразователей. Структура и характеристики вихретоковых дефектоскопов и толщиномеров. Приборы для контроля электрических и физико-механических свойств материалов. Метрологическое обеспечение.

Тема 3.7. Тепловой неразрушающий контроль.

Активный тепловой контроль. Импульсные источники тепловой стимуляции объектов: оптический, индукционный, СВЧ и электрический нагрев. Контактные механические, жидкостные и газовые нагреватели. Средства измерения теплового излучения. Инфракрасные тепловизоры. Конструкции и технические характеристики тепловизоров с матричными фотоприемниками. Оптика тепловизоров. Особенности визуализации тепловых изображений. Черно - белое и цветное представление термограмм.

Тепловая дефектоскопия. Обнаружение температурных аномалий, анализ их развития. Морфология температурных зон на поверхности объекта контроля. Тепловая томография. Оценка теплофизических свойств материалов. Особенности обнаружения газонаполненных дефектов, находящихся под углом к тепловому потоку, возбуждаемому нагревателем: расслоений, трещин, инородных включений, изменений влажности, коррозии и т.п.

Пассивный тепловой контроль. Контактное и бесконтактное измерение температуры. Термометры, термоиндикаторы, пирометры. Области применения теплового мониторинга. Тепловой мониторинг машин, электрооборудования, тепловых систем, зданий и сооружений. Тепловизионные обследования. Влияние внешних условий на тепловизионную съемку объектов контроля. Распознавание состояний контролируемого оборудования по термограммам.

Тема 3.8. Особенности радиационного неразрушающего контроля.

Задачи радиационного неразрушающего контроля и области его использования. Дефектоскопия, толщинометрия, плотнометрия, концентратометрия.

Конструктивные особенности источников ионизирующих излучений. Рентгеновские аппараты, радионуклидные источники.

Особенности построения детекторов ионизирующих излучений. Пространственные и энергетические детекторы. Рентгеновские пленки. Снижение фоновых помех.

Радиография и радиоскопия. Основные методы радиометрии. Радиоактивационный анализ. Радиационная томография. Радиационная безопасность при неразрушающем контроле с использованием ионизирующих излучений.

Тема 3.9. Акустический неразрушающий контроль.

Активный и пассивный акустический контроль. Методы активного контроля, основанные на отражении и прохождении акустических волн. Комбинированные методы. Методы, основанные на собственных колебаниях и импедансе упругих сред и колебательных систем. Акустическая тензометрия. Особенности пассивных методов акустического контроля. Акустоэмиссионный и вибрационный методы контроля и диагностики машин и оборудования, как самостоятельные направления неразрушающего контроля.

Ультразвуковой активный контроль. Задачи дефектоскопии, толщинометрии и анализа физико-механических характеристик материалов. Преимущества и недостатки, области использования, особенности обеспечения акустического контакта. Импульсные дефектоскопы, работающие на отражении тестовых сигналов. Аппаратура, используемая в активных методах, работающих на прохождении тестовых сигналов. Особенности дефектоскопии по амплитудным и временным параметрам. Учет изменений скорости распространения упругих волн. Резонансные толщиномеры. Резонансные дефектоскопы с применением вибраторов ударного типа. Приборы для анализа характеристик материалов импедансными методами.

Особенности ультразвукового контроля металлических изделий сложной формы, сварных и других соединений. Техника линейных измерений, измерений деформаций. Особенности контроля свойств материалов и покрытий. Современные возможности акустической тензометрии.

Тема 3.10. Акустоэмиссионный неразрушающий контроль.

Физические основы акустической эмиссии. Эмиссия материалов. Эмиссия при нагружении твердых тел. Энергия сигналов акустической эмиссии. Модели процессов эмиссии при развитии трещин и пластической деформации.

Эмиссия утечек. Природа акустического излучения при истечении жидких и газообразных сред. Акустические течеискатели непосредственного прослушивания, корреляционные течеискатели. Эмиссия трения. Природа акустических излучений в элементах трения. Другие виды акустической эмиссии.

Преобразователи акустической эмиссии: пьезоэлектрические, магнитострикционные, емкостные. Собственные шумы преобразователей и согласующих усилителей. Аппаратура акустоэмиссионного контроля. Основные технические характеристики. Одноканальные и многоканальные обнаружители сигналов акустической эмиссии и их источников. Метрология средств контроля. Области применения акустоэмиссионного контроля. Методы нагружения объектов контроля.

Тема 3. 11. Неразрушающий контроль проникающими веществами.

Магнитопорошковый метод контроля. Способы намагничивания объектов контроля. Магнитные индикаторы. Расшифровка индикаторных рисунков. Магнитопорошковые дефектоскопы.

Капиллярный метод контроля. Физика контроля. Дефектоскопические материалы. Оборудование капиллярного контроля. Методики и технология контроля.

Контроль герметичности объектов. Физико-химические методы течеискания.

Газовые и жидкостные методы. Способы получения первичной информации и основы применяемых методов. Компрессионные безаппаратурные методы. Газоаналитические методы. Получение информации при использовании физико-химических методов контроля. Технологии испытаний на герметичность. Технологии испытаний на прочность.

Мониторинг состояния машин и оборудования по продуктам сгорания. Газоанализаторы.

Мониторинг состояния машин и оборудования по смазке. Методы и средства анализа состава смазки.

Тема 3.12. Особенности использования неразрушающего контроля и диагностики на разных этапах жизненного цикла машин и оборудования.

Неразрушающий контроль на этапе изготовления. Выходной (входной) контроль деталей и узлов. Задачи контроля. Отбраковка комплектующих изделий. Стенды для входного (выходного) контроля. Контроль качества сборки машин и оборудования. Особенности контроля качества соединений и покрытий. Особенности диагностики машин и механизмов в процессе их обкатки. Выходной контроль готовых изделий. Контроль качества монтажа машин и оборудования на месте эксплуатации. Мониторинг состояния (condition monitoring) машин и оборудования в процессе приработки и эксплуатации. Особенности мониторинга машин и оборудования на транспорте. Задачи и особенности мониторинга состояния вращающегося оборудования. Аварийная защита оборудования с использованием методов неразрушающего контроля и диагностики. Особенности защиты машин и оборудования от ошибочных действий обслуживающего персонала. Обследование машин и оборудования во время проведения их технического обслуживания, совместный анализ результатов мониторинга состояния и результатов обследования. Особенности долгосрочного прогноза состояния и оценки остаточного ресурса оборудования в процессе эксплуатации. Использование средств неразрушающего контроля и диагностики в процессе предремонтной дефектации оборудования. Особенности неразрушающего контроля и диагностики оборудования при проведении ремонтных работ. Основные задачи обследования машин и оборудования при продлении их ресурса.

Раздел 4. Основы вибрационной диагностики машин и оборудования.

Тема 4.1. Контроль и нормирование вибрации машин и оборудования.

Представление машин и оборудования в виде колебательных систем с сосредоточенными и распределенными параметрами. Основные источники колебательных сил. Виды, формы и моды колебаний. Техническое и санитарное нормирование вибрации. Абсолютная и относительная вибрация. Единицы измерения. Нормирование машин и оборудования по абсолютной и относительной вибрации. Действующие стандарты по допусковому контролю вибрации. Влияние массо-габаритных показателей и конструктивных особенностей оборудования, способов его крепления к фундаментным конструкциям и условий работы на требования к допустимой величине его вибрации. Выбор периодичности и точек контроля вибрации, направлений ее измерения. Требования к контролю вибрации машин в переходных (пусковых) режимах работы. Требования к средствам контроля вибрации. Специальные требования к измерительным преобразователям (датчикам) вибрации и способам их крепления. Переносные средства контроля вибрации.

Тема 4.2. Вибрационный мониторинг. Методы, средства, программное обеспечение.

Зоны состояния машин и оборудования по результатам измерения низкочастотной вибрации. Спектры низкочастотной вибрации, ее основные спектральные компоненты в разных типах машин и оборудования. Задачи общего и специального вибрационного мониторинга. Мониторинг на основе данных периодических измерений вибрации. Стационарный вибрационный мониторинг. Переход от вибрационного мониторинга к мониторингу состояния. Основные правила построения трендов наблюдаемых изменений и границ зон различных состояний оборудования. Правила принятия диагностических решений. Технические средства мониторинга. Базы данных и их уплотнение. Программное обеспечение общего и специального мониторинга.

Тема 4.3. Аварийная защита и управление оборудованием по его вибрации.

Защита оборудования по величине и скорости нарастания вибрации. Оптимизация частотного диапазона, количества точек и направлений контроля вибрации, скорости срабатывания систем защиты. Алгоритмы принятия решений. Структура систем аварийной защиты. Использование невибрационных каналов защиты. Защита оборудования от ошибок обслуживающего персонала. Запись и хранение первичной информации. Защитный и прогнозирующий мониторинг. Оптимизация режимов работы оборудования по текущим результатам мониторинга. Параметрическая диагностика Диагностические функции систем защитного мониторинга.

Тема 4.4. Тестовая вибрационная диагностика машин и оборудования.

Возбуждение и анализ собственных колебаний на месте эксплуатации машин и оборудования. Контроль частот и коэффициентов затухания собственных колебаний неработающего оборудования. Измерение собственных частот и добротности резонансов в переходных режимах работы оборудования. Измерение АЧХ и ФЧХ механических систем и вращающегося оборудования. Модальный анализ колебательных систем. Особенности тестовой диагностики фундаментов. Использование центробежных сил для измерения механических сопротивлений в процессе балансировки вращающегося оборудования.

Тема 4.5. Механическая вибрация роторных машин. Обнаружение дефектов ротора и соединительных муфт.

Центробежные силы, действующие на ротор. Остаточная и тепловая неуравновешенности ротора. Упругая деформация вала и критические скорости вращения. Компенсация центробежных сил. Автобалансировка ротора. Колебательные силы кинематического и параметрического происхождения на гармониках частоты вращения. Силы трения и автоколебания ротора в узлах вращения. Расцентровка валов, ее влияние на вибрацию ротора и опор вращения. Влияние дефектов соединительных муфт на вибрацию ротора. Задевания ротора за неподвижные части вращающегося оборудования. Обнаружение дефектов механического происхождения по вибрации ротора и опор вращения. Контроль состояния вала тестовыми методами. Оборотная вибрация ротора электромагнитного и гидро-аэродинамического происхождения. Поиск источников вибрации на частоте вращения и ее супергармониках.

Тема 4.6. Вибрация и вибродиагностика подшипников качения.

Вибрация ротора в подшипниках качения. Основные частоты подшипниковой вибрации. Особенности развития дефектов подшипников качения. Влияние дефектов на вибрацию ротора и опор вращения. Возможности обнаружения зарождающихся дефектов. Метод ударных импульсов и метод огибающей. Мониторинг развития дефектов. Особенности диагностики входном контроле. Требования к стендам для входного контроля подшипников качения. Обнаружение развитых дефектов эксплуатации по спектру и кепстру вибрации опор вращения. Обнаружение дефектов в предаварийном состоянии подшипника. Неустановившиеся колебания и автоколебания ротора в дефектных подшипниках качения. Особенности диагностики подшипников качения в машинах с недоступными для измерения вибрации опорами вращения. Методы прогнозирования состояния подшипников качения. Средства диагностики на разных этапах развития дефектов подшипников. Стационарный контроль состояния подшипников.

Тема 4.7. Вибрация и вибродиагностика подшипников скольжения.

Вибрация ротора в подшипниках скольжения. Особенности вибрации при разной толщине смазочного слоя и на разных частотах вращения ротора, их влияние на выбор метода диагностики подшипников. Гидравлические и сухие удары в подшипниках. Автоколебания ротора в подшипниках скольжения. Особенности автоколебаний в машинах горизонтального и вертикального исполнения, в потокосоздающих машинах. Обнаружение дефектов подшипников и линии вала по форме (орбите) относительных колебаний шейки вала, по низкочастотной вибрации опор вращения, по спектру огибающей ее высокочастотных компонент, по изменению закона распределения значений вибрации в разных диапазонах частот. Средства аварийной защиты роторов крупных машин с подшипниками скольжения, их использование для решения диагностических задач.

Тема 4.8. Вибрация и вибродиагностика механических передач.

Вибрация зубчатых передач. Основные составляющие вибрации переборных и планетарных редукторов. Особенности вибрации высокооборотных мультипликаторов. Влияние дефектов шестерен, подшипников и зацеплений на основные составляющие вибрации передачи. Амплитудная и частотная модуляция зубцовых составляющих вибрации. Появление субгармонических и комбинационных составляющих вибрации. Выбор точек контроля и направлений измерения вибрации зубчатых передач. Выделение диагностической информации из сигнала вибрации. Демодуляция периодической и случайной вибрации подшипниковых узлов. Разделение диагностических признаков дефектов подшипников и шестерен.

Особенности вибрационной диагностики ременных, цепных и червячных передач. Использование результатов измерения и анализа тока приводного двигателя и температуры подшипниковых узлов для уточнения диагноза и прогноза состояния механических передач.

Тема 4.9. Вибрация и вибродиагностика потокосоздающих машин и оборудования.

Вибрация рабочих колес в потоке. Шум потока и возбуждаемая им вибрация корпусов машин и оборудования, трубопроводов и вентиляционных каналов. Влияние дефектов рабочих колес и нарушений геометрии зазоров на шум потока и вибрацию машин и потокосоздающего оборудования. Диагностика рабочих колес по модуляции шума потока и случайной вибрации подшипниковых узлов. Особенности разделения случайной вибрации, возбуждаемой трением в подшипниках и шумом потока. Методы обнаружения кавитации в перекачиваемой жидкости. Особенности диагностики рабочих колес насосов, работающих при больших давлениях или в кавитационных режимах.

Методы и аппаратура для поиска утечек и источников кавитации или автоколебаний в трубопроводах. Использование результатов анализа тока приводного двигателя для уточнения диагноза или диагностики удаленных электронасосов.

Тема 4.10. Вибрация и вибродиагностика электрических машин и аппаратов.

Колебательные силы электромагнитного, электродинамического и магнитострикционного происхождения, действующие в электрооборудовании. Особенности вибрации шихтованных магнитопроводящих сердечников без зазоров и с воздушным зазором. Возможности получения диагностической информации о состоянии элементов трансформаторного оборудования по вибрации.

Колебательные силы в электромагнитной системе асинхронного электродвигателя. Механические свойства и вибрация корпуса двигателя. Влияние нарушений геометрии воздушного зазора, дефектов обмоток и магнитопровода на вибрацию двигателя. Влияние несимметрии и качества питающего напряжения на вибрацию двигателя. Диагностика электромагнитной системы асинхронного двигателя по изменению свойств колебательных сил и пульсирующих моментов. Выбор точек и направлений контроля вибрации двигателя, требования к режиму его работы. Диагностика источников питающего напряжения по вибрации машин переменного тока. Дополнительная диагностическая информация, получаемая из анализа тока электродвигателя.

Особенности формирования колебательных сил в электромагнитной системе синхронных явнополюсных и неявнополюсных электрических машин. Влияние дефектов на вибрацию, особенности вибрационной диагностики синхронных электрических машин.

Колебательные силы в машинах постоянного тока. Влияние искажений питающего напряжения на пульсирующие моменты и вибрацию машины. Влияние дефектов электромагнитной системы на вибрацию и коммутацию токов в машине. Выбор точек контроля вибрации в машинах постоянного тока. Получение дополнительной диагностической информации из анализа переменных составляющих тока якоря. Совместна диагностика машин постоянного тока по ее вибрации и переменным составляющим тока якоря.

Тема 4.11. Возможности вибрационной диагностики машин и оборудования с узлами возвратно-поступательного действия.

Особенности формирования колебательных сил ударного действия в узлах возвратно-поступательного действия. Методы анализа вибрации, возбуждаемой периодическими ударами: синхронное накопление, стробирование, фазовый анализ, кепстральный и вейвлет-анализ. Разделение сигналов вибрации на ударные, периодические и случайные компоненты. Возможности контроля состояния подшипников коленного вала. Диагностика систем распределения топлива в двигателях внутреннего сгорания. Диагностика системы турбонаддува. Возможности диагностики цилиндро-поршневой группы по параметрам вибрации и тока при вращении объекта диагностики от электродвигателя. Возможности диагностики ДВС в динамических режимах работы.

Тема 4.12. Виброналадка машин и оборудования.

Основные причины опасного роста вибрации машин и оборудования. Конструктивные и технологические методы снижения колебательных сил во вращающемся оборудовании. Поиск и устранение дефектов, являющихся источниками недопустимых колебательных сил на низких и средних частотах. Борьба с резонансными колебаниями в машинах и оборудовании. Снижение вибрации на пути ее распространения.

Поиск причин роста вибрации машин и оборудования. Анализ основных составляющих вибрации и возможных причин их роста. Поиск резонансов оборудования и фундаментов. Анализ форм колебаний оборудования и фундаментов на частотах основных составляющих вибрации, поиск дефектов корпусных конструкций, узлов крепления и фундаментов. Оценка величин действующих колебательных сил.

Технологические операции виброналадки оборудования на месте его эксплуатации. Методы направленного изменения собственных частот колебаний оборудования. Демпфирование резонансных колебаний и резонансные методы виброгашения. Обнаружение и устранение статических и динамических расцентровок спариваемого оборудования Балансировка роторов на месте эксплуатации. Балансировка роторов многорежимных машин и роторов с тепловой неуравновешенностью. Особенности балансировки ротора при действии дополнительных нецентробежных сил на частоте его вращения, при нестабильной частоте вращения. Обнаружение и учет ошибок оператора. Технические и программные средства для балансировки роторов на месте эксплуатации.

Тема 4.13. Особенности превентивной диагностики и долгосрочного прогноза состояния машин по вибрации.

Задачи превентивной диагностики, ее основные отличия от диагностики неисправностей. Мониторинг и прогноз развития потенциально опасных дефектов, как основа превентивной диагностики. Оптимизация множества дефектов объекта диагностики, требующих обнаружения на этапе зарождения. Оптимизация алгоритмов и технических средств обнаружения и контроля развития каждого дефекта, использование невибрационных методов диагностики. Групповой мониторинг дефектов. Долгосрочный прогноз развития дефектов и безаварийной работы оборудования. Корректировка имеющихся оценок остаточного ресурса по результатам превентивной диагностики.

Тема 4.14. Современные средства контроля состояния и диагностики машин.

Виброметры для контроля величины вибрации в стандартной полосе частот. Индикаторы состояния для регистрации определенных видов дефектов. Виброанализаторы для вибрационного мониторинга и виброналадки оборудования. Виброанализаторы для глубокой диагностики оборудования, технические требования к виброанализаторам. Программное обеспечение для мониторинга, глубокой диагностики и виброналадки машин и оборудования. Виртуальные многоканальные измерительные и анализирующие приборы и системы, основные технические требования. Исследовательские системы для измерения и анализа вибрации и других сигналов, используемых в неразрушающем контроле. Средства контроля и диагностики с беспроводными линиями связи. Встроенные и внешние системы защиты машин и оборудования. Стендовые и стационарные системы мониторинга состояния машин и оборудования. Организация службы диагностики на предприятии.

Заключение. Направления и перспективы развития неразрушающего контроля и превентивной диагностики машин и оборудования.

Лабораторные работы по активным методам неразрушающего контроля.

  1. Визуально-оптический контроль машин и оборудования с использованием эндоскопов.
  2. Обнаружение поверхностных дефектов металлических изделий приборами вихретокового контроля.
  3. Тепловой контроль электрических аппаратов с использованием пирометров.
  4. Поиск дефектов трубопроводов с применением приборов ультразвукового контроля.

Лабораторные работы по вибрационной диагностике машин и оборудования.

  1. Приборы и системы вибрационного контроля, мониторинга и диагностики.
  2. Тестовая диагностика и центровка машин.
  3. Балансировка машин на месте эксплуатации.
  4. Вибрационная диагностика подшипников качения.
  5. Диагностика механических передач.
  6. Вибрационная диагностика электрических машин.

Обучение:
Главная страница    Программы и курсы
Copyright (с)2001-05 Ассоциация ВАСТ, все права защищены.