Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
47 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Изучаем датчики вибрации

Изучаем датчики вибрации

Датчик вибрации представляет собой устройство, которое реагирует на вибрационные явления и регистрирует их. Предназначен для определения виброскорости, виброперемещения и виброускорения. Своевременное определение показателей позволяет выявить недостатки и неисправности в работе приборов, предотвратить поломки. Применяются в различных аппаратах, которые требуют учет вибрационных процессов, различных диагностических системах, теплоэнергетике, электроэнергетике, транспорте.

Конструкция и свойства

Основной характеристикой данного прибора является чувствительность. Она может быть разной и варьируется в диапазоне от 0.5 mB/g для миниатюрных моделей до 100 mB/g для промышленных агрегатов и свыше 500 mB/g для высокочувствительных.

К основным свойствам относятся:

  • Высокий показатель ударной стойкости
  • Высокий показатель собственной частоты
  • Низкие показатели уровня собственного шума.

Представляют собой конструкцию, состоящую из двух блоков: вибропреобразователя и электронного блока. Первый представляет собой чувствительный элемент, предназначен для улавливания вибрационного движения и преобразования данного механического сигнала в электрический. Второй компонент выполняет функцию дешифровщика полученного электрического импульса и вывода информации в доступной форме, например цифровой. Современные модели оборудован микропроцессорным блоком управления. С его помощью возможна цифровая обработка сигналов, а также использование сложные алгоритмы, с их помощью учитывается весь спектр вибрационного воздействия.

Классификация

Выделяют несколько классификаций в зависимости от параметра, положенного в основу:

  • По принципу работы. Генераторные — осуществляют прямое преобразование механической энергии в электрическую. Параметрические — имеют внешние источники питания, позволяют изменять сопротивление, частоту и другие электрические параметры за счет механического воздействия.
  • По способу получения информации. Контактные — непосредственно крепятся к объекту исследования. Бесконтактные — измерения проводятся параметрбез предварительного крепежа, на определенном расстоянии.
  • По механизму преобразователя сигнала выделяют три типа: оптические, пьезоэлектрические, трибоэлектрические, вихретоковые, радиоволновые.

Оптический датчик вибрации работает на основе эффекта Доплера. Он состоит из нескольких элементов:

  • Источник излучения, чаще всего лазерного
  • Приемник (оптическая схема)
  • Электронная схема, предназначена для обработки информации.

В состоянии покоя длина волны луча лазера при отражении соответствует истинной длине луча. При возникновении вибрационных процессов происходит сдвиг длины волны. Определение значения и направления величин, на которую меняется длина волн лазерного луча, позволяет определить скорость и направление движения. С помощью интерферометрической схемы, которая располагается в приемнике, определяется данная величина. Таким образом, определяются тип вибрационных колебаний. Оптические ДВ делятся на 2 типа:

  • Гомодинный метод. Предоставляет возможность изучения амплитуды и фаз вибрационных колебаний, но для получения достоверных результатов значения амплитуд не должны быть большими.
  • Гетеродинный метод. Применяются при любых значениях амплитуд, но предполагают наличие достаточно сложной аппаратуры и периодической калибровки.

Применяются чаще всего в исследовательских лабораториях, в строительстве. К основным преимуществам можно отнести высокую чувствительность, быстродействие, компактность и пожаробезопасность. Кроме того, диагностика может осуществляться бесконтактным способом. В качестве недостатков можно выделить высокую стоимость, необходимость подключения сложного оборудования. Такие приборы потребляют большое количество энергии, чувствительны к качеству и чистоте поверхности, окружающей среде, атмосферным явлениям. При работе необходимо обязательное соблюдение мер предосторожности и использование дополнительных средств защиты.

Принцип работы трибоэлектрического устройства заключается в обнаружении каких-либо процессов деформации конструкции. Для этого предусмотрен специальный чувствительный элемент, особенностью которого является эффект трибэлектричества. Применяется чаще всего в оборудовании охранных систем, ограждении территорий.

Вихретоковые датчики вибрации предполагают бесконтактный способ работы. С их помощью можно провести замеры перемещения, а также частоты вращения. Состоят из трех основных элементов:

  • Бесконтактный вихревой пробник — металлический зонд, с одной стороны которого располагается диэлектрический наконечник, с другой коаксиальный кабель. Конструкция зонда зависит от места монтажа.
  • Драйвер — специальный электронный блок, который получает сигнал от пробника и определяет параметры полученной информации. На выходе получается электрический сигнал. Чаще всего представлен в виде герметичной металлической коробки, имеющей соединитель для коаксиального кабеля, клемы питания, заземления, проводов, выходных сигналов.
  • Кабель, предназначен для подключения бесконтактного вихревого пробника к драйверу. Конструкция может предполагать использование кабеля разной длины. Для обеспечения надежности и прочности все составные части кабеля армируются.

На диэлектрическом наконечнике расположена катушка индуктивности, в которой возникают высокочастотные колебания с помощью драйвера. В результате этого образуется электромагнитное поле, которое необходимо для обеспечения взаимодействия с исследуемым объектом. На поверхности под действием электромагнитного поля возникают вихревые токи, способные изменить параметры самой катушки, ее активное и индуктивное сопротивление. Все изменения преобразуются драйвером в электрические сигналы.

Конструкция может отличаться в зависимости от того в каком варианте выполнен пробник и длины удлинительного кабеля (их может быть несколько). Они высокочувствительны, не имеют нижних пределов по частоте, позволяют получить достаточно точные результаты, которые не требует математической обработки. Предназначен, в основном, для проверки в сфере тяжелой промышленности, диагностики турбинных установок, электромоторов.

В основу работы пьезоэлектрических устройств положен пьезоэффект. Пьезоэффект — это явление при котором возникает разность потенциалов на пьезокристалле при условии его механической деформации. Располагается пьезокристалл внутри чувствительного элемента.

Работает по следующему принципу:

  • При возникновении вибрационных процессов возникают колебания, которые позволяют выработать электрический сигнал
  • Полученный сигнал с пьезокристалла направляется в преобразователь
  • Преобразователь обрабатывает полученную информацию и представляет ее в удобном для анализа виде.

Таким образом, чувствительный элемент предназначен для преобразования обнаруженных механических волн в электрический сигнал. Раньше их использовали только для определения ускорений, в настоящее время они позволяют измерить весь диапазон вибрационных характеристик с высоким уровнем точности.

Такие датчики вибрации, как пьезоэлектрические, достаточно распространены и доступны за счет относительного простого устройства, надежности, устойчивости к механическим воздействиям. К основным недостаткам можно отнести невозможность определения вибрационных колебаний без непосредственного контакта с предметом исследования. Кроме того, механические способ передачи не позволяет уловить весь спектр воспринимаемых частот.

Радиоволновые приборы относятся к типу бесконтактных, предоставляют возможность измерения различных параметров. Используются в любых условиях, на различных расстояниях, не чувствительны к загрязнениям, повреждениям поверхности. В основе работы используется принцип зависимости исследуемых параметров от величины параметров электромагнитных систем, которые можно контролировать, например, амплитуда сигнала, число колебаний, их частота, время прохождения волны от предмета исследования до источника. Выделяют 2 группы:

  • Резонаторные. При работе данных приборов устройство, уровень вибрации которого необходимо измерить, помещается в поле СВЧ резонатора. Такой способ обеспечивает их высокую точность. Но достаточно сложная конструкция, невозможность измерений на больших расстояниях, необходимость создания колебаний, достаточно сложный механизм анализа полученных результатов не позволяют использовать их во всех сферах промышленности.
  • Интерференционные — предполагают зондирование волнами СВЧ и их анализ в результате отражения от объекта. В результате электромагнитного воздействия и интерференции возникает стоячая волна, которая меняет свою амплитуду под воздействием вибраций. Провести такие измерения напрямую довольно сложно, необходимы определенные навыки и калибровка при изменении любого параметра.
Читать еще:  Что такое восьми клапанный двигатель

Применение в транспортной сфере

Приборы данного типа определяют вибрации электродвигателей, высокий уровень которых непосредственно влияет на надежность двигателя, снижает надежность подшипников. Все виды нагрузок от вибрирующего ротора разрушают масляную пленку подшипников скольжения, приводят к появлению механических повреждений. Также подвержен разрушению подшипники качения, появление трещин, сколов, разрыв сепараторов приводит к выходу их из строя. Ускоряется изнашивание обмоток, вала, появляются трещин статора, возникают повреждения опорной рамы. Задача измерения уровня вибрационных процессов, их характера необходима для устранения причин, которых может быть множество:

  • Механическое повреждение. Это может быть неправильная центровка, неисправности и искривления, ослабление креплений, повреждения соединительной муфты, дефекты в сборке, дефект фундамента и опорной рамы.
  • Электромагнитное воздействие: неправильное соединение отдельных элементов, замыкания или обрывы в обмотках, неравномерный зазор воздуха, дисбаланс ротора, образование трещин, излишние зазоры, дефект самих подшипников.
  • Аэродинамические причины — в результате воздействия вентиляторов, расположенных на роторе.

Для предотвращения повреждений, измеряются показатели на всех подшипниках электродвигателей в 3 направлениях:

  • Вертикальном, в наивысшей точке подшипника
  • Горизонтально-поперечном, на уровне оси вала (перпендикулярно)
  • Горизонтально-осевом, на уровне оси вала.

Полученные показатели вибросокорости варьируются от 2.8 до 4.5 мм/с, в зависимости от числа оборотов (от 600 до 6000 об/мин).

Измерение проводится двумя способами: контактным и бесконтактным. Первый способ предполагает пьезоэлектрический датчик вибрации. Он устанавливается непосредственно на саму рабочую поверхность, например на подшипник. Наиболее предпочтительным в данном случае является резьбовое соединение. Необходимо учитывать, что штифт должен быть установлен в направлении вибрации. Не менее важным показателем является масса, которая должна быть не более 5% массы самого электродвигателя. Бесконтактным способом измерения проводятся с помощью вихретоковых датчиков или ультразвука. Проводить измерения лучше всего в режиме холостого хода для получения более точных результатов.

Какой датчик выбрать

Прежде чем приступить к изучению параметров, необходимо учитывать:

  • Какой принцип будет использоваться. Кинематический — измерения осуществляются в тот момент времени, когда исследуемый объект находится в состоянии покоя. Динамический — объект должен находиться в состоянии искусственного движения. Обеспечивают абсолютные показатели.
  • Способ измерения. Контактный или бесконтактный. Контактные датчики имеют достаточно простую конструкцию, просты в использовании, имеют точное положение на исследуемом объекте. Но их можно устанавливать не на все приборы, поэтому сфера применения достаточно узкая. Они подвержены различного рода механическим повреждениям, перепадам температур, другим атмосферным явлениям, которые сказываются на работе, приводят к сбоям и отказам работы. Кабель может мешать вращающимся элементам объекта. При выборе необходимо учитывать массу, для того чтобы сведения были достоверными. На достоверность также негативно может повлиять слабый уровень импульсов, собственный шум и звуковые помехи, необходимость периодической калибровки. Бесконтактные устройства особенно удобны в случае использования на объектах, где прямой физический контакт неудобен или недопустим. Они менее подвержены механическим воздействиям, инерционным процессам, что влияет на качество показателей. Позволяют получить информацию на разных расстояниях, при любых атмосферных и температурных условиях, в состоянии движения или покоя, от химически агрессивных и взрывоопасных объектов, а также находящихся в труднодоступных местах. С их помощью предоставляется возможность исследования объектов любой массы, форм и размера.

Особенности использования

К отличительным особенностям можно отнести:

  • Принцип установки. Датчики вибрации могут быть установлены стационарно или временно.
  • Сфера использования. Высокие показатели надежности и прочности позволяют применять данные прибор в различных сферах, в том числе в условиях пожаро- и взрывоопасности.
  • Технические характеристики. Простая конструкция, понятный принцип работы, чувствительность, точность характеристик, возможность представления информации в цифровой форме.

Видео по теме

Вибрация электродвигателя и методы ее устранения

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Вибрация электродвигателя во время эксплуатации довольно распространенная проблема, которая со временем может привести к разрушению подшипников, появлению трещин на станине и подшипниковых щитах, искривлению вала и отрыву бочки ротора что, в конечном итоге, станет причиной выхода самой электрической машины из строя. Чтобы не допустить этого на моделях, используемых для привода ответственных механизмов, устанавливают датчик вибрации электродвигателя.

Кроме того, необходимо периодически проводить измерение вибрации электродвигателя. Для этого используются специальный прибор – виброаналозатор, который в отличие от вибрографа и виброметра не только фиксирует величину и амплитуду колебаний, но и позволяет выявить их источник и причину возникновения. Замеры выполняются на холостом ходу и в режиме номинальной нагрузки.

Вибрация электродвигателя: причины

Возникновение нежелательных колебаний может быть обусловлено влиянием как электромагнитных, так и механических факторов.

Причины электромагнитного характера:
  • появление трещин в стержнях короткозамкнутого ротора или их полный обрыв;
  • деформация пластин ротора.

Обрыв или появление трещины хотя бы в одном стержне «беличьей клетки» является причиной появления асимметрии в магнитных моментах, действующих на ротор

Из-за деформации пластин в активной стали воздушный зазор между статором и ротором будет неравномерным, что приведет к несимметричности магнитных потоков.

Причины механического характера:
  • неправильная центровка двигателя и приводимого механизма;
  • дефекты в соединительных муфтах;
  • износ подшипников в двигателе или приводимом механизме;
  • деформация вала электродвигателя;
  • дисбаланс ротора;
  • ослабление крепления на месте установки;
  • обрыв сварочных швов в консоли или раме.

Алгоритм выявления вибрации и методы ее устранения

Допустимая вибрация электродвигателя определяется требованиями ГОСТ 16921-71 и ГОСТ 20815-75. Если нет возможности определить ее величину и причины возникновения с помощью специальной аппаратуры, используется такая простая методика.

В режиме штатной нагрузки необходимо осмотреть двигатель, и проверить надежность его крепления к сварной конструкции или анкерам фундамента и затянуть ослабленные резьбовые соединения. После этого двигатель отсоединяют от приводимого механизма и запускают в режиме холостого хода. Если вибрация электродвигателя отсутствует, то причиной ее возникновения является соединительная муфта со стороны приводимого механизма. В этом случае проверяют центровку полумуфт, состояние резиновых шайб и лепестков, а также вес пальцев одной пары (при выявлении расхождения подбираются пальцы с одинаковой массой).

Читать еще:  Что такое перегрев двигателя ява

Когда вибрация сохраняется и на холостом ходу, то причина ее возникновения кроется в самом двигателе. Выявить источник можно в режиме выбега электрической машины (естественной остановки после прекращения подачи питания). Если останов электродвигателя происходит без биения вала, необходимо проверить равномерность зазора между ротором и статором. Затухающая амплитуда при снятом напряжении свидетельствует о деформации вала ротора, обрыва стержней короткозамкнутого или замыкания обмоток фазного ротора.

Дисбаланс ротора устраняется на специальных станках высверливанием лишнего металла из торца вала. В случае повреждения обмоток фазных роторов их необходимо перемотать. Треснувшие и оборванные стержни «беличьей клетки « удаляются и заменяются новыми.

Причиной вибрации могут быть изношенные подшипники, сигнализирующие о наличии дефекта повышенной температурой и сильным шумом. Такой вид биения устраняется простой заменой отработавших подшипников. Измерение вибрации подшипников электродвигателя при помощи установленных датчиков позволяет выявить появление проблемы на ранней стадии.

Для ответственных механизмов на оборонных предприятиях, гидроэлектростанциях и прочее установлен график измерения вибрации электродвигателей.

Причины и способы устранения вибрации электродвигателей

Причины возникновения

Вибрации электрических машин могут возникать на холостом ходу, тогда источник дефекта имеет магнитную природу (неправильный воздушный зазор между статором и ротором, отслоение лака обмоток и так далее) или в момент пуска и под нагрузкой, тогда источник проблемы механический.

К механическим источникам вибрации можно отнести изгиб вала (может быть как следствием, так и причиной), нарушение центровки ротора, перегрев подшипников (например, из-за отсутствия смазки), ослабление резьбовых соединений крепления элементов электродвигателя. Также режим использования электродвигателя (генератор или движитель) может объяснить причину возникновения неисправности, например, поломка лопастей электровентилятора или нарушение соосности муфты при вращении гидроагрегатов.

Вибрационные характеристики

При замере вибрации измеряют её вертикальную и горизонтальную составляющие (или как ещё называют осевая и поперечная). Существует несколько понятий вибрационных характеристик, давайте разберемся какими они бывают и в чем измеряются:

  • Виброскорость (измеряется в миллиметрах на секунду, мм/с) – величина, характеризующая перемещение точки измерения вдоль оси электродвигателя.
  • Виброускорение (измеряется в метрах на секунду в квадрате, м/с 2 ) – прямая зависимость вибрации от силы её вызвавшей. Виброперемещение (измеряется в микрометрах, мкм) – величина амплитуды, показывающая расстояние между крайними точками при вибрации.

При замерах вибрационных характеристик, как правило, замеряют виброскорость, так как она наиболее точно описывает характер проблемы. При этом измеряют не наибольшее значение виброскорости, а её среднеквадратичное значение (СКЗ). По причине того, что все стрелочные приборы по принципу действия (которые использовались ранее) являются интегрирующими. Допустимые нормы вибрации электродвигателей приведены в Правилах эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) и в ГОСТ ИСО 10816.

Так как существует множество разнообразных электрических машин ГОСТ Р 56646-2015 поможет разобраться, какой именно стандарт из группы ГОСТ ИСО 10816 применим к конкретному электродвигателю. Например, для компрессоров, двигателей с насосом и других применений электропривода могут быть различные нормы и требования по проведению замеров.

В этих документах приведены основные требования, нормы, рекомендации, классы вибрационного состояния и прочее.

Приборы для измерения вибрации

Приборы для измерения вибрации делятся на несколько типов: виброметр, виброграф и виброанализатор. Виброметр, простейший прибор, определяет только один параметр (СКЗ виброскорости). Виброграф, пишущий прибор, регистрирующий амплитуду колебаний. Эти два прибора помогут выявить только превышения норм.

Выявить причины (на основании замеряемых параметров) нарушений вибрационных характеристик сможет лишь виброанализатор. Существую одноканальные и многоканальные виброанализаторы, эти приборы позволяют загрузить в них программу измеряемых параметров с компьютера, что после замеров позволит произвести анализ, сделать расчёт и выявить источник вибраций. При использовании виброанализатора, на электродвигатель навешиваются датчики вибрации. Таким образом можно точно установить причину неисправности и меры её устранения.

Алгоритм выявления неисправности

Для определения и устранения причин вибрации электродвигателя существует несложный алгоритм. Осмотреть работающий электродвигатель на предмет отсутствия незакрученных болтов, крышек, надежность крепления двигателя к раме. Далее необходимо рассоединить двигатель и приводимый им в движение механизм. Если вибрация пропала, то причина в соединительной муфте (нарушение центровки полумуфт, разный вес пальцев и так далее).

Если после отсоединения приводного механизма вибрация на холостом ходу присутствует. Значит причина в самом электродвигателе, при отключении питания (когда двигатель на выбеге) должна прекратиться вибрация. Если при отключенном питании она прекратилась, то всему виной воздушный зазор между статором и ротором. При затухающей амплитуде вибраций при отключенном питании, причина в механическом дефекте ротора (изгиб, трещина, дефект роторной бочки) или дефекте полумуфты.

Если при снятой полумуфте вибрация отсутствует, значит – в полумуфте, в противном случае необходимо снимать ротор для динамической балансировки на станке или выявления повреждений обмоток. При диагностике электродвигателя на подшипниках качения их неисправность легко выявить – повышенный шум и сильный нагрев.

Дефект подшипников скольжения будет проявляться под нагрузкой, если выявить причины вибрации под нагрузкой не удаётся, то, скорее всего, виноваты подшипники, необходимо их заменить или отдельно продиагностировать (например, датчики вибрации подключить к месту установки подшипников).

При выявлении повышенного нагрева подшипников необходимо также замерять уровень вибрационных характеристик, потому как сам по себе подшипник редко является источником проблемы, скорее, как следствие.

Важно понимать, что на ответственных механизмах (турбоагрегаты ГЭС, электродвигатели в АЭУ, электроприводы гидростанций и так далее) замер уровня вибрации должен производиться регулярно, в соответствии с графиком технического обслуживания. Замеры должны проводить представители завода-изготовителя или специалисты организации, имеющей лицензию на проведение такого типа работ. Замеры вибрационных характеристик с замером температуры подшипников должны быть отражены в формуляре электрической машины.

Теперь вы знаете, почему возникает вибрация электродвигателя, а также как происходит определение и устранение причин. Надеемся, предоставленная инструкция помогла найти и решить проблему!

Читать еще:  Датчик оборотов двигателя g28 пассат

ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЕ АВИАДВИГАТЕЛЕЙ

Оценка технического состояния авиадвигателей с помощью характеристик вибрации используется на практике широко. Эффективный метод т.к. треть всех досрочно снятых двигателей результат – оценки их вибросостояния. ГТД – сложная динамическая система, состоящая из множества взаимодействующих элементов и подсистем. Вибрация — это реакция динамической системы на возмущающие силы, различают несколько видов вибрации генерируемых двигателями.

Роторная вибрация характеризуется линейным смещением точек корпуса ГТД. Здесь амплитуда вибрации зависит от дисбаланса ротора, и от ступени демфирования колебаний. Дисбаланс ротора увеличивается с наработкой вследствие неравномерного изнашивания лабиринтных уплотнений, раскатки беговых порожек подшипников, неравномерного истирания торцов рабочих лопаток.

За основной критерий интенсивности вибрации принимают амплитуду виброскорости независимо от частоты. Допустимое значение виброскорости от 10 до 60 мм/с.

Основные источники аэродинамической вибрации — воздушный винт, вентилятор, компрессор, турбина.

Винтовая вибрация связана с различиями в аэродинамических характеристиках отдельных лопастей В.В. и неравномерность набе­гающего потока воздуха.

Газовоздушная вибрация возникает внутри двигателя от вращающихся срывов в компрессоре, вибрационного горения, акустических колебаний газа. Диапазон частот колебаний при газовоздушной виб­рации 50. 5000 Гц.

Редукторная вибрация генерируется зубчатыми зацеплениями и вызвана погрешностями в размерах сопрягаемых пар, неуравнове­шенностью шестерен при вращении.

Подшипниковая вибрация – следствие изменения геометричес­ких зазоров и податливость элементов подшипников.

Лопаточная и дисковая вибрация вызываются окружной неравномерностью, пульсацией потока в проточной части двигателя. Наиболее опасны резонансные колебания лопаток. Различают колебания дисков по асимметричным и циклическим симметричным формам. При колебаниях по ассиметричным формам на вал передаются продольные и поперечные усилия, которые можно использовать в качестве диагностических признаков этого вида колебаний. Симметричные формы с одной или несколькими узловыми окружностями и зонтичные формы обычно динамически уравновешены и не выбывают повышенных вибра­ций.

При диагностировании ГТД широко используют в качестве параметров вибрации спектральные характеристики. Спектр вибрации представляет собой совокупность многочисленных дискретных составляющих (гармоник), несущих диагностическую информацию о состоянии различных деталей и узлов.

Частотный состав спектров зависит от особенностей конст­рукции двигателя, режима работы и места расположения вибродатчика. Основная вибрация (массовый дисбаланс) возникает с частотой, равной частоте вращения ротора – первая (основная) роторная гармоника. Если датчик укреплен на корпусе компрессора, то в генерируемом спектре будут преобладать дискретные составляющие с частотами следова­ния рабочих лопаток компрессора.

В зоне турбины будут преобла­дать спектральные составляющие с частотами следования рабочих лопа­ток турбины и последних ступеней компрессора. В зоне коробки при­водов агрегатов преобладающими дискретными составляющими будут частоты зацепления зубьев колес зубчатых передач. С помощью виброспектроанализатора можно выделить переднюю, заднюю, роторные и корпусные гармоники, что ориентируют персонал на выявление источника повышенной вибрации в двигателе.

В качестве диагностического признака используют виброскорость, представляющую собой первую производную вибросмещения по времени. Вибрацию нормируют также по коэффициенту виброперегрузок К – отношению виброускорения к ускорения свободного падения.

На практике отказы двигателей наблюдаются в диапазоне V=30…90 мм/с и К=4,5..15. Принято считать, что более высокую диагностическую ценность имеет виброскорость, т.к. она имеет прямую функциональную связь с действующими в деталях напряжениями.

Уровни виброскоростей на исправных двигателях незначительно увеличиваются по наработке и в среднем составляют на переднее поле V=15…20 мм/с и на задней 5…10 мм/с. Скорость их изменения по наработке V=dv/dt=(5…8) 10 мм 2 /с. Превышение этих величин служит основанием для постановки двигателя на режим особого контроля.

На основании анализа экспериментальных данных установлено четыре закономерности изменения виброскорости. ГТД при возникновении различных неисправностей состояний: тренд, скачек, выброс, разброс. На рис. 4.13. показаны закономерности изменения замерных значений виброскорости ГТД.

а) отсутствие изменения (норма);

б) тенденция к изменению (тренд);

в) ступенчатое изменение (скачек);

г) случайное импульсивное отклонение (выброс);

д) изменение дисперсии шума (разброс)

Наблюдаются небольшие колебания замерных значений параметра вибрации относительно среднего значения. Влияние разрушения подшипника ротора на уровень вибрации показан на рис.б. Прослеживается ярко выраженный тренд, который можно описать полиномом второго порядка. Рост уровня вибрации сопровождается появлением стружки на маслофильтре в заключительной стадии эксплуатации. По имеющимся опытным данным, предельная скорость тренда при увеличении виброскорости не должна превышать 20 мм/с на 300 часов наработки двигателя. О возникновении и развитии неисправности может свидетельствовать не только положительный, но и отрицательный тренд, а точнее, первоначальное увеличение значений вибрации, сменяющейся затем плавным или даже скачкообразным падением параметра вибрации по наработке.

Такой характер возникает, например, при возникновении и развитии трещины в диске ротора турбины или компрессора.

Следующая закономерность, которая связана с изменением технического состояния ГТД, — скачек параметра вибрации. Данное явление, как правило, связано с разрушением элементов ротора, приводящих к мгновенному изменению исходной уравновешенности. Такую разбалансировку называют обрывы рабочих лопаток, разрушенные соединительных элементов ротора, смещение вращающихся деталей и т.д. На рис.в. представлен график изменения виброскорости ГТД при обрыве головок болтов, соединяющих два элемента ротора компрессора.

Выброс диагностического параметра определяется как неоднократное скачкообразное превышение заранее заданного уровня вибрации в определенных условиях полета с возвращением контролируемого параметра к исходному значению (г). Это отличает данное изменение от случайных выбросов. Такое поведение параметра отображает поведение двух основных видов неисправностей: отказ виброаппаруры или возникновение дефекта в двигателе. Данные события легко разделяются путем наземной проверки исправности виброаппаратуры. Неисправность двигателя в этом случае заключается, как правило, в ослаблении усилий стяжки элементов ротора.

(д) последняя закономерность, наблюдаемая в эксплуатации, — разброс параметра вибрации, который обычно связан с увеличением газодинамической неисправности или наложения аэродинамической вибрации на вибрацию механического происхождения. Разброс исключается путем изменения режима работы двигателя.

Для расширения возможности вибродиагностики ГТД создаются системы со специальной обработкой вибросигнала с целью получения максимума диагностической информации. Решение данной задачи осуществляется путем создания специальных устройств, позволяющих производить частичный спектральный анализ, синхронный спектральный анализ или магнитную регистрацию вибросигналов с последующей обработкой при помощи ЭК.

Наиболее перспективным направлением вибродиагностики ГТД является использование современных ЭВМ для обработки, анализа и принятия решения в определении и прогнозировании технического состояния авиадвигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector