Пакер гидравлический ПГЯ-203-245

5 ДИОГНАСТИРОВАНИЕ  И ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ 

   НАСОСНОГО АГРЕГАТА 

 

5.1 Диагностирование насосного агрегата 

 

Принципы диагностирования неисправности  насосного агрегата основаны на анализе  результатов измерений параметров измерений. В основу технологии диагностирования неисправностей насосных агрегатов положен метод амплитудно - частотного анализа вибропараметров. Операции измерения и контроля вибрационных параметров дают возможность количественно оценить общее техническое состояние насосного агрегата или другого оборудования. Кроме того, это позволяет сократить возникновение аварийных ситуаций. Однако, чтобы выяснить причины, вызывающие вибрации насосного агрегата, необходимо провести диагностические работы. Причем частотный анализ вибраций насосного агрегата играет основную роль при постановке диагноза.

Для правильной постановки диагноза необходимо соблюдать следующие  условия:

• для правильной интерпретации частотны составляющих вибрации с присущими неисправностями, возникающими в диагностируемом оборудовании, необходимо четко представлять его конструкцию;
• необходимо знать характерные частотные составляющие вибрации, сопутствующие каждому виду неисправности для диагностируемого оборудования;
• для диагностических работ требуется виброизмерительная аппаратура, которая позволяет определять необходимые частотные составляющие вибрации;
• требуется выработать определенную последовательность (алгоритм) поиск неисправности (диагноза) для сложных машин, какими являются насосные агрегаты.

Одним из наиболее широко применяемых методов оценки технического состояния является метод исключения из рассмотрения те неисправности, которые не проявляются при анализе вибросостояния насосного агрегата. Для этого необходимо глобально сгруппировать неисправности (дефекты) насосного агрегата таким образом, чтобы можно было при достаточном объеме измерений однозначно исключить одну из групп из рассмотрения. Поэтому сгруппируем все неисправности на три группы:

-неисправности, связанные  с нарушением жесткости крепления  насосного агрегата  на раме и фундаменте;

-дефекты электромагнитного  происхождения;

-неисправности механического  и гидродинамического происхождения.

Разбиение на три большие  группы неисправностей позволяет упростить  постановку диагноза. Так, например, нарушение  жесткости крепления, выделенное в первую группу неисправностей, легко обнаружить при проведении контурного обследования интенсивности вибрации насосного агрегата.

Всем дефектам электромагнитного  происхождения характерна закономерность того, что при «снятии» электрического питания с электродвигателя вибрация резко уменьшается. Таким образом, измеряя вибрацию на выбеге электродвигателя, их можно обнаружить. Если не обнаружены дефекты первых двух групп, то можно утверждать, что причины повышенной вибрации вызваны наличием неисправностей механического или гидродинамического происхождения.

Возможны варианты, когда  присутствует несколько неисправностей. В таком случае необходимо вначале  определить и устранить причины  электромагнитного происхождения, чтобы предотвратить возможную  аварию, затем необходимо устранить плохое крепление насосного агрегата , если оно обнаружено. После этого приступить к выяснению причин механического и гидродинамического происхождения.

Рассмотрим характерные  признаки неисправностей для нежесткого крепления насосного агрегата (первая группа неисправностей).

Основными дефектами установки  электродвигателя на раме являются: неплотные  прилегания и ослабления крепления. Эти факторы увеличивают вибрацию объекта вследствие уменьшения жесткости  установки, а также уменьшения общих масс, колеблющихся вместе с объектом. При достаточной жесткости системы «машина - рама - фундамент» величина вибрации крышки подшипника в 5 – 7 раз и более превышает величину вибрации рамы рядом с анкерными болтами. Если жесткость системы по каким-либо причинам нарушена, то это соотношение уменьшается. Кроме того, происходит скачкообразное изменение величины вибрации в месте нарушения жесткости. Например, если величина вибрации на лапе подшипниковой опоры составляет порядка 7 мм/с, а на раме рядом с лапой порядка 3 мм/с и меньше, то можно говорить о плохом креплении лапы к раме. Таким образом, если происходит изменение вибрации в 2 и более раза в локальной точке системы, можно считать, что это связано с плохой жесткостью крепления.

Плохая жесткость крепления рамы к фундаменту из-за некачественной подливки бетона или его разрушения в процессе эксплуатации, коробление фундаментной плиты или «отставания» анкерного болта от фундамента легко обнаруживается при снятии контурной характеристики. Например, если вибрация на раме рядом с анкерным болтом составляет порядка 4 мм/с, а на бетоне фундамента около 0,5 – 0,8 мм/с и меньше, то можно утверждать, что анкерный болт плохо залит в бетоне фундамента.

Если убедились, что жесткость  насосного агрегата нормальная, можно приступить к дальнейшему анализу причин вибрации. Для этого необходимо убедиться, что неисправности электромагнитного происхождения отсутствуют. Как отмечалось выше, всем неисправностям электромагнитного происхождения характерно то, что уровень вибрации резко падает при отключении электродвигателя от сети. Например, если вибрация на подшипниковой опоре электродвигателя была порядка 7 мм/с, а при отключении электродвигателя от сети вибрация уменьшалась до 4 мм/с и более, то есть в 1,5 – 2 раза и более, то неисправности однозначно связаны с электромагнитными дефектами. Если неисправности электромагнитного происхождения не обнаружены, то причины повышенной вибрации вызваны механическими или гидродинамическими дефектами. Группа неисправностей механического происхождения чаще других встречается при эксплуатации насосного агрегата. Поэтому кратко отметим характерные признаки основных видов неисправностей насосного агрегата механического происхождения.

Механическая неуравновешенность ротора (дисбаланс) может вызывать: изломом частей ротора, обрывом частей, обрывом балансировочных грузов, эрозией, коррозией, загрязнением, износом трущихся частей. Существуют случаи термической нестабильности дисбалансов ротора. Все виды неуравновешенности ротора, если они являются единственной причиной повышения вибрации, вызывают вибрацию на частоте, равной частоте вращения ротора. При этом другие частотные составляющие вибрации должны быть меньше в 3 – 5 раз, как минимум. В том случае, когда этого не наблюдается, присутствует еще какая-то неисправность (или их несколько).

К дефектам подшипников  скольжения можно отнести неправильную смазку, при которой вибрация проявляется  на частотах (1/2 или 1/3) fo, где fo – частота оборотов ротора в Гц.

Расцентровка – часто встречающаяся  неисправность насосного агрегата. Ей характерно то, что если существует расцентровка валов насоса и электродвигатель, то она вызывает вибрацию на передних подшипниках насоса и электродвигателя одновременно. При этом направление вибрации радиальное и осевое. Очень схожими диагностическими признаками обладают неисправности зубчатой муфты (вызывают вибрацию передних подшипников опор насоса и электродвигателя на оборотной составляющей и частоте)[6].

 

5.2 Повышение надежности насосного  агрегата

5.2.1 Повышение сопротивляемости насосных агрегатов внешним

воздействиям

 

Методы и возможности по повышению  надежности насосного агрегата весьма разнообразны и связаны со всеми  этапами проектирования, изготовления и эксплуатации насосных агрегатов. Проводимые в этой области мероприятия разделяются на несколько генеральных направлений.

Одно из основных направлений- это повышение стойкости изделий  к внешним воздействиям. Сюда относятся  методы создания прочных жестких, износостойких  узлов за счет их рациональной конструкции, применение материалов с высокой прочностью, износостойкостью, антикоррозионностью, теплостойкостью и др.

Это направление объединяет все новейшие достижения в области  конструирования и технологии, которые  позволяют увеличивать стойкость  узлов и механизмов по отношению к воздействиям ,которые характерны для данного типа насосного агрегата.

Эти методы тесно связаны  с задачами, встающими перед конструкторами, технологами и эксплуатационниками  не только в связи с надежностью, но и при необходимости обеспечивать заданные технические характеристики изделия, повышать производительность и быстроходность машин, уменьшать их металлоемкость и габариты.

К методам повышение  сопротивляемости машины внешним воздействиям относятся, например, рассмотренные  выше выбор износостойких материалов, уменьшение нагрузок, действующих на механизм, применение упрочняющей технологии, исключение влияния технологической наследственности и др.

Однако возможности сопротивления  внешним воздействиям не безграничны. Нет совершенно не изнашивающихся материалов и практически невозможно обеспечить во всех механизмах только жидкостное трение, нет материалов, которые не деформировались бы и не изменяли своих размеров при колебании температуры и т. д.

Если к этому прибавить, что всегда имеются источники внешних и внутренних воздействий на машину и что требования к ее выходным параметрам все время повышаются, можно сказать, что указанные методы повышения надежности необходимы, но не достаточны. Они ограничены уровнем развития той или иной области техники.

 

5.2.2 Изоляции машин от вредных  воздействий

 

Другой путь повышения  надежности работы машин и изделий, это их изоляция от вредных воздействий. Здесь характерны такие методы, как  установка машин на фундамент, защита поверхностей от запыления и загрязнения, создание для машин специальных условий по температуре и влажности, применение антикорразийонных покрытий и т.д.

Во всех этих случаях  создаются более благоприятные  условия для работы машины. Например, создание цехов с постоянными  температурой и влажностью и со строгой регламентацией степени запыленности атмосферы не только обеспечивает выпуск точной и надежной продукции, но и повышает надежность работы прецизионного технологического оборудования. Различного рода виброизолирующие и амортизационные устройства предотвращают воздействие пиковых нагрузок, не пропускают вредные для изделия частоты.

Экраны, охраняющие изделия  от тепловых излучений и радиации, специальные устройство для защиты от влаги и агрессивных сред, механизмы, удаляющие отходы производства, фильтры, очищающие масло, воздух и топливо, и многие другие устройства создают более благоприятные условия для работы машин, повышают их надежность. Однако возможности по изоляции машины от внешних воздействий также ограниченны, они требуют, как правило, больших затрат, не всегда исключают основные причины, снижающие надежность машины. Кроме того, имеются внутренние источники возмущений (вибрации самой машины, тепловыделения в узлах и механизмах и т.п.), влияние которых трудно изолировать.

 

5.2.3 Создание оптимальной конструкции машины

 

С позиций надежности оптимальной  будет такая конструкция машины и ее элементов, когда с наименьшими  затратами средств достигается  требуемая продолжительность работы отдельных узлов, механизмов и машины в целом при задорной безотказности и регламентируемых затратах на ремонт и техническое обслуживание.

Затраты на повышение  надежности можно распределять так, чтобы получить наибольший эффект, а во многих случаях добиться повышение  надежности не за счет дополнительны  затрат, а путем применения рациональных конструктивных решений .Так, например, выбор оптимальных размеров узла трения обеспечит более длительное сохранение им точности, выбор схемы механизма и допусков на сопряженные поверхности сократит период макро приработки, рациональный выбор типа механизма и расчет его на износ позволит при прочих равных условиях добиться более равномерного износа и меньшего его влияния на выходные параметра изделия и т.п.[7]