СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА ПО ВИБРАЦИИ КОРПУСА

СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА ПО ВИБРАЦИИ КОРПУСА


RU (11) 2068553 (13) C1

(51) 6 G01M15/00, F04B51/00, F04D29/66 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 94031570/06 
(22) Дата подачи заявки: 1994.08.29 
(45) Опубликовано: 1996.10.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 909617, кл. G 01 M 15/00, 1982. 
(71) Заявитель(и): Костюков Владимир Николаевич 
(72) Автор(ы): Костюков В.Н.; Бойченко С.Н.; Долгопятов В.Н.; Костюков А.В. 
(73) Патентообладатель(и): Костюков Владимир Николаевич 

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСНОГО АГРЕГАТА ПО ВИБРАЦИИ КОРПУСА 

Использование: в способах оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса, в частности, в нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность изобретения: вибрацию измеряют в процессе эксплуатации агрегата одновременно от совокупности входящих в него элементов. Тренды строят с помощью системы компьютерного мониторинга по вибрации в отдельных частотных полосах, определяют по ним одновременно значения вибропараметров и скорость их изменения, выделяют быстрый, медленный и знакопеременный тренды. Параметры и тренды используют в качестве диагностических признаков. Предварительно обучают систему компьютерного мониторинга, вводя в нее пороговые значения и комбинации признаков, а оценку состояния агрегата и его элементов производят комплексно по табличной зависимости. 2 табл., 14 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области диагностики, а конкретно, к способам оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса, и может быть использовано при эксплуатации насосных станций для предупреждения внезапных отказов и аварий насосных агрегатов в нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Насосные агрегаты имеют многоэлементную структуру, в состав которой входят корпуса центробежного насоса и электродвигателя, установленные на специальных фундаментах и закрепленные посредством анкерных болтов, роторы, с центробежным колесом у насоса и беличьей клеткой у двигателя, валы их роторов, состыкованные через соединительную муфту и установленные в опорных подшипниковых узлах, всасывающий и нагнетательный трубопроводы. Дефект любого элемента агрегата может привести к взрывопожароопасной ситуации или аварии, что обуславливает необходимость своевременного обнаружения дефекта.

Известен способ оценки технического состояния поршневого компрессора (А. с. СССР 1213244, кл. F 04 B 51/00, G 01 M 15/00, от 19.06.84 г.) путем продувки цилиндра на неработающем компрессоре при неизменном положении поршня поочередно при закрытом всасывающем и нагнетающем патрубках.

Недостатком данного способа является то, что он не обеспечивает своевременное предупреждение о появлении взрывопожарной ситуации так, как оцениваемый объект по способу необходимо вывести из эксплуатации, комплекс измерений проводят периодами при остановленном компрессоре, не имея данных о техническом состоянии непосредственно в эксплуатации.

Наиболее прогрессивными способами оценки технического состояния машин являются способы, в которых оценку производят по результатам замера вибрации корпуса.

Известен способ оценки технического состояния машин по вибрациям корпуса (А. с. СССР 868408, кл. G 01 H 11/06, 1981) путем замера вибропараметров наиболее важного элемента машины с последующим построением по ним трендов изменения параметров по времени.

Недостатком способа является то, что ограничены его возможности по предупреждению аварий насосных агрегатов, так как замеры ведутся по одному элементу машины и тренды вибропараметров строят также по одному элементу.

Известен способ оценки технического состояния машин по вибрациям корпуса (А. с. СССР 909617, кл. G 01 M 15/00, 1982) путем замера вибропараметров наиболее важного элемента машины с последующим построением по ним трендов изменения параметров по времени, принятый нами за прототип.

В этом способе для повышения достоверности оценки спектр вибрации разбивается на низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную полосы, соответствующие виброперемещению, виброскорости и виброускорению.

Недостатком способа, как и в случае аналога, является то, что ограничены его возможности по предупреждению аварий центробежных насосных агрегатов, так как замеры ведутся по одному элементу машины и тренды вибропараметров строят также по одному элементу.

Технической задачей изобретения является предупреждение аварий центробежных насосных агрегатов путем сокращения времени на построение трендов изменения вибропараметров и на определение по ним дефектов конкретных элементов.

Поставленная задача в способе оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса, путем измерения вибропараметров с последующим построением трендов их изменения по времени и оценки по ним технического состояния агрегата, достигается тем, что вибрацию измеряют в процессе эксплуатации агрегата одновременно от совокупности входящих в него элементов, роторов насоса и двигателя, опорных подшипниковых узлов, соединительной муфты, всасывающего и нагнетательного трубопроводов и фундамента, к которому крепится агрегат, тренды строят с помощью системы компьютерного мониторинга по вибрации в отдельных частотных полосах, например, высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной, соответствующих виброускорению, виброскорости и виброперемещению элементов агрегата, определяют по ним одновременно значения указанных вибропараметров и скорости их изменения, выделяют быстрый, медленный и знакопеременный тренды, соответствующие процессам быстрой и медленной деградации технического состояния разных узлов агрегата, используют упомянутые параметры и тренды в качестве совокупности диагностических признаков, соответствующих совокупности входящих в агрегат элементов, обучают предварительно систему компьютерного мониторинга, вводя в нее пороговые значения и комбинации диагностических признаков указанной совокупности, а оценку технического состояния агрегата и его элементов производят комплексно по табличной зависимости путем сравнения текущих и пороговых значений совокупности диагностических признаков и их комбинаций упомянутой совокупности входящих в агрегат элементов, предупреждают персонал о недопустимом состоянии агрегата визуальной сигнализацией и посредством речевого вывода предупреждения через громкоговоритель, при этом табличную зависимость состояния элементов агрегата от значений диагностических признаков строят предварительно эмпирическим путем в виде базы знаний, содержащей пороговые значения признаков и их комбинации, обусловленные причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата (см. табл. 1). где обозначено:

A виброускорение; V виброскорость; S виброперемещение, соответствующие высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной полосам вибрации;

Ua скорость изменения тренда виброускорения в ходе эксплуатации;

Uv скорость изменения тренда виброскорости в ходе эксплуатации;

Us скорость изменения тренда виброперемещения в ходе эксплуатации;

>Ui быстрый тренд, когда вибропараметр изменяется от предупредительного до аварийного порога на коротком интервале времени;

<U медленный тренд, когда вибропараметр изменяется от предупредительного до аварийного порога на длинном интервале времени;

медленный знакопеременный тренд;

A, V, S (< >) Ua, Uv, Us диагностические признаки, входящие в совокупность диагностических признаков, по которым оценивают состояние элементов агрегата, и превышающие соответствующие пороговые значения;

+ знаки логических операций, конъюнкции (И) и дизъюнкции (ИЛИ) соответственно, комбинаций диагностических признаков, обусловленных причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата.

Анализ отличительных признаков способа оценки технического состояния центробежного насосного агрегата и обеспечиваемых ими технических результатов показал, что:

измерение вибрации по совокупности всех входящих в агрегат элементов дает возможность учесть воздействие каждого элемента агрегата на его техническое состояние;

использование системы компьютерного мониторинга обеспечивает непрерывное измерение текущих значений вибропараметров, построение трендов вибропараметров агрегата, визуальное и речевое предупреждение персонала;

построение трендов по вибрации в отдельных частотных полосах, например, высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной, соответствующих виброускорению, виброскорости и виброперемещения элементов агрегата, с определением значения указанных параметров и скорости их изменения, выделение быстрых, медленных и знакопеременных трендов, соответствующих процессам быстрой и медленной деградации технического состояния разных узлов агрегата, с использованием их в качестве совокупности диагностических признаков, соответствующих совокупности входящих в агрегат элементов, дает возможность диагностировать дефекты наиболее важных элементов агрегатов, опередить скорость нарастания дефекта и его опасность для технического состояния агрегата;

предварительное обучение системы компьютерного мониторинга путем ввода в нее пороговых значений и комбинации диагностических признаков указанной совокупности дает возможность исключить из процесса оценки технического состояния те значения диагностических признаков и их комбинации, которые не играют существенной роли, что значительно сокращает время обнаружения дефекта;

оценивание технического состояния агрегата и его элементов комплексно по табличной зависимости, путем сравнения текущих и пороговых значений совокупности диагностических признаков и их комбинаций упомянутой совокупности входящих в агрегат элементов, обеспечивает быстрое и надежное диагностирование;

совмещение визуального и речевого предупреждения персонала о недопустимом состоянии агрегата, обеспечивает ускорение проведения мероприятий по недопущению аварий и ликвидации дефекта;

предварительное построение эмпирическим путем табличной зависимости состояния элементов агрегата от значений диагностических признаков в виде базы знаний, содержащей, кроме пороговых значений признаков, также их комбинации, повышает надежность диагностирования, благодаря использованию причинно-следственных связей между ними и элементами агрегата, и позволяет надежно предупредить не менее 13 дефектов центробежного насосного агрегата.

Сущность способа поясняется чертежами (фиг. 1 14), полученными на принтере диагностической станции КОМПАКС при диагностике реальных центробежных агрегатов, на каждом из которых изображен тренд одного из вибропараметров центробежного насосного агрегата, входящего в насосную станцию:

фиг. 1 годовой тренд радиального виброускорения (ArS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-3;

фиг. 2 годовой тренд осевого виброускорения (AaS) корпуса переднего подшипника электродвигателя агрегата Н-3;

фиг. 3 годовой тренд радиального виброперемещения (SrS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-23А;

фиг. 4 годовой тренд осевого виброперемещения (SaS) корпуса переднего подшипника электродвигателя агрегата Н-3;

фиг. 5 годовой тренд радиальной виброскорости (VrS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-21Б;

фиг. 6 годовой тренд осевой виброскорости (VaS) корпуса переднего подшипника электродвигателя агрегата Н-6А;

фиг. 7 годовой тренд радиального виброускорения (ArS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-12;

фиг. 8 годовой тренд осевого виброускорения (АaS) корпуса переднего подшипника электродвигателя агрегата Н-12;

фиг. 9 15-ти суточный тренд радиального виброускорения (ArS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-7А;

фиг. 10 годовой тренд радиального виброускорения (ArS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-4А;

фиг. 11 годовой тренд радиальной виброскорости (VrS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата H-4А;

фиг. 12 годовой тренд радиального виброперемещения (SrS) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-6;

фиг. 13 годовой тренд осевой виброскорости (VaS) корпуса переднего подшипника двигателя агрегата Н-3;

фиг. 14 120-ти часовой тренд виброускорения (поз.30), виброперемещения (поз.31), виброскорости (поз.32) корпуса переднего подшипника насоса агрегата Н-7.

Для получения трендов использовалась система компьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля технического состояния , в которой пьезоэлектрические вибропреобразователи устанавливаются на корпусе подшипника насоса и электродвигателя каждого насосного агрегата и посредством кабельных линий связи через согласующие блоки соединяются с диагностической станцией, выполненной на базе промышленного компьютера, которая производит измерение, накопление и отображение информации о состоянии насосных агрегатов и выдает визуальное и речевое предупреждение персоналу при появлении угрозы возникновения аварии насоса.

На каждом тренде, полученном в системе с помощью печатающего устройства, указано:

условное обозначение вибропараметра и единица измерения, в левом верхнем углу;

технологический индекс агрегата и узел, на котором установлен вибропреобразователь, в верхней строке;

слева по оси ординат приведена шкала измеряемого вибропараметра;

справа установлены треугольники, обозначающие аварийный (черный) и предупредительный (белый) пороговые значения вибропараметра;

на верхней линии графика стрелкой показан курсор;

на нижней линии оси абсцисс указаны числа, соответствующие "месяцам (суткам) тому назад" от нуля, расположенного справа и единица измерения "мес" или "сут", расположенная слева;

ниже указана дата, которой соответствует абсцисса 0.

Каждая точка по оси абсцисс на графике (штрих графика) соответствует суткам на годовом тренде и часу на суточном. Размах "штриха" гpафика по оси ординат соответствует размаху вибропараметра от минимального до максимального за сутки или час соответственно.

На перечисленных чертежах показано, каким образом на трендах отображаются различные дефекты элементов агрегата.

Сущность способа оценки технического состояния центробежного насосного агрегата (сам агрегат условно не показан) по вибрациям корпуса заключается в измерении вибропараметров с последующим построением трендов их изменения во времени и оценки по ним технического состояния агрегата.

Новым в способе является то, что процесс измерения вибрации производят непрерывно на протяжении всего процесса эксплуатации, одновременно по всем входящим в агрегат элементам, а именно, роторов насосов и электродвигателей, опорных подшипниковых узлов, cоединительных муфт каждого агрегата всасывающего и нагнетательного трубопроводов, и фундамента, к которому крепят агрегат, что обеспечивает полную и достоверную картину вибрации в агрегате для последующей оценки его технического состояния.

Далее, система компьютерного мониторинга путем фильтрации выделяет из вибрации отдельные частотные полосы, например, высокочастотную, среднечастотную и низкочастотную, соответствующие виброускорению, виброскорости и виброускорению диагностируемых элементов агрегатов, измеряет их значения, строит тренды и оценивает скорость их роста и использует их в качестве совокупности диагностических признаков.

Перед применением системы компьютерного мониторинга в способе оценки, саму систему предварительно обучают.

Для этого в систему вводят пороговые значения совокупности диагностических признаков.

Ввод пороговых значений облегчает процесс оценки технического состояния, при этом значение вибропараметра ниже предупредительного порога говорит о том, что состояние элемента или агрегата нормальное.

Значение вибропараметра между аварийным и предупредительным порогами говорит о критическом состоянии, когда, судя по нарастанию скорости изменения вибропараметра, можно судить о скорости приближения его к аварийному порогу и вместе с этим о скорости появления дефекта.

Значение параметра, превышающее аварийный порог, требует немедленной остановки агрегата, поскольку авария может произойти в любой момент.

При использовании скорости изменения тренда Ua, Uv, Us, для определения дефекта выбирают быстрый (>Ui), медленный (<U) или знакопеременный () тренды, что соответствует процессам быстрой или медленной деградации технического состояния разных узлов агрегата.

Величина порога меняется в зависимости от измеряемого параметра.

Примеры выявления дефектов.

Система КОМПАКС была смонтирована в насосной технологической установке АВТ-10 Омского НПЗ для контроля вибропараметров насосных агрегатов, содержащих центробежные насосы типов НК-560/335-300, НК-560/335-180, НК-560/335-120, НК-200/120-210 и приводные электродвигатели ГАЗМП-630, ВАО-400, ВАО-160 и ВАО-120 соответственно. На каждый агрегат, с целью минимизации затрат, устанавливалось по одному вибропреобразователю на корпус каждого подшипникового узла. Значения вибропараметров: ускорения, скорости и перемещения измерялись системой по каждому датчику, запоминались в виде графиков трендов в памяти компьютера, на основании которых определялась скорость изменения тренда.

Предупредительные и аварийные значения вибропараметров приведены на графиках трендов (фиг. 1 13), а пороги по скорости изменения трендов, установленные в системе компьютерного монриторинга на основе эмпирических данных, соответствовали следующим значениям (см. табл. 2 ):

Далее описание соответствует пунктам базы знаний.

1. Восемь месяцев назад (фиг. 1) после включения насоса Н-3 виброускорение корпуса его переднего подшипника составило около 10 м/с2 и было ниже предупредительного порога, т.е. состояние насоса было удовлетворительное. По истечении первой недели виброускорение стало плавно расти с постоянным увеличением скорости и по истечении второй недели увеличилось за последние сутки с 11 до 16 м/c2, а затем, в течение нескольких часов, возросло до 61,84 м/с2 (поз.1, курсор) с быстрым трендом около 10 м/c2/час, при котором насос был остановлен персоналом по указанию системы, вследствие разрушения подшипников.

Разборка насоса показала, что началось разрушение сепаратора подшипника и дальнейшая его эксплуатация невозможна. Остальные детали: посадочное место в корпусе подшипникового узла, вал насоса, уплотнительные кольца были в норме и ремонта не требовали. Подшипник заменили, насос вновь запустили в работу, вибрации оказались в норме.

Быстрый тренд роста и высокий уровень виброускорения надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за разрушения подшипников насоса.

2. Шесть месяцев назад, когда после месячной стоянки вновь запустили агрегат Н-3, резко возросло виброускорение корпуса переднего подшипника двигателя (фиг. 2, поз. 2). Система предупредила об этом персонал, после чего агрегат был немедленно остановлен и подшипник двигателя вскрыт. Обнаружив недостаток консистентной смазки, машинист добавил ее в необходимом количестве и вновь запустил агрегат. Виброускорение упало, но осталось выше аварийного уровня и через несколько дней вновь резко возросло с быстрым трендом 6 м/c2/час (фиг. 2, поз. 3). Система вновь предупредила персонал, агрегат был остановлен и подшипник двигателя заменен. Анализ состояния деталей показал, что внутреннее кольцо подшипника имело дефекты поверхности качения, остальные же детали двигателя дефектов не имели.

Быстрый тренд роста и высокий уровень виброускорения надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за разрушения подшипников электродвигателя.

3. Почти год тому назад после запуска агрегата Н-23А было зафиксировано высокое значение виброперемещения переднего подшипника насоса (фиг. 3, поз. 4), превышавшего аварийный уровень и имевшего медленный тренд. Анализ причин его возникновения и попытки устранения показали, что он вызван низкочастотными квазирезонансными колебаниями в нагнетательном трубопроводе. Агрегат остановили и изменили схему разводки вибрации упали. Однако, через неделю работ после пуска, виброперемещение вновь стало расти с медленным трендом 6 мкм/сут. (поз. 5), о чем система своевременно предупредила персонал. Насос остановили и обнаружили ослабление затяжки гаек крепления насоса к фундаменту. Устранили этот дефект и виброперемещение резко упало ниже предупредительного уровня.

Медленный тренд роста и высокий уровень виброперемещения надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за колебаний трубопроводов и ослабления крепления насоса к фундаменту.

4. При запуске агрегата Н-3 10 месяцев тому назад виброперемещение переднего подшипника электродвигателя не превышало предупредительного уровня, однако, по мере его эксплуатации имело медленный тренд роста около 10 мкм/мес (фиг. 4, поз. 6). Персонал игнорировал предупреждения системы и продолжал эксплуатировать агрегат, не принимая никаких мер по улучшению его технического состояния. Последующий анализ на месте установки двигателя показал, что затяжки гаек анкерных болтов были сильно ослаблены и на трех из четырех болтов не было контргаек. В дальнейшем виброперемещение еще больше возросло, среднеквадратическое значение почти достигло 200 мкм, а амплитудное почти 1 мм, что привело к разрушению и течи торцового уплотнения насоса (поз. 7). Было поставлено новое торцовое уплотнение, однако, поскольку меры по улучшению крепления двигателя приняты не были, виброперемещения возросли еще больше (фиг. 4 поз. 8) и торцовое уплотнение было вновь разрушено.

Медленный тренд роста и высокий уровень виброперемещения надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за ослабления крепления электродвигателя к фундаменту.

5. Виброскорость корпуса переднего подшипника насоса Н-21Б, запущенного 6,5 месяцев тому назад, была значительно ниже предупредительного уровня и не превышала 3,5 мм/с/мес. (фиг. 5, поз. 9), но через два месяца эксплуатации обнаружила тенденцию к медленному росту около 3,5 мм/с/мес. почти достигнув через два месяца аварийного уровня. Система предупредила персонал о необходимости центровки вала насоса, что и было сделано виброскорость вновь снизилась до 3 мм/с/мес.

Медленный тренд роста и высокий уровень виброскорости надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за нарушения центровки валов со стороны насоса.

6. Виброскорость корпуса подшипника переднего электродвигателя агрегата Н-6А, запущенного 8 месяцев назад, не превышала 5 мм/с и была значительно ниже предупредительного уровня (фиг. 6, поз. 10), но сразу проявился медленный тренд расцентровки. Через два месяца эксплуатации агрегат остановили, но центровку не провели и через месяц запустили вновь. Медленный тренд 3 мм/с/мес. имел место и далее. По предупреждению системы агрегат был вновь остановлен для проведения центровки.

Медленный тренд роста и высокий уровень виброскорости надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий из-за нарушения центровки валов со стороны двигателя.

7. При запуске агрегата Н-12 6,5 месяцев тому назад обнаружился медленный тренд виброускорения корпуса передних подшипников насоса и двигателя (Фиг. 7, 8 поз. 11, 12) со средней скоростью роста 7 м/c2/мес. Система своевременно предупредила персонал о необходимости проверки состояния зубчатой муфты, соединяющей валы насоса и двигателя. При этом муфта содержит две полумуфты, одна из которых закреплена на валу двигателя, а другая на валу насоса. Сразу после предупреждения агрегат остановлен не был, так как не было запасных муфт. После остановки, 2 месяца тому назад, полумуфту насоса не заменили, а полумуфту двигателя заменили на новую и агрегат запустили. Виброускорение по двигателю резко упало до 7 м/с2, что более, чем в два раза, ниже предупредительного порога (фиг. 8, поз. 13), а по насосу еще больше возросло (фиг. 7, поз. 13), после чего агрегат Н-12 был остановлен окончательно и запущен резервный.

8. Медленный тренд роста и высокий уровень виброускорения надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за износа зубчатой муфты как со стороны насоса, так и со стороны двигателя.

9. После запуска агрегата Н-7А 15 суток тому назад виброускорение корпуса подшипника насоса превысило 40 м/с2 и аварийный уровень (фиг. 9, поз. 15). Система предупредила персонал, и агрегат был сразу остановлен. Механик посчитал необходимым проверить подшипник и заменил его новым, после чего агрегат вновь запустили в работу. Однако, виброускорение практически не изменилось и на протяжении следующих 4-х дней обнаружило тенденцию к колебаниям как вниз, так и вверх (поз. 16), т.е. знакопеременный тренд. Система вновь предупредила персонал о кавитационном режиме работы насоса и персонал затянул все гайки на трубопроводах, корпусе и подшипниковом узле насоса, однако это не дало существенных результатов (поз. 17). Затем агрегат остановили, насос разобрали, осмотрели ротор и рабочее колесо, которое имело порыв покрывного диска и деформацию лопаток, что приводило к повышенному вихреобразованию в потоке жидкости и кавитации на поверхности рабочего колеса. Колесо заменили, агрегат запустили вновь, виброускорение резко упало ниже предупредительного уровня (фиг. 9, поз. 18).

Медленный знакопеременный тренд и высокий уровень виброускорения - надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегата из-за кавитации в насосе.

10. При запуске агрегата Н-4А виброускорение и виброскорость корпуса переднего подшипника насоса были в норме (фиг. 10 11), но через полмесяца после включения операторами был допущен просчет в регулировании техпроцесса и на вход насоса попал газовый пузырь, который вызвал мощный гидроудар ("сброс", "прохват") в насосе, в результате чего виброускорение резко выросло до 40 м/с2, виброскорость более 50 мм/с (поз. 19, 20, соответственно). Система предупредила персонал, агрегат остановили, заменили отказавшее торцовое уплотнение и вновь запустили вибрации опять вернулись в норму. Примерно через три недели эксплуатации персонал вновь нарушил режим работы установки, виброускорение и виброскорость насоса с быстрым трендом 7 м/c2/час и 10 мм/с/час превысили аварийный предел (поз. 21, 22, соответственно), и система вновь предупредила персонал о гидроударе в насосе, насос был немедленно остановлен течи еще не было, но торцовое уплотнение для гарантии заменили.

Гидроудар сопровождается также быстрым трендом виброперемещения (фиг. 12, поз. 27, курсор).

Благодаря системе, дважды на протяжении месяца была предупреждена возможность возникновения крупного пожара на установке из-за пропуска торцового уплотнения одного и того же насоса.

Быстрый тренд вибропараметров насоса: виброускорения совместно с виброскоростью и/или виброперемещением и большие значения вибропараметров, превышающие аварийный уровень надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегатов из-за гидроудара в насосе.

11. Торцовое уплотнение важнейший узел насоса, который отделяет внутренние полости, заполненные нефтепродуктами от окружающей среды. Поэтому любые ремонты насоса (текущий, средний, капитальный) сопровождаются заменой торцового уплотнения (ТУ). Отказы ТУ возникают не только из-за некачественного монтажа, попадания твердых частиц, но и вследствие высоких уровней вибрации насосного агрегата: виброперемещения двигателя (фиг. 4, поз. 7, 8) и насоса (фиг. 12, поз. 27), виброускорения насоса (фиг. 7, поз. 23, 24) и двигателя (фиг. 8, поз. 25, 26), виброскорости насоса (фиг. 11, поз. 20, 22) и двигателя (фиг. 13, поз. 28, 29), как при малых, так и при больших скоростях роста вибрации.

Останов агрегата при высоких уровнях вибропараметров или высоких скоростях роста трендов виброускорения, виброскорости, виброперемещения подшипников насоса или двигателя позволяет предупредить не менее 70% отказов торцовых уплотнений насосов.

12. При включении агрегата Н-7 (фиг. 14, абсцисса 20 часов) был зафиксирован недопустимо высокий уровень виброскорости > 14,1 мм/с и агрегат выключили. Через трое суток (абсцисса 65 ч.) его вновь запустили в работу и все вибропараметры превысили аварийные пороги, о чем система предупредила персонал. Персонал игнорировал предупреждение, эксплуатация агрегата продолжалась. На 96 часу начался быстрый тренд вибропараметров со скоростями А-S м/c2/час, V-9 мм/с/час, S-21 мкм/час, о чем система немедленно предупредила персонал, который вновь проигнорировал предупреждение. Через два часа вибропараметры достигли предельных величин, агрегат проработал еще час и был аварийно остановлен по причине среза вала насоса. Только чудо спасло установку от пожара. Анализ причин показал, что было ослаблено крепление насоса, произошла расцентровка, рост вибрации, как положительная обратная связь, усилил процессы ослабления крепления и расцентровки большие динамические перегрузки привели к срезу вала насоса.

13. Аналогично протекают процессы, которые приводят к срезу вала двигателя (фиг. 4, 13) при измерении вибрации на подшипнике двигателя.

Быстрый тренд вибропараметров: виброскорости совместно с виброперемещением и/или виброускорением и большие значения вибропараметров, превышающие аварийный уровень надежная совокупность диагностических признаков для предупреждения аварий агрегатов из-за среза вала насоса или двигателя.

Представленные тренды (фиг. 1-14) наглядно показывают своевременность и надежность выявления дефектов элементов эксплуатируемых центробежных насосных агрегатов по предлагаемой в изобретении табличной зависимости, которая реализована в автоматической экспертной системе компьютерного мониторинга КОМПАКС, обеспечивающей предупреждение аварий, сохранение ремонтопригодности и полное использование ресурса диагностируемого оборудования.

Таким образом, предложенный способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата обеспечивает своевременное предупреждение аварий и взрывопожароопасных ситуаций при эксплуатации агрегатов, путем сокращения трудоемкости измерения, построения трендов изменения вибропараметров и определения по ним дефектов конкретных элементов конструкции агрегатов. 12 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса путем измерения вибропараметров с последующим построением трендов их изменения по времени и оценки по ним технического состояния агрегата, отличающийся тем, что вибрацию измеряют в процессе эксплуатации агрегата одновременно по совокупности входящих в него элементов, роторов насоса и двигателя, опорных подшипниковых узлов, соединительной муфты, всасывающего и нагнетательного трубопроводов и фундамента, к которому крепится агрегат, тренды строят с помощью системы компьютерного мониторинга по вибрации в отдельных частотных полосах, например, высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной, соответствующих виброускорению, виброскорости и виброперемещению элементов агрегата, определяют по ним одновременно значения указанных вибропараметров и скорости их изменения, выделяют быстрый, медленный и знакопеременный тренды, соответствующие процессам быстрой и медленной деградации технического состояния разных узлов агрегата, используют упомянутые параметры и тренды в качестве диагностических признаков, соответствующих совокупности входящих в агрегат элементов, обучают предварительно систему компьютерного мониторинга, вводя в нее пороговые значения и комбинации диагностических признаков указанной совокупности, а оценку технического состояния агрегата и его элементов производят комплексно по табличной зависимости путем сравнения текущих и пороговых значений совокупности диагностических признаков и их комбинаций упомянутой совокупности входящих в агрегат элементов, предупреждают персонал о недопустимом состоянии агрегата визуальной сигнализацией и посредством речевого предупреждения через громкоговоритель, при этом табличную зависимость состояния элементов агрегата от значений диагностических признаков строят предварительно эмпирическим путем в виде базы знаний, содержащей пороговые значения признаков и их комбинаций, обусловленные причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru