CC BY
59
----------------------------------------- © Б.Л. Герике, П.Б. Герике,
2011
УДК 53.083(430.1)
Б.Л. Герике, П.Б. Герике
ВИБРОДИАГНОСТИКА ОБОГАТИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Приведен анализ вибрационных процессов на примере обогатительного оборудования, эксплуатирующегося в угольной промышленности Кузбасса. Доказано, что с применением современных методов вибрационной диагностики появляется возможность для своевременного обнаружения дефектов оборудования и прогнозирования технического состояния узлов и механизмов, что явится предпосылкой для перехода на качественно новый вид системы технического обслуживания.
Ключевые слова: обогатительное оборудование, диагностика обогатительного оборудования, дефекты обогатительного оборудования, вибродиагностика обогатительного оборудования.
Обогатительное оборудование, эксплуатирующееся в Кузбассе, в настоящее время на очень значительный процент выработало свой ресурс и по большей части находится в недопустимом техническом состоянии. От технического состояния оборудования зависят не только экономические показатели, но и безопасность работы обслуживающего персонала. Поэтому, в соответствии с федеральным законом «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 № 116-93, все технические устройства, применяемые на опасном производственном объекте в процессе эксплуатации и выработавшие свой ресурс, в обязательном порядке подлежат процедуре экспертизы промышленной безопасности. Неотъемлемой составной частью проведения экспертизы является определение износа оборудования путем диагностирования его технического состояния.
Совершенствование системы технического обслуживания и ремонта и последующий переход к обслуживанию по фактическому техническому состоянию станет залогом безопасной и эффективной работы предприятий угольной промышленности.
Дефекты обогатительного оборудования разнообразны. Некоторые из них закладываются еще на стадии изготовления на заводе, другие проявляются после неквалифицированного
Рис. 1. Дисбаланс ротора электродвигателя грохота ГИСЛ
монтажа, третья группа дефектов - эксплуатационные, проявляющие себя уже в процессе работы оборудования. Среди наиболее часто встречающихся дефектов обогатительного оборудования необходимо выделить следующие:
- дисбаланс ротора электродвигателя;
- дефекты элементов соединительных муфт;
- расцентровка валопровода;
- ослабление посадки подшипников;
- разнообразные дефекты подшипников, нарушение их смаз-
ки;
- дефекты зубчатых передач в редукторах; нарушение жесткости системы.
Примеры диагностируемых дефектов различного обогатительного оборудования приведены на рис. 1-3.
Оценка технического состояния главных приводов осуществляется на основе анализа среднеквадратических значений параметров виброскорости и виброускорения амплитудно-частотной характеристики виброакустического сигнала в диапазоне частот 2-7 000 Гц [1].
Современный комплекс средств для проведения работ по вибродиагностике позволяет производить работы по оценке вибро-
сигнала не только методами спектрального анализа, но и рядом других подходов - анализ огибающей, эксцесс и метод
Рис. 2. Нарушение режима смазки подшипника электродвигателя щековой дробилки типа СМД
ударных импульсов являются весьма информативными и позволяют быстро получить достоверную информацию о состоянии подшипников качения.
Единого метода, который мог бы одинаково успешно использоваться в рамках экспресс-диагностики и при периодическом мониторинге не зависимо от вида оборудования, условий его эксплуатации и частоты вращения ротора, обладать достаточной помехозащищенностью и позволять идентифицировать вид дефекта на сегодняшний день не существует.
Зачастую при проведении анализа полученных данных появляется необходимость использования дополнительных априорных данных (частота вращения, конструктивные характеристики и т.д.). Если частота вращения может быть примерно определена, то, например геометрические размеры подшипника, как правило, неизвестны. Поэтому при построении диагностических критериев использование априорной информации должно быть сведено к минимуму. Также существенно затрудняют диагностику низкая частота вращения, знакопеременные ударные нагрузки, источники случайной высокочастотной вибрации, в связи с этим многие методы имеют ограничения на область применения. Таким образом, боль-
шинство методов имеет существенные ограничения и могут быть использованы лишь в незначительном количестве случаев (на определенной
ии
Рис. 3. Расцентровка электродвигателя конвейера с редуктором
стадии развития дефекта или на конкретном оборудовании). Поэтому для эффективной оценки текущего состояния сложных механических систем необходимо использовать одновременно несколько различных методов, на основании которых впоследствии могут быть рассчитаны диагностические критерии.
Виброакустический сигнал значительно превосходит другие виды сигналов о состоянии машины по представительности информации и скорости ее получения (например, сигналы о температуре масла, подшипников, потребляемой мощности и др.). Любые параметры вибрации или типы замеров, полученные на работающем агрегате, содержат диагностическую информацию, характеризующую состояние одновременно нескольких узлов машины. Поэтому при решении задачи оценки состояния отдельных узлов по параметрам вибрации необходимо исключать из рассмотрения составляющие иной природы. На сегодняшний день алгоритмы подобной фильтрации отсутствуют, поэтому при анализе виброаку-стических сигналов необходимо оценивать возможное влияние на характер и величину механических колебаний сил различной природы от различных источников (ротора электродвигателя, зубчатой передачи, муфты и т.д.) [2, 3].
Таким образом, для эффективного проведения диагностики сложных систем необходимо сформулировать некоторые основные требования.
1. Необходимо получить универсальную оценку технического состояния на основании комплексного использования различных параметров и критериев. При этом количество априорных данных должно быть сведено к минимуму, а влияние различных факторов, искажающих диагностическую информацию - устранено.
2. Разработать и применять для оценки состояния сложных систем математические модели диагностики в одномерном пространстве признаков [4]. При этом в рамках перехода к линеаризованной величине (единому диагностическому критерию) особенно важно оценить «разделяемость» первоначально используемых диагностических критериев.
3. На основании полученных данных создать адекватную модель, описывающую развитие дефекта, и математический аппарат, оценивающий с заданной точностью текущее состояние диагностируемого узла.
4. Осуществлять прогнозирование, оценивать остаточный ресурс и планировать оптимальным образом ремонтные мероприятия с учетом требований современного производства для различных форм организации технического обслуживания и ремонта на предприятии.
При системном использовании современных диагностических методов удается избежать серьезного повреждения машин и сократить эксплуатационные издержки на обслуживание вследствие того, что ремонтные работы проводятся только тогда, когда результаты измерений указывают на их необходимость.
Для построения достоверных прогностических моделей потребуется значительный объем статистической информации. Применение прогностических моделей позволит оценить исследуемую неисправность, а также спрогнозировать остаточный ресурс узла или агрегата и осуществлять эффективное планирование ремонтных работ, предупреждение возникновения аварийных отказов. Откроется инновационный путь к повышению эффективности управления техническим обслуживанием, оптимизации логистических издержек предприятия, безопасной эксплуатации производственного оборудования.
Таким образом, будут созданы все условия для перехода к качественно новой системе управления техническим обслуживанием и ремонтом.
1. Герике Б.Л. Мониторинг и диагностика технического состояния машинных агрегатов. - В 2-х ч.: Ч.1. Мониторинг технического состояния по параметрам вибрационных процессов. - Кемерово: Кузбасский государственный технический университет, 1999. - 189 с.
2. Попков В.И. Виброакустическая диагностика в судостроении./ В.И. Попков, Э.Л. Мышинский, О.И. Попков. 2-е изд., перераб. и доп.// Л.: Судостроение, 1989. - 280 с.
3. Мартынов В.И. Анализ вибрационных характеристик с использованием фазовых плоскостей./ Мартынов В.И., Иванов Д.Ю.// Сб. науч. докладов IV международной научно-технической конференции «Вибрационные машины и технологии»/ Курск. - 1999. - С. 189-191.
4. Сушко А.Е. Разработка математической модели оптимального технического обслуживания и ремонта промышленного оборудования // Науч. сессия МИФИ-2007: Сб.науч.тр. В 17 т. М.: МИФИД007. Т.2. С.153-154. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ ----------------------------------------------------------
Герике Б.Л. - доктор технических наук, профессор, ГУ Кузбасский государственный технический университет, [email protected]
Герике П.Б. - кандидат технических наук, доцент, ГУ Кузбасский государственный технический университет, [email protected]
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
