СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПОПЕРЕЧНОЙ ТРЕЩИНЫ ВАЛА Российский патент 1997 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к области диагностики неисправностей. Существующие способы диагностики трещин валов в местах, недоступных для визуального осмотра и дефектоскопии, основаны на изменении изгибной жесткости вала, вызванном трещиной. Изгибная жесткость вала измеряется косвенными методами, например, по уклонам шеек вала, связанных с прогибом от собственного веса [1] Оценку изменения статического прогиба вала производят по величине уклонов двух шеек вала, измеренных при четырех его положениях, смещенных друг относительно друга на четверть оборота вала. Наличие трещины определяют по факту отклонения среднего значения разности уклонов двух шеек от ранее измеренной нормальной величины, степень повреждения сечения вала по относительной величине этого отклонения, продольное сечение трещины по положению вала, при котором разность уклонов шеек максимальна, а поперечное сечение трещины по соотношению изменений уклонов шеек между собой.

Способ диагностики трещины по уклонам шеек требует предварительного значения уклонов для данного вала; кроме того, чувствительность метода весьма низка из-за применения интегральной оценки в четырех угловых положениях вала, т.к. трещина закрывается на сжатой стороне, а также из-за практической трудности достаточно точного измерения уклонов.

За прототип принят способ диагностики поперечной трещины по изменению биения сечений вала [2]
Преимуществом метода является высокая чувствительность и возможность диагностики трещин, находящихся в сечениях, не нагруженных изгибающим моментом от веса вала. Метод требует применения специального оборудования для измерения, а также специальных условий опирания (подвеса) вала. Однако, изменение вибрации, центровки и биения чаще всего вызываются другими причинами, которые представляют иной уровень опасности для машины и могут быть устранены средствами наладки оборудования.

Целью изобретения является устранение этого недостатка, а именно, получения данных о причинах изменения биения, т.е. возможность объективной диагностики трещин.

Поставленная цепь достигается за счет того, что в способе диагностики поперечной трещины вала, заключающемся в измерении радиальных биений сечений вала в вертикальной плоскости и определении параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, измерение радиальных биений производят по крайней мере, в восьми точках по окружности, затем строят два периода кривой биения, находят среднюю линию, пересекающую кривую таким образом, что величина биений в точке пересечения повторяется через 180^o, определяют амплитудные отклонения кривой в обе стороны от средней линии, в качестве параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, выбирают отношение большего амплитудного отклонения кривой от средней линии к меньшему отклонению, диагностическим признаком наличия трещины является превышение этого отношения значения 1, 2.

При этом обеспечивается получение объективных данных о наличии трещины при высокой чувствительности и полной диагностике.

Изобретение поясняется чертежами фиг. 1 6, где на фиг.1 и 2 представлены кривые биения, вызванного остаточным прогибом и трещиной вала, на фиг.3-6 представлено поперечное сечение вала с вариантами расположения трещин.

Способ диагностики поперечной трещины вала осуществляют следующим образом.

Измеряют радиальное биение характерных сечений (или уклоны шеек) минимум в восьми точках по окружности (на примере фиг. 1, 2 в 12 точках).

Затем осуществляют обработку результатов измерений. Для этого строят кривую биения δ=f/(Φ^°), два периода (см. фиг. 1). Находят среднюю линию, пересекающую кривую в противоположных точках (через 180^o). Выбор такой линии обусловлен тем, что смешение оси величина δ, измеренная при нахождении трещины на горизонтальном диаметре не зависит от того, слева (фиг.3) или справа (фиг.4) находится трещина и, таким образом, должна быть одинакова при положении ротора через 180^o. При наличии раскрывающейся под весом ротора трещины отклонение значений d от средней линии будут различные при нахождении трещины сверху (фиг.5) и снизу (фиг.6). Для численной оценки этого различия измеряют амплитудные отклонения кривой а₁, средней линии к максимуму кривой, а₂ от средней линии к минимуму кривой.

При a₁/a₂1 кривая биения, вызванного остаточным прогибом фиг.1. С учетом реальных погрешностей измерения следует считать, что a₁/a₂=1,2 является критерием наличия трещины.

При a₁/a₂= 1,25 соответствует трещине, занимающей 15% сечения вала, а a₁/a₂=2,0 трещине, занимающей около 50% сечения (см. фиг. 2).

Исследования проводились на роторах турбогенераторов.

Для диагностики трещин в роторах оказывается достаточным разобрать муфты, соединяющие исследуемый ротор с соседними и установить индикаторы на полумуфты данного ротора в вертикальном направлении.

Сущность изобретения - радиальные биения сечений вала изменяют в вертикальной плоскости в, по крайней мере, восьми точках по окружности вала. Строят два периода кривой биения, находят среднюю линию, пересекающую кривую так, что величина биения повторяется через 180^o в точке пересечения. В качестве параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины выбирают отношение большего амплитудного отклонения кривой от средней линии к меньшему отклонению, а диагностическим признаком наличия трещины является превышение этого отклонения величины 1, 2. 6 ил.

Способ диагностики поперечной трещины вала, заключающийся в изменении радиальных биений сечений вала в вертикальной плоскости и определении параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, отличающийся тем, что изменение радиальных биений производят в по крайней мере восьми точках по окружности вала, затем строят два периода кривой биения, находят среднюю линию, пересекающую кривую таким образом, что величина биений в точке пересечения повторяется через 180^o, определяют амплитудные отклонения кривой в обе стороны от средней линии, в качестве параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, выбирают отношение большего амплитудного отклонения кривой от средней линии к меньшему отклонению, а диагностическим признаком наличия трещины является превышение этого отклонения величины 1,2.