Способ вибродиагностики валопровода турбоагрегата

 

Изобретение относится к виброиспытательной технике. Цель - повышение достоверности вибродиагностики. Вибродиагностика валопровода турбоагрегата заключается в том, что предварительно проводят виброиспытания опор ротора (ротор снят). Результаты виброиспытаний используют для определения динамических характеристик системы опора - фундамент. Задавая значения дефектов и решая системы дифференциальных уравнений, определяют комплексные значения влияния дефектов на вынужденную вибрацию. Диагностический параметр определяют из условия минимизации приведенного значения математического ожидания квадрата расстояния между сравниваемыми значениями вибрации и влиянием дефектов. Оценку технического состояния уточняют путем определения статистических характеристик комплексных влияний дефектов, диагностического параметра и вероятности появления дефектов. Оценивают техническое состояние по минимальному значению диагностического параметра, которому соответствует дефект с наибольшей условной вероятностью. 1 з.п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ns>SUnn 1 5 (51)5 С 01 М 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4278687/24-28 (22) l 5.06.87 (46) 15.07.90. Бюл. № 26 (71) Харьковский филиал Центральнога конструкторского бюро Союзэнергоремонта (72) В.Л.Шибер и Н.Д.Розина (53) 620.178.8(088.8) (56) Сиохата Сато. Метод определения местоположений дебалансов в роторных машинах. — Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения.

M.: Мир, 1982, ¹ 2, с.26-31 . .(54) СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ВАЛОПРОВОДА ТУРБОАГРЕГАТА (57) Изобретение относится к виброиспытательной технике. Цель — повышение достоверности вибродиагностики.

Вибродиагностика валопровода турбоагрегата заключается в том, что предварительно проводят виброиспытания

Изобретение относится к виброиспытательной технике и может быть использовано для оценки технического состояния валопровода турбоагрегата.

Цель изобретения — повышение достоверности вибродиагностики.

Способ осуществляют следующим образом.

На однотипном диагнастируемом турбоагрегате проводят виброиспытания опор ротора. Виброиспытания заключаются в том, чта убирают ротор и возбуждают колебания опор поочередно в

2 опор ротора (ротор снят) . Результаты виброиспытаний используют для определения динамических характеристик системы опора-фундамент. Задавая значения дефек то в и решая с ис темы дифференциальных уравнений, определяют комплексные значения влияния дефектов на вынужденную вибрацию. Диагностический параметр определяют из условия минимизации приведенного значения математического ожидания квадрата расстояния между сравниваемыми значениями вибрации и влиянием дефектов.

Оценку технического состояния уточняют путем определения статистических характеристик комплексных влияний

Я дефектов, диагностического параметра и вероятности появления дефектов.

Оценивают техническое состояние по минимальному значению диагнастическо-. го параметра, которому соответствует дефект с наибольшей условной вероятностью . 1 з.п.ф-лы. поперечно-горизонтальном и вертикальном направлениях.

Час готу возбуждающей силы варьируют, причем частоты должны совпасть с рабочей и резонансными часто- тами турбоагрега та. При этом на каждой частоте возбуждения измеряют амплитуды и фазы вибрации опор в вертикальном, поперечном и осевом направлениях. Па этим данным определяют параметры системы опара — Фундамент.

1 578546 (nj =. 1,2,... Н), п

Ф,), х и д (х) а„и с(З5

Уравнения (1) замыкаются дифферен=о) q, 2 циальными соотношениями для реактивных сил, возникающих в опорах, и дифференциальными соотношениями между переcosset, Зц, У М,,1 (д) + +

g Д(2 P gt Дх опор и реактивными нагруэимеют вид (выражения для мещениями ками.

Первый — ц1 q cosset

8 (( составляющих К имеют аналогичнй вид) .

Х 45 (a.,)„= — (С,„(V,— Ч,) + С„, (11,-V,) +

ЗUy

Ч a(U У + V ) 3(П2 Ч2)

УУ

32 Д .

Где Х 1 Е (2) ц саз(4 + q з -пь-

С> )„и п у z)„коэффициенты жесткости и демпфирования масляного слоя в и-й опоре, выражения для компонентов составляющих силовых нагрузок в опорах, определяющихся где (С ($EJ 9 валопровода;

Ниже приведены Формулы для одной характеристики жесткости и одной характеристики демпфирования, остальные характеристики определяют по ана5 логичным Формулам: (и1 (1

„сова(„

И hy q(n1

) (nl . (ni а» вхпс „

УУ п1 q (w1

3 (о1 где а . — измеренные амплитуды калеП) баний п-й опоры. в поперечном направлении ат поперечно направленной силы вибратора, расположенного в

)-й опаре, 2О

;- 1 — измеренный сдвиг Фаз", q(" — величина возбуждающей силы.

Дифференциальные уравнения калеба :Й валапровада пад действием диагHo стируемых деФектов, определяющих неуравновешенность, учитывают силы инерпии поступательного перемещения масс, ".аменroa инерции поворота, гироскопических моментов.

Уравнение колебаний валопровода, например, для плоскости ХОУ имеют вид (для плоскости XOZ структура уравне.ний аналогична, а правая часть равна нухпо) ц (И ш + — — .Е(К ) d(x-х ) а . ЗХ неподвижная система координат, ось Х которой является осью опор турбоагрегата и направлена ат пер- 50 вой опоры к последней, ocs Z направлена вертикальна вверх, а ось Y — влево, если смотреть с первой опоры на последнюю, 55 число опор турбоагрегата, угловая скорость вращения

U у (/ ш—

У

И

17 составляющая поступательного перемещения вдоль оси

Y сечения валопровода с координатой Х, обусловленного перемещением валопрово" да как жесткого тела и упругими деформациями изгиба, составляющая угла поворота вокруг оси Z сечения валопровода с координатой Х; погонная масса валопровода в сечении с координатой Х; составляющая вдоль оси Y поперечной силы в сечении валопровада с координатой Х, составляющая изгибающего момента, действующая вокруг оси в сечении валоправода с координатой Х; изгибная жесткость валопровода в сЕчении с координатой Х, массовые полярный и экваториальный моменты инерции валаправада в сечении с координатой Х составляющая вдоль оси у реакции в и-й опоре; координата п-й опоры; дельта-функция, выражения для компонентов составляющих силовой и моментной нагрузок, обуслав— ленных дефектами.

15 ха рак т е рис тиками подшипников и кинематическими составляющими возбуждения, обусловленного дефектами.

Вторые дифференциальные соотношения имеют вид (выражения для составляющих Ч . имеют аналогичный вид)

И („) „=,Е t (4,„) „„(Q,) „+

1=1

+ (> ) () + (уу)>ч (Qy)n + м. at, (Ы., ><а*>;1

4.> dt (n = 1,2, ",N) (3) где (уу "уг 4;и (с», E yz) „1 — динамические характеристики жесткости и демпфирования системы опора-фундамент, полученные по результатам виброиспытаний опор.

Для того, чтобы определить влияние дефектов валопровода на вынужденную .вибрацию, задают всевозможные деФекты (поломки лопаток, искривление,. валопровода, радиальное угловое смешение и др. . Так, например, для получения влияния искривления валопровода в месте с координатой Х пр внешнее воздействие задают изломом оси валопровода g "р, значение которого принимается за единичное (величина излома соответствует прогибу

0,1 мм, угловое положение излома равно нулю градусов),см.фиг.3 В этом случае выражения для нагрузок в уравнениях (1) и (2} имеют вид

qz = ш (Х-Х„,) g 1(Х-X«), q (Zэ п) g 1 (х-Хор)9 — (С q> + h>z м) д(х-Хп ) ; 1»

»(ХХпр) с1, (С h >.>) (х Х„) 1(Х X„) где 1(Х) — единичная функция.

Полученную систему уравнений решают одним иэ известных методов. В результате получают комплексные значения влияний на вынужденную вибрацию единичных дефектов а; (1 ,2, ...,И, 3 = 1,2,,У).

i8546

Каждое значение а - определяется

>) величиной и Фазой. Число М определяет общее число характерных точек измерений вибрации турбоагрегата, к

5 которым, как правило, относят измерения вибрации опор и вала на рабочей и резонансных частотах. Общее число вероятных дефектов >. Затем на диагностируемом турбоагрегате осу ществляют измерение и регистрацию амплитуд и фаз вибрации в выбранных точках на рабочей и резонансных час1

R. =1

> ()

1(Ц

> -1 где Z, = ЛА;+ а Q, — расстояние между 1- м элементом изменения вибрации и влиянием

j-ro,цеФекта а;10;; — ко:. плексное "н "чение 1-го дефекта;

D (Z;1 ) — дисперсия расстояния Z;>

Величина и угловое положение дефекта >".>., минимизирующее расстояние

1 У (4), определяетСя из соотношения м д Q = ((а () + X (D.)$ (а) (ДА) (5) Вид и величину дефекта определяют по наименьшему иэ значений R . и соо::—

J ветствующему Ц

5D .«роме .o;"o, на турбоагрегатах, однотипных с диагностируемым, определяют во время планового или аварийного ремонта характер имевших место,цефектов и их расположение по длине валопровода (для поломки лопатки — ступень, для прогиба ротора — место минимального прогиба, для нес"осностн осей — дефектную муФту). тотах, до и после возникновения дефекта и определяют изменение вибрации >1Л,(i = 1,2,, 11) как векторную разность измерений вибрации до и после возникновения дефекта.

Определение диагностического пара29 метра R для каждого j -го вероятного .> цефекта производят путем сравнения изменений вибрации Л A . (i = 1,2, ... М)

I с комплексными значениями влияния этого дефекта а; (i = 1,2,... М) из

25 усло= ê.-;ÿ ",минж:изаци:. приведенного значения математического ожидания квадрата расстояния между сравниваемыми зна— чениями вибрации и влияниями дефектов.

Диагно-.òÿ÷åñêèé параметр равен

Z;; + В (2," )) 1578546 (6 - )6

2 61

J (7) Диагноз уточняют с учетом априорной вероятности дефекта по наибольшей иэ условных вероятностей каждого деФекта:

P(D,./RÄ)— Р(п,) P(Rs/D,)

5 ( (8) (j =1,2, N)

Таким образом, увеличивается глубина поиска дефекта и обеспечивается определение величины дефекта, а также повышается вероятность правильного диагностирования за счет расширения номенклатуры определяемых дефектов, Формула и э о б р е т е н и я

1 Способ вибродиагностики валопровода турбоагрегата, заключающийся в том, что периодически измеряют на рабочих и резонансных частотах амплитуды и фазы вынужденных колебаний диагностируемого турбоагрегата, определяют изменение параметров вибрации, формируют диагностический параметр, оценивают техническое состояние по величине диагностического параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности до эмерения параметров вибрации, возуждают колебания опор ротора эталоного турбоагрегата без ротора, опрееляют динамические характеристики истемы опора — фундамент, модулируют начения дефектов а, используя диамические характерйстики и значения ефектов вычисляют комплексные значеия влияния а; дефектов на вынужден)е колебания, затем для диагностиуемого турбоагрегата вычисляют изенение вибрации как векторнун разость d А . параметров вибрации, ормируют диагностический параметр э условия минимизации выражения

ЗО

1 и где Q — комплексное значение 1-го

1 б дефекта (величина и угловое положе- . н ние), а затем определяют математиче- д ские ожидания комплексных значений 4О с влияний а; (математическое ожидание

3 обозначено тем же символом, что и н конкретное значение) и дисперсии д

D (a; > ) (при определении ма тема тич ен ских ожиданий используют как экспе- 45 риментальные значения влияний, так р и значения, полученные из расчета м вынужденных колебаний). н

Определяют для имевших место дефек- . Ф тов диагностические параметры, а за- 5О и тем определяют математические ожидания диагностических параметров m . (j 1,2, -,J) и средневадратические отклонения 6„(j = 3 2, ...,Ю) .

По этим данным определяют распределение плотности вероятности диагностического параметра при наличии дефектов D . .исходя из нормального закона распределения где Z 3j

D(Z )

1 У

По этим данным определяют априорную вероятность каждого дефекта

Р(Р.) — 2 — (6) 3 5

J=( где .Z . - число зафиксированных j-x дефектов.

Измеряют величину деФекта (для поломки лопатки — величину дисбаланса, для прогиба ротора — величину максимального прогиба, для несоосности осей — величину радиального или углового смещения осей) и угловое положение.

На этих же турбоагрегатах по данным зарегистрированных значений амплитуд и Фаз вибрации в выбранных точках на рабочей и резонансных частотах определяют изменение вибрации (!3А; (i = 3,2... M) как векторнук разность измерений вибрации до и после возникновения дефекта.

С использованием этих данных опре-. деляют статистические характеристики комплексных влияний дефектов и диагностического параметра дефектов следующим образом.

Определяют комплексные значения влияний на вынужденную вибрацию единичных дефектов: а" (I = I 2; М)

6AlI .

) ц

f(R/D) = — е

1 (2 2Т! (3 = 1,2,... N) dA; + à, Q — дисперсия Е;1, — квадрат модуля О ";

) У вЂ” число точек измерений вибрации турбоагрегата, 10

Составитель А. Каратыш

Техред М, Ходанич Корректор С.Черни

Редактор А. Ревин

Заказ 1 909 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и аткрытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.„ д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101 техническое состояние оценивают по минимальному значению диагностического параметра.

2. Способ поп. 1, о тлич ающ и Й с я тем, что до диагностирования на однотипных с диагностируемым турбоагрегатах измеряют параметры дефектов, определяют статистические характеристики дефектов, значений комплексных влияний и диагностического параметра, а диагностиче78546 ский параметр Формируют для дефекта, формируют по условной вероятности дефекта D> з

P(D./R ) .= P(D„.) Р(К /В,)/ Q P(P,/D,), 3

1 =1,2,,5, где P(D ) — априорная вероятность

J дефекта, P(R ./D ) — вероятность параметра

J J °

R . при деФекте R>, 3 — числа вероятных дефектов,