Вибродиагностика насосного оборудования

Аннотация

В статье рассматривается вибрационная диагностика насосов и насосного оборудования, параметры диагностики, а также основные причины и признаки неисправности оборудования.

Почти во всех отраслях, связанных с жидкостями или газами, используются различного рода насосы и насосное оборудование.

Насос - это механическое устройство для перекачки текучего (газообразного) вещества из более низкой точки в более высокую точку или из зоны низкого давления в зону высокого давления.

Насосное оборудование может значительно отличаться как по конструкции, так и по принципу действия и назначению, но есть несколько определяющих параметров, общих для всех: производительность, напор, мощность и КПД.

  1. Производительность - определяет, какой объем жидкости насос способен перекачать за единицу времени. Измеряется в м3/с.
  2. Напор - величина, характеризующая количество энергии, передаваемой насосом единице массы перемещаемой жидкости (газа). Измеряется в метрах.
  3. Мощность - в общем случае разделяется на потребляемую и полезную. Полезная мощность расходуется непосредственно на перекачку среды, тогда как потребляемая характеризует мощность, получаемую насосом от двигателя. Измеряется в Вт.
  4. КПД - устанавливает связь между потребляемой и полезной мощностями и характеризует эффективность работы насосного оборудования. Чем совершеннее конструкция насоса, тем меньше происходит потерь мощности и, соответственно, тем выше КПД.

Диагностирование состояния оборудования и степени опасности повреждения на основе данных контроля вибрации - один из наиболее эффективных методов повышения надежности оборудования.

Вибрационное диагностирование объектов проводится в 3 этапа: первичное описание вибрационного объекта, выделение признаков и принятие решения.

На этапе поиска информативных параметров производится ограничение числа измеряемых параметров вибрации, шума и ударов (прямо или косвенно характеризующие состояние объекта). Основные параметры различных вибрационных процессов: виброперемещение, виброскорость, виброускорение, резкость, полигармонический процесс, размах колебания, дисперсия, среднеквадратическое отклонение, спектральная плотность мощности, среднеквадратическое значение звукового давления, уровень акустической мощности, линейное перемещение, линейная скорость, линейное ускорение, ударный спектр, длительность удара. Выбор измеряемых параметров вибрации зависит от типов исследуемых механизмов, амплитудного и частотного диапазонов измеряемых колебаний. [1]

Современные средства диагностики, в основном вибродиагностики, основанные на измерении и анализе параметров вибрации -амплитуды или скорости - на корпусах подшипников в трёх направлениях: вертикальном, поперечном горизонтальном, продольном (осевом). При контроле вибрации по амплитуде максимальное значение размаха, полученное по всем трём направлениям, сравнивают с нормативными допустимыми значениями и устанавливают вибрационное состояние агрегата. При этом в приборы такого типа необходимо вносить дополнительные данные, такие как: номер и серия подшипника, скорость вращения роторов, мощность приводного двигателя, и т.п. [2]

В процессе испытаний и диагностики насосов и насосного оборудования измеряются: амплитудные спектры, кепстры, частота вращения ротора насоса, давления на входе и выходе насоса, расход, температура перекачиваемой жидкости, температура подшипников насоса и электродвигателя, вибрация корпусов подшипников, температура и уровень жидкости в баке, температура и ток потребления вакуумного насоса, потребляемый ток, потребляемая мощность, частота и напряжение сети, определяются подача и напор. В процессе испытаний также автоматически определяются напорная, энергетическая, кавитационная и вибрационная характеристики насосного агрегата.

Оценку технического состояния насосного оборудования целесообразно проводить методами параметрической диагностики, основанными на измерении гидродинамических параметров рабочего процесса грунтового насоса. Следует отметить, что большинство методов параметрической диагностики опирается на паспортные характеристики соответствующих агрегатов. Важным фактором является то, что характеристики получают при заводских испытаниях насосов на воде. Следовательно, при включении оборудования в работу по перекачке гидросмеси сразу будет получено отклонение основных гидравлических параметров от заводских показателей. В процессе эксплуатации характеристики агрегатов также могут меняться. Это может быть обусловлено многими факторами, основным из которых является гидроабразивный износ оборудования, что связано с особенностями перекачиваемой среды. Поэтому для оценки фактического состояния агрегата удобно ввести такое понятие как коэффициент технического состояния грунтового насоса. [3]

Согласно [3] общая величина коэффициента технического состояния (Kyc) грунтового насоса будет равна произведению гидромеханического коэффициента технического состояния (куЕм) и механического коэффициента технического состояния (куЕг), т. е.

К = к к

1^TC niTEMniTEr

О)

где P - плотность; һ - плотность пульпы; 0 - коэффициент, учитывающий влияние размеров насоса на величину гидравлических потерь.

Величина коэффициента технического состояния изменяется от единицы до некоторого минимального значения по мере наработки грунтового насоса. Максимальная величина Ktc соответствует работе грунтового насоса на номинальных параметрах, соответствующих заводским характеристикам, полученным при испытаниях насоса в заводских условиях и указанных в технической документации на конкретный насос.

Коэффициент технического состояния является обобщенной характеристикой грунтового насоса и может быть принят в качестве критерия периода нормальной эксплуатации гидротранспортной системы. Значительное снижение величины Ktc свидетельствует о механическом износе рабочих элементов грунтового насоса и увеличении гидромеханических потерь в рабочих каналах проточной части.

C увеличением времени наработки насоса возрастает потеря массы рабочего колеса, что, в свою очередь, приводит к увеличению параметров вибрации. Таким образом, можно считать, что изменение вибрационных характеристик определяется временем эксплуатации насоса.

Согласно [3] стационарная система вибромониторинга должна включать:

  • распределенную систему датчиков, контролирующих основные параметры оборудования;
  • распределенную систему выносных модулей, обеспечивающих первичное преобразование сигналов с датчиков и их трансляцию в диагностический контроллер, а также контроль за целостностью самих датчиков и линий связи;
  • диагностическую станцию, обеспечивающую сбор, хранение, обработку данных, отображение результатов мониторинга;
  • диагностическую сеть предприятия для предоставления на компьютерах пользователей (от персонала цеха до руководства предприятия) полной и своевременной информации о техническом состоянии оборудования.

Для вибродиагностики машин и механизмов используют в основном пьезоэлектрические и электродинамические преобразователи, относящиеся к генераторным, а также индуктивные, вихретоковые и емкостные, относящиеся к параметрическим преобразователям абсолютной вибрации [1].

Основные признаки неисправностей, проявляющиеся в процессе эксплуатации насоса: вибрация агрегата, повышенный уровень шума и изменение его тональности, повышенные рабочие токи, пульсации давления. Причины выхода насоса из строя можно разделить на несколько групп.

E Механические неисправности:

ЕЕ дефекты изготовления, сборки и монтажа насосного агрегата;

Е2. вызванные износом насосного агрегата.

  1. Неисправности системы управления:
    1. E работа в недопустимых режимах (вне рабочей зоны);
    2. неисправности системы электропитания;
    3. неисправности электродвигателя.
  2. Неисправности гидравлической системы:
    1. неправильный подбор насоса;
    2. изменение параметров сети.

Итак, можно сделать вывод, что срок службы насосов и насосного оборудования зависит от параметров вибрации, режима работы, параметров электропитания, правильного использования и правильного выбора насоса. Вибродиагностикой можно предупредить некоторые неисправности или вовсе исключить ранний выход из строя оборудования.

 

Литература:

  1. Справочник под редакцией В. В. Клюева «Неразрушающий контроль и диагностика»; 3-е изд. -M.: «Машиностроение». 2005г. - с. 600-612;
  2. Баширов М.Г., Сайфутдинов Д.М.. Филимошкин В.А., Баширова Э.М. «Диагностика насосного оборудования по параметрам электромагнитной цепи электропривода»; Журнал: «Современные наукоемкие технологии». 2004 г.;
  3. В.И.Александров, Иржи Собота «Вибродиагностика технического состояния грунтовых насосов»; Записки Горного института. Т. 218 - Санкт-Петербург, 2016 г.
Год: 2016