Способ оценки технического состояния роторной машины

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социвлистичесиик

Республик (ii<9018? 6 (61 ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 30,04.86 (21) 2918208/25-06 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет»

Опубликовано 30.01.82. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 05,02.82 (51)М. Кл. G 01 М 15/0

Тооударстаааый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УЙК 621.43.

OOl 5<088 8) Э. П, Мышинский, А, М, Ожинский, Н. А. Стоянова (72) Авторы (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

РОТОРНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к диагностике машин по виброакустнческим характеристиKBM

Известны способы оценки технического состояния роторной машины, закпючающие5 ся в том, что измеряют амплитуду и фазу составляющих вибраций ротора в, опорном его сечении, по меньшей мере, на двух различных нерезонансных скоросто тях вращения, обрабатывают результаты и сравнивают их с собственными частотами и формами колебаний, полученными для ротора, установленного на идеальные шарнирные опоры П1.

3$

При эксплуатации роторных машин такие факторы технического состояния, как неуравновешенность, несоосность, неисправность опорных подшипников, вызывают одинаковые по величине уровни вибрации на частоте вращения ротора и не влияют на уровни вибрации машины на других частотах спектра. Поэтому указанный способ не позволяет выделить эти факторы по отдельности, что и приводит к ограничению глубины диагностирования.

Цель изобретения — увеличение глубины диагностирования при оценке технического состояния роторных машин.

Указанная цель достигается тем, что измеряют амплитуду и фазу составляющей вибрации ротора в двух взаимно перпендикулярных направлениях, причем на каждой из частот вращения измерения проводят при трех различных системах пробных дисбалансов, и полученные результаты измерений используют для определения упругодемпферных характеристик опор и распределения неуравновешенностей по длине ротора.

Существо предложения состоит в следующем.

Расчет собственных частот и форм колебаний исследуемого ротора в, случае его установки на идеальные шарнирные опоры производят по исходным характеристикам ротора: его длине т., координатам опорных сечений Й и Sg, отсчитанным от одно oa сКорость вращения лл л лл лл

Ал --л1 1 Z12 ь -ne гл г.л гл лл 2-лл Zng -лг. ол дл рл ол 1> -1л э л2 -л1 аг ог О2 о2 nfl - <,2 Л.2 л.2 - 2.а ЯР Ра У.3. ЛЛ, лг i - Л2 :ЛЛ, -ЛЛ ° АЯ > - - --q2 4Л, Л ne - Ла ом о.и о.и ом -,лл и лм лм eи ум g.q а.н :41, nl, nk >, l2 лл 1 -l5 > -л2 > -1Я . )-л1 р 31 > ля, -<2

9=4,2; гп=,л ... N;

Р(= J Ф")(ь) g (s) йз., о

Я ",2 ...2, 1"= <,д; (й- —"

82 S l

8 — Sn

1Ф з3 90187 го из концов ротора, модулю упругости материала ротора Е, распределенной погонной плотности р (З ) и моменту инерции поперечного сечения 3 ($ ), с помощью известных методов расчета собст-, венных частот и форм колебаний, например, на ЭВМ.

В процессе обработки результатов измерений виброакустических сигналов преобразуют измеренные значения амцлитуд te и фаз вибрации для каждого пуска и комплексным амплитудам колебаний ротора в опорах по формулам

1 р = — (д„., " " л- Aii«f."УЭ)

- — (к/ " а (д -фх2 + j Qq+g Уф) . „=,(.„ -" "",, ").

После этого определяют комплексные

XQPBKTePHCTHKH 0IIOP K,t, К2, K2 KZ >

Nn ), N,, ), ) ...,.ж,.й ... рости вращения ротора путем решения системы линейных уравнений: (n) гв 4 ) =рщ Пялъ флп г.в Л.а 2 40

ryд и+ лh -л 1+ лд

1й 11 Фд -л 1 ллд лл е je.

КМФъъЕ14н, ЧВ(щ) я- m Злпъ 74щ а-МФ3 Еллъь

% д л л д лл= ллд -«а -ло

Kz d -лг 2 h nz гл д -лл 21 ля

«2„Π—,,а, „.О д Л д. -Лл1 г.Е где К, ;, ....., N ""- комплексные характеристики опор для угловой скорости вращения ротора о), П) = 4p)...) N

Ü7Лт =Я ъlvl Z,, rl - 1.1 г Ози

-l1J l3 yti

И

l" -- 1, .).;

6 ф где 7 и Zn„- комплексные амплитуды прямой и обратной процессии в первом опорном сечении;

/„ и Б лг - комплексные амплитуды прямой и обратной процес» сии во втором опорном сечении;

А (л, А л, л),„,ч) „- амплитуды и фазы вибра-. ции ротора в первом опорном сечении в направлениях Х и У перпендикулярных, оси ротора; г, (й, „„ г- амплитуды и фазы вибрации ротора во втором опорном сечении в направлениях Х и У: (, - мнимая единица, и в результате, вычислений получают указанные в таблице значения комплексных амплитуд для всех пусков при N различных скоростях вращения.

%-л (-фМ „)яг е fy(s) $>(s) .(, С.

j>K=-1,2; М = 4,2, 1я;

Rq,1-/p " (s g (s)Hs;

Я-<,2... 2й . ) ) 2.

8 и Зй - координаты опорных сечений;

1 .Аа) - собственные частотьц с )(Ъ)» нормированные собственные формы колебаний ротора на идеальных шарнирных опорах;

cd,= t,2,..., 2и;

5,901876 6 ф" () — распределение вводимого проб . y (8) - распределение погонной плотносного дисбаланса, г = 1 2 ти вела, черта над буквой обозначает

О; (}= 1 комплексное сопряжение.

Ь 26n- =1 — известная для данного материала ротора константа, характеризующая . внутреннее трение в материале;

Ю, - угловая скорость вращения;

1р 2t ° ° ° р (е }(- @.(к " к " (} <}

Сщ = Яр (К(.р((Ц }» fj е"")) )(= 1 р ((((«л} «6(Þ (р«(«(«(,) а д " (((«к((Ч Ц )

Л.@(Ь Х-- - Ъ(К„ ((„("1} g(> N«(ml)

Сщ -- (йЕ (К(" С., 1 g<}g)

1(((An) «(m) (((1} x((«(() где е е Нн

Ь2 -(@

)е1,k, ОЧ =4,2, .,И

С1 = 1,2,.», 2.ц и вычисляют комплексное распределение неуравновешенностей по длине ротора по формуле

Способ оценки технического состояния роторной машины, заключающийся в том, p(s) =y(s) X ф (з) определяют коэффициенты p (q 1,2„...

2 (} ) разйожеиия распределенной неуравновешенности ротора по формам свободных колебаний путем решения систем ура внений

1 1 Л l Ь,1 11н 01

2 Л

g y0,1 g(<}y-O1

11

Д «О.1 1.1 (} 1

11 1 12 2+".+ с(-12(1(гн = @21 «+ @гг ZЛ (i} P.1 O} O.1

2 2=12 (" 2 АЛ т

21 1 22 2 - о(.2,2((лЛЕц 1 412 й12

О л 2 12 О2

К(2}-г 0..2 g(2}ge. (1 л

2 (ъ г 2 Л.2 р.2 л.2 (} 2 г1 1 22Р2 " 2,ь(г(л = (л.21 2 11 +HZ Я12

Кг 212 М2 г- (О о.г ca) аг

1 ((Л M P.M ЛМ (}.1н

С и 1 ot è,p21--" -((м 2((= м -"- 1 лг -и.

„<и} ам «(04: ан — л 1 -И

О(р(, л СЛКЯ " 1 н н 2К "не21 а-11 гя ЛЙ

К((} «л(g(M)yOЛЛ

2 12 Я -12 } (5) По полученным комплексным характеристикам опор определяют вещественные упругие и демпферные характеристики опор для каждой скорости вращения ротора по формулам (о.

g((m} +(м (еч) >(m$)

Ху = M(.* (g, -К (}+. р («е} — g }) (р д(,}

/(хх — оа} Я(кг-Кг +Я -h3 })

I .

2,1н\ (ее ° (Ь } Ьн} (,е1 х(д =-2 — „«л («1 К вЂ” "ъ - }г + }г )

t и ((к к e g,(" ) гае ((S) - нормированные ооеотнееные формы колебаний ротора на шарнирных onopex.,( а затем по полученным величинам упругоЗО демпферных характеристик опор и распределению неуравновешенностей судят о техническом состоянии роторной машины.

Таким образом, операции способа заключаются в том, что предвар ", ò(ío перед

35 измерением виброакустического сигнала

lIo исходным характеристикам исследуемого ротора рассчитывают собственные частоты и формы колебаний ротора, считая его установленным на идеальные шарнир4О ные опоры, измеряют амплитуду и фазу составляющей вибрации ротора на частоте вращения в двух взаимно перпендикулярных направлениях в опорных сечениях ротора при, по меньшей мере, двух различных нерезонансных скоростях враще45 ния на каждой скорости при одном пуске без пробных дисбалансов и при двух пусках с различными системами пробных дисбалансов, определяют упруго-демпферные характеристики опор и распределение неуравновешенностей по длине ротора, по ведунам упруго-демпферных характерис. тик опор и распределению неуравновешенностей по длине poropa судят о техническом состоянии роторной машины.

Ф ормул а изобр е тения

7 901876 8 что измеряют амплитуду и фазу составля- в двух взаимно перпендикулярных напрающих вибраций ротора в опорном его влениях, причем на каждой из частот врасечении, по меньшей мере, на двух раз- щения измерения проводят при трех различных нереэонансных скоростях вреще- личных системах пробных дисбалансов, и ния, обрабатывают результаты и сравнива g полученные результаты измерений исполь» ют их с расчетными собственными часто- зуют для определения упруго-демнферных тами и формами колебаний, полученными характеристик опор и распредепения недля ротора, установленного на идеальные уравновешенности по длине ротора. шарнирные опоры, о т л и ч а ю щ и й— Источники информации, с я тем, что, с целью увеличения глуби- <о принятые во внимание при экспертизе ны диагностирования, амплитуду и фазу 1. Авторское свидетельство СССР составляющей вибрации ротора измеряют _#_q 453603, кл. С 01 М 15/00, 1974.

Составитепь Н. Патрахальнев

Редактор Е. Папп Техред Т.Маточка Корректор H. Стец

Заказ 12368/32 Тираж 882 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4