Методические указания о проведении экспертизы промышленной безопасности разработаны по заданию ао «рд «КазМунайГаз» (стр. 9 из 14)

- Соударение деталей механизма, не составляющих кинематические пары (детали форсунок топливной аппаратуры, клапаны и др.

- Трение в кинематических парах. Колебания имеют место в широком диапазоне частот, имеют малую амплитуду, создавая фоновый шум акустического сигнала от соударения деталей.

- Гидроакустические колебания технологической среды (транспортируемого газа, жидкости).

- Колебания связанных с машиной элементов технологической системы (трубопроводов и др.).

Основной задачей технического аудита с использованием вибродиагностики является исследование состояния кинематических пар и деталей механизма.

Причины, приводящие к импульсному, ударному взаимодействию деталей следующие.

К основным погрешностям подшипников качения относятся волнистость беговых дорожек, их овальность, огранность тел качения, дисперсия их диаметров, радиальный зазор. Ось вала в подшипнике с зазором не остается постоянной, а совершает прецессию, т.е. блуждание, допускаемое имеющимися степенями свободы. В процессе блуждания вал сталкивается с телами качения, что является причиной колебаний. Аналогичная прецессия наблюдается и в подшипниках скольжения. В подшипниках и шарнирных соединениях удар происходит в результате изменения величины и направления действия нагрузки.

Динамические явления в зубчатых парах возникают при изменении частоты вращения и крутящего момента. Однако даже в идеальных зубчатых передачах колебания имеют место вследствие изменения условий нагружения по линии зацепления зубьев. В результате неравномерного износа поверхности зубьев, первоначально эвольвентные их профили изменяются. Это приводит к изменению мгновенного передаточного отношения по линии зацепления, что соответственно увеличивает зазоры.

Наличие зазора между поршнем и цилиндром в поршневых парах и увеличение его при износе вызывает биение поршня. Перекладка поршня с одной стороны гильзы на другую происходит при изменении направления равнодействующей силы, приложенной к поршню, и сопровождается ударным импульсом.

Кроме кинематических пар источником ударных импульсов является, например, посадка клапана на седло. Износ клапана приводит к изменению геометрии и собственной частоты. К такому эффекту приводит и наличие трещин.

Вибродиагностические признаки наиболее распространенных дефектов холодильных компрессоров:

- дисбаланс ротора или муфты проявляется на оборотной частоте;

- несимметрия магнитного поля электродвигателя, вызванная воздушным зазором между ротором и статором, что проявляется на сетевых частотах (50 и 100 Гц);

- износ опорных подшипников роторов проявляется на различных частотах от субгармонических до высших кратных оборотной (зависит от типоразмера подшипника);

- дефекты износа шеек роторов, перекосы шеек вала (несоосность), расцентровка валов электродвигателя и компрессора проявляются на оборотных и кратных им частотах;

- для винтовых машин касание ротора о корпус проявляется на высших кратных частотах от оборотной;

- износ профилей зубьев роторов винтовых компрессоров или их неправильная укладка проявляется на зубцовых частотах;

- неуравновешенность возвратно-поступательно движущихся узлов поршневой группы проявляется на тактовой частоте;

- повышенные зазоры кривошипно-шатунного механизма проявляются на кратных оборотной частотах;

- износ зубьев шестерен масляного насоса проявляется на зубцовых частотах.

Информацию о состоянии машины и ее элементов несет акустический сигнал, регистрируемый датчиком колебаний. Акустический сигнал представляет собой последовательность импульсов, расположенных в определенном порядке. Каждый импульс порожден соударением деталей. Амплитуда импульса зависит от величины зазора в кинематической паре. Последовательность импульсов зависит от последовательности взаимодействий деталей, поэтому по положению импульса на осциллограмме можно определить кинематическую пару, которая его послала. Импульс, видимый на осциллограмме, представляет собой совокупность импульсов, порожденных несколькими кинематическими парами.

Современная вибродиагностическая аппаратура позволяет фиксировать параметры сигнала, проводить преобразования диагностического сигнала, фиксировать и хранить в памяти результаты исследований, выводить результаты на дисплей и принтер.

Большинство критериев оценки общего уровня механических колебаний базируется на среднем квадратическом значении скорости колебаний в частотном диапазоне до 1000 Гц.

Практика показывается, что увеличение амплитуды до 8 дБ следует рассматривать как значительное изменение состояния объекта, являющееся основанием для выявления причин увеличения вибрации.

Увеличение до 20 дБ указывает на необходимость проведения ремонта.

Оценка по средним показателям не позволяет оценить состояние отдельных деталей в машине. Более полную информацию дает сравнение текущего спектра с базовым спектром машины, соответствующим машине в исправном состоянии (как правило, после обкатки оборудования при приемно-сдаточных испытаниях). Сравнение спектральных характеристик позволяет отслеживать изменение состояния отдельных элементов машины.

При необходимости постоянного контроля за состоянием потенциально опасного оборудования и получения информации об его изменении на ранних стадиях зарождения неисправностей применяют систему непрерывной мониторизации. При этом датчики устанавливают на машине стационарно, а пульт обработки и отслеживания информации в диспетчерской. Подобные системы применяют на электростанциях, нефтегазоперерабатывающих предприятиях, нефтегазопродуктопроводах.

Таблица 1

Характеристики методов диагностирования оборудования

Методы контроля	Технические средства	Достоинства	Недостатки
1	2	3	4
Визуально-оптический	Лупы, смотровые трубы, эндоскопы	Простота, возможность осмотра больших поверхностей, определение вида разрушения, участков повышенного износа, коррозии	Невысокая точность
взятие пробы материала путем высверливаний	Лабораторные средства исследования механических свойств, металлография	Высокая достоверность измерения	Необходимость последующего заглушения отверстия
Микрометрический ГОСТ 9.908-90	Механические индикаторы с игольчатым щупом	Возможность измерения глубин отдельных каверн	Погрешность измерения при наличии сплошной коррозии
Ультразвуковаятолщино-метрия, ГОСТ 14782-86	Ультразвуковыетолщино-метры УТ-92П, УТ-93П и др.	Сочетание высокой точности измерения и высокой производительности	Коррозионные повреждения повышают погрешность измерений
Магнитная толщинометрии	Магнитный ферритометр МФ-10М	Возможность измерения толщины плакирующего слоя двухслойных сталей	Менее высокая точность измерения (погрешность до 10%)
Капиллярный (цветной, люминесцентный), ГОСТ 18442-86	Пенетранты, сорбенты, люминофоры	Высокая чувствительность при появлении трещин и пор, простота, наглядность	Необходимость высокой чистоты поверхности, высокая трудоемкость и длительность контроля
Магнитно-порошковый, ГОСТ 21 105-90	Магнитно-порошковые дефектоскопы	Высокая чувствительность и достоверность при контроле трещин в ферромагнитных материалах	Необходимость удаления покрытий и загрязнений с поверхности
Металлографический, ГОСТ 1778-90, ГОСТ 6032-89	Металлографические микроскопы	Возможность измерения поражений малой глубины	Необходимость вырезки образцов
Ультразвуковые	Ультразвуковые дефектоскопы	Высокая производительность и достоверность	Невозможность контроля нахлес-точных швов и мест с конструктивным непроваром
Радиографические, ГОСТ 7512-88 ГОСТ 23055-89	Рентгеновские аппараты, гамма-дефектоскопы
Акустико-эмиссионный	Комплект аппаратуры с датчиками	Возможность выявления развивающихся дефектов	Сложность и высокая стоимость аппаратуры

Таблица 2

Рекомендации по выбору метода неразрушающего контроля в зависимости от различных факторов

Неразрушающие

Материал объекта

Форма объекта

Чистота поверхности

Место расположения дефекта

Условия контроля

методы контроля

Ме-

Неме-

Про-

Слож-

Ниже

Выше

На по-

В под-

В глу-

Под

В ус-

При

талл

стая

ная

4-клас-

верх-

повер-

бине

слоем

лови-

эемон-

маг-

немаг

са

ности

хност-

метал-

защит-

ях

ях экс-

те

нитный

ном слое

ла

ного покры-

производ-

плуатации

тия

ства

Теневой

Резонансный

Эхо-импульсный

Велосиметрический

Акустической эмиссии

Импедансный

Свободных колебаний

Магнитопорошковый

Магнитографический

Феррозонд овый

Оптический

Цветной

Люминесцентный

Течеисканием

Рентгенографический

Гаммаграфический

Радиоволновый

Тепловой

Электрический

Вихретокоеой

Таблица 3