СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РОТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ. Российский патент 2021 года по МПК G01M15/00 G01M13/04 

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторного оборудования, и может быть использовано при определении дефектных узлов и деталей, оценке долговечности оборудования.

Известен способ диагностики технического состояния роторного оборудования (ГОСТ Р 53565-2009 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов) на основе измерения общего уровня вибрации в контрольных точках оборудования.

Недостатком данного метода является низкая точность оценки технического состояния роторного оборудования, невозможность точного определения дефектных узлов, низкая чувствительность к уровню дефектности узлов.

Известен способ оценки технического состояния роторного оборудования (Костюков В.Н. Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин. Учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.: ил. - ISBN 978-5-8149-1101-8), в основе которого лежит анализ спектра вибрации по частотам в контрольных точках и сопоставление значений уровня вибрации определенной частоты с определенными дефектным признакам.

Недостатком данного метода является недостаточно точная оценка технического состояния роторного оборудования, невозможность точного определения дефектных узлов, неоднозначность дефектных признаков во многих случаях, невозможность диагностирования дефектов с непостоянной частотой колебаний.

Прототипом заявляемого изобретения служит способ диагностики технического состояния роторного оборудования (Патент РФ №2644646), который использует анализ вибрационного спектра оборудования, отличающийся тем, что дополнительно проводится контроль тензометрического спектра оборудования в режиме реального времени и проводится совместный анализ полученных спектров с целью выявления дефектных узлов и определения текущего технического состояния роторного оборудования.

Недостатком данного метода является отсутствие возможности локализации дефектов без их предварительной идентификации, невозможность диагностирования дефектов с непостоянной частотой колебаний.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности диагностики технического состояния роторного оборудования, локализация местоположения дефекта и диагностирование дефектов с непостоянной частотой колебаний.

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки технического состояния роторного оборудования, использующем анализ вибрационного и тензометрических спектров оборудования, согласно предполагаемому изобретению, проводится анализ разницы времени достижения импульсов от дефекта до тензодатчиков с определением пространственного местоположения дефекта.

Для реализации способа на роторное оборудование устанавливаются датчики вибрации в ключевых точках, которыми могут быть: подшипниковые узлы, корпус оборудования, точки крепления оборудования к фундаменту и другие.

Далее устанавливаются тензометрические датчики (датчики деформации, датчики сжатия-растяжения) в ключевых точках роторного оборудования, которыми могут быть точки крепления оборудования на фундамент (опоры), корпус оборудования. Также могут быть использованы тензометрические датчики между оборудованием и фундаментом.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Информация с датчиков вибрации обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра вибрации. Информация с тензометрических датчиков обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра по нагрузкам. Дополнительно проводится измерение сигнала с тензодатчиков с высокой скоростью (не менее 10 кГц на один датчик) с определением разницы времени движения импульса от дефекта до тензодатчика и распознаванием каждого импульса.

Анализ вибрационного спектра позволяет провести первичную оценку технического состояния оборудования. Данный анализ позволяет выявить основные дефекты, имеющие постоянную частоту колебаний.

Далее проводится анализ тензометрического спектра. Это позволяет определить интенсивность колебаний дефекта. В совокупности с анализом вибрационного спектра также можно получить более полную диагностирующую информацию. Сопоставление уровня виброускорения и динамических нагрузок при одинаковой частоте в одном узле роторного оборудования позволяет дополнительно оценивать массу колеблющегося (вибрирующего) узла. И далее согласно спецификации роторного оборудования по значениям массы локализировать дефектный узел с высокой достоверностью. Данным анализом выявляются дефекты, имеющие постоянную частоту колебаний.

Далее проводится измерение сигнала с тензодатчиков с высокой скоростью с определением разницы времени движения импульса от дефекта до тензодатчика. Это позволяет за счет триангуляции определить пространственное местоположение источника импульса (дефекта), соответственно, расширить объем диагностирующей информации. Распознавание каждого импульса позволяет идентифицировать дефекты, имеющие непостоянную частоту колебаний, источники случайных ударов и колебаний.

Таким образом, достигается более точное и достоверное определение технического состояния оборудования и дефектности его элементов.

Заявляемый способ может реализовываться как с помощью отдельных виброанализаторов и анализаторов тензометрических нагрузок, так и на единой автоматизированной платформе, в которой производится первичное преобразование данных с датчиков, обработка сигналов, получение вибрационного и тензометрических спектров, их сопоставление и анализ в режиме реального времени, представление результатов анализа.

Вибрационные и тензометрические датчики могут быть как в переносном (съемном), так и в стационарном исполнении.

Возможно применение заявляемого способа в рамках расширения существующих стационарных систем вибрационного контроля и диагностики роторного оборудования путем добавления тензодатчиков и системы обработки сигналов и анализа данных.

Таким образом, заявляемый способ диагностики технического состояния роторного оборудования позволяет повысить достоверность диагностики технического состояния роторного оборудования. Выявление дефектов на ранних этапах развития увеличивает среднюю наработку оборудования на отказ, повышает эксплуатационную надежность и долговечность работы роторного оборудования, снижает затраты на проведение ремонтных работ и позволяет эффективнее планировать проведение ремонтных работ.

Изобретение может быть использовано при оценке технического состояния роторного оборудования. Способ оценки технического состояния роторного оборудования заключается в использовании анализа вибрационного и тензометрических спектров оборудования. Дополнительно проводится анализ разницы времени достижения импульсов от дефекта до тензодатчиков с определением пространственного местоположения дефекта. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности определения дефектов с постоянной частотой колебаний, а также дефектов, имеющих непостоянную частоту колебаний, и источников случайных ударов и колебаний.

Способ оценки технического состояния роторного оборудования, использующий анализ вибрационного и тензометрических спектров оборудования, отличающийся тем, что дополнительно проводится анализ разницы времени достижения импульсов от дефекта до тензодатчиков с определением пространственного местоположения дефекта.