Способ диагностирования цилиндропоршневой группы газомотокомпрессора Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к контролю и диагностированию технического состояния машин, в Честности цилиндропоршневой группы газомотокомпрессоров.

Известен способ диагностирования цилиндра ДВС по вибрационным параметрам, согласно которому вибродатчик устанавливают на втулке цилиндра, сигнал с помощью согласующего устройства подают на вход временного селектора, где анализируется его информативная составляющая во временном окне вблизи верхней мертвой точки (ВМТ). О наличии задира свидетельствует превышение величины амплитуды импульса выше его порогового значения.

Однако результат диагностирования недостаточно корректен вследствие случайных флуктуации вибросигнала.

Известен способ диагностирования, который обеспечивает повышение достоверности диагностирования путем определения эксцесса плотности распределения вероятностей мгновенных значений

вибросигналов в окрестности собственной частоты пары поршень - втулка цилиндра

р М4 (х) „ Е 5-М3

где М4(х) - момент четвертого порядка вибропроцесса;

Ох- среднеквадратичное значение вибропроцесса;

Ех - коэффициент эксцесса.

Превышение точности определения предаварийной ситуации, связанной с зади- ром, достигается за счет того, что пороговые значения для задира в 3-4 раза превышают значения эксцесса, обусловленного случайными флуктуациями.

Недостатками такого способа являются низкие функциональные возможности и неполное использование информации, которую несет в себе вибросигнал о техническом состоянии узлов, так как анализируется лишь его часть во временном окне вблизи ВМТ.

СО

с

4

-N

О О |

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения состояния деталей машин, согласно которому эффективная величина колебания регистрируется и используется для выявления повреждений, при этом эффективная и пиковая величины связываются одна с другой посредством умножения и во время диагностирования регистрируется временное изменение произведения. Изменение вибрации может осуществляться во всем частотном спектре. После монтажа производится измерение параметров вибрации исходного состояния. Измеренные исходные колебания узла сравниваются с состоянием в момент времени t.

Однако такой способ не позволяет конкретно указать, какие именно дефекты имели место и какие причины обусловили изменение спектров вибрации. В частности, невозможно проверить привалку поршня к цилиндру. Технологический процесс на ремонт газомотокомпрессора предусматривает эту операцию и необходимо знать, следует ее проводить или нет. Поршень правильно привален к цилиндру, если обеспечивается для данного цилиндра монтажный зазор, установленный технологическим процессом, и ось поршня перпендикулярна оси пальца шатуна. Кроме того, невозможно отделить ошибку в привалке поршня к цилиндру при монтаже от других дефектов, например от увеличенного зазора между поршнем и цилиндром, что немаловажно для определения мероприятий по эксплуатации.

Своевременное диагностирование технического состояния пары цилиндр - поршень повышает ресурс машины и способствует выбору рационального объема ремонтных работ.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет оценки состояния сопряжения направляющая поршня - цилиндр.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу диагностирования цилин- дропоршневой группы газомотокомпрессора, включающему измерение параметра вибрации на заданной частоте и сравнение его с эталоном, измеряют амплитуду вибрации по периметру цилиндра в средней его части на частотах, характерных для трения в сопряжении направляющая поршня - цилиндр, определяют точку с максимальной амплитудой вибрации, а в качестве параметра вибрации используют величину угла между плоскостью движения шатуна и вектором максимальной амплитуды вибрации.

Направление максимальной вибрации определяет место касания направляющей части поршня и стенки цилиндра при выбирании зазора. Полоса частот, где источником вибрации является трение, выбирается из анализа временной реализации сигналов.

На чертеже приведена временная реализация вибросигнала силового цилиндра.

В промежутке времени между перекладками поршня за период Т оборота коленчатого вала показаны: A(t) - переходный процесс от зажигания и сгорания рабочего тела; B(t) - импульсы зажигания в временном окне вблизи ВМТ; C(t) - переходный процесс, связанный с перекладкой поршня; D(t) - высокочастотные колебания, в которых присутствуют составляющие, связанные с поршнем в сопряжении

направляющая поршня - цилиндр.

В промежутке времени между перекладками поршня на временной реализации вибросигнала присутствуют составляющие колебаний, связанные с трением в сопряжении направляющая поршня - цилиндр. На спектрах вибрации силовых цилиндров находят спектральные составляющие вибросигнала во временном интервале D.

Получив спектр вибрации в различных

местах цилиндра по его периметру, анализируют уровень вибрации в полосе частот, в которой существенный вклад в вибросигнал вносит трение между направляющей поршня и стенкой цилиндра, и находят направление максимальной вибрации, соответствующее месту касания поршня и цилиндра при выбирании зазора. Далее определяют угол р между плоскостью движения шатуна и направлением максимальной

вибрации. При р 0 и перпендикулярности осей поршня и нижнего пальца шатуна проверку привалки поршня к цилиндру можно не производить. При превышении углом определенной величины проверку привалки

надо производить обязательно. Неправильная привалка произведена тогда, когда направление минимального зазора смещается относительно плоскости движения шатуна (место минимального зазора между цилиндром и поршнем лежит не в плоскости движения шатуна).

Способ реализуется следующим образом.

На работающем агрегате измеряют

уровни вибрации по периметру цилиндра в средней его части в полосе частот, где существенный вклад в вибросигнал вносит трение между направляющей частью поршня и стенкой цилиндра. Определяют угол tp между плоскостью движения шатуна и направлением максимальной вибрации. Если угол превышает установленную величину для данного типа газомотокомпрессоров, то производят проверку привалки поршня и устраняют механическим способом обнаруженные дефекты (шабровка, шлифовка, проверка перпендикулярности).

Пример. Использование способа для газомотокомпрессоров типа 10ГКН.

На чертеже приведена временная реализация вибросигнала силового цилиндра ГМК 10ГКН в средней его части. Участок временной реализации вибросигнала D содержит составляющие, в которые вносит су- щественный вклад трение между направляющей частью поршня и стенкой цилиндра в полосе частот 2200-3000 Гц. В этой полосе замеряют уровни вибрации по периметру силового цилиндра в средней его части. Находят максимальное значение вибрации и ориентации (угол р) плоскости дви- жения шатуна к направлению минимального зазора. Путем измерения угла р для большого количества силовых ци- линдров ГМК 10ГКН (более 300) и последующего сравнения с результатами проверки привалки установлено, что у 70% цилиндров минимальный зазор по периметру цилиндров лежит в плоскости движения шатуна и привалка поршней произведена правильно, а у 20% наблюдается сильное смещение направления минимального зазора; при неправильной привалке угол р, как правило, больше 15°. Таким образом, если р 15°, то привалку необходимо про

0

5 0 5 0

5

верить и устранить дефекты монтажа силовых цилиндров ГМК 10ГКН.

Достигаемое при использовании изобретения повышение функциональных возможностей диагностирования позволяет своевременно определить технологические мероприятия, обеспечивающие снижение аварийности, увеличение наработки и снижение затрат на монтаж и эксплуатацию.

Экономическая эффективность от применения предлагаемого способа достигается за счет увеличения ресурса работы силовых цилиндров и межремонтного периода, уменьшения стоимости эксплуатации. Кроме того, возрастает безопасность труда, поскольку снижается опасность неожиданных отказов.

Формула изобретения

Способ диагностирования цилиндро- поршневой группы газомотокомпрессора, включающий измерение параметра вибрации на заданной частоте и сравнение его с эталоном, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет оценки состояния сопряжения направляющая поршня - цилиндр, измеряют амплитуду вибрации по периметру цилиндра в средней его части на частотах, характерных для трения в сопряжении направляющая поршня - цилиндр, определяют точку с максимальной амплитудой вибрации, а в качестве параметра вибрации используют величину угла между плоскостью движения шатуна и вектором максимальной амплитуды вибрации.

Сущность изобретения: при диагностировании измеряют амплитуду вибрации по периметру цилиндра в средней его части на частотах, характерных для трения в сопряжении направляющая поршня - цилиндр, и определяют точку с максимальной амплитудой вибрации. В качестве параметра вибрации используют величину угла между плоскостью движения шатуна и вектором максимальной амплитуды вибрации. Способ позволяет диагностировать дефекты монтажа силовых цилиндров. 1 ил.