RU2557676C1 - Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах - Google Patents
Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2557676C1 RU2557676C1 RU2014111853/28A RU2014111853A RU2557676C1 RU 2557676 C1 RU2557676 C1 RU 2557676C1 RU 2014111853/28 A RU2014111853/28 A RU 2014111853/28A RU 2014111853 A RU2014111853 A RU 2014111853A RU 2557676 C1 RU2557676 C1 RU 2557676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- units
- vibration
- amplitude
- new
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам вибрационной диагностики, и может быть использовано для мониторинга технического состояния агрегатов гидравлических систем в автоматических системах контроля. При реализации способа до начала анализа тестируемых объектов гидропривода определяют характер вибрационных сигналов, снимаемых с исправных агрегатов, в качестве которых брались новые и прошедшие ремонт, и составляется база данных по типам и маркам агрегатов (N новых и М прошедших ремонт). Для этого с помощью датчиков, закрепляемых на корпусе диагностируемого объекта, регистрируется и обрабатывается амплитудно-частотный спектр объекта при его работе в номинальном режиме. Амплитуда сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата будет вычисляться с учетом амплитуд новых и отремонтированных агрегатов на малом участке частоты и их числа соответственно. Таким образом, в базе данных по спектрам исправных машин формируется амплитудно-частотный спектр идеального агрегата определенной марки, а также определяются зоны вибрационного контроля, соответствующие различным состояниям агрегатов. При тестировании производят сравнение измеренного спектра обследуемого объекта и идеального агрегата и делают вывод о наличии или отсутствии дефектов. Технический результат заключается в расширении области диагностирования, возможности диагностики агрегатов в закрытом корпусе без доступа к отдельным механизмам, повышении точности при определении вида неисправности. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам вибрационной диагностики и может быть использовано для мониторинга технического состояния агрегатов гидравлических систем в автоматических системах контроля.
В области диагностики технического состояния машин посредством анализа вибрационного сигнала существует проблема с определением сигнала вибрации, который можно считать сигналом идеальной машины, так как даже исправные машины и агрегаты имеют заводские или возникающие в процессе ремонта дефекты, которые в процессе работы будут проявляться в искажении определенных частей спектра за счет роста, либо уменьшения мощности и интенсивности появившихся воздействий. Именно сигнал идеальной машины будет считаться эталоном, с которым впоследствии сравнивают тестируемые образцы, и его выбор определяет точность и достоверность диагностики.
Известен способ оценки технического состояния механизмов по авторскому свидетельству №506777 от 19.06.72, МКИ G01M 13/02 опубл. в бюллетень №10 15.03.76, заключающийся в том, что измеряют амплитуды составляющих спектра вибраций, преобразуют значения, пропорциональные величинам соответствующих погрешностей и сравнивают полученные амплитуды с допустимыми.
Недостатки: ограниченность применения способа, так как он используется для оценки технического состояния преимущественно механизмов с зубчатыми передачами, не учитывает изменение параметров от свойств вибродиагностирующего канала, в частности от нелинейности его амплитудно-фазовой характеристики и амплитуды возбуждающего воздействия, пропорциональной степени износа механизмов, узлов, погрешности измерений.
Известен способ вибродиагностики машин по патенту RU №2314508 С1 от 10.10.06, МПК G01M 15/00; G01M 7/02 опубл. 10.01.08, заключающийся в измерении параметров виброакустического сигнала, выделении составляющих, соответствующих дефектам и неисправностям, корректировании их с помощью функции коррекции и сравнения полученных значений и составляющих виброакустического сигнала с допустимыми величинами.
Недостатки: необходимость нахождения корректирующей функции амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик по сигналам, получаемым с двух или более акселерометров, размещенных на корпусе объекта; способ неприменим для диагностики агрегатов, выполненных в едином закрытом корпусе, так при его реализации необходимо использовать два и более датчика вибрации таким образом, чтобы получать от них различные сигналы вибраций элементов агрегата.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вибродиагностики технического состояния механизма, указанный в заявке на изобретение RU №93032630 А от 21.06.93, опубл. 10.08.96, МПК G01M 7/00, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра, по измеренным последовательностям вибропараметра определяют аппроксимирующую функцию и оценивают с учетом ее состояние механизма.
Недостатки: нет указания на конкретный вид неисправности агрегата; для построения аппроксимирующей функции и прогнозирования развития дефекта необходимо снимать вибропараметры механизма несколько раз на интервале наблюдения, что требует значительных затрат времени для реализации предлагаемого способа.
Технический результат: расширение области диагностирования за счет применения способа на агрегатах гидравлических систем, возможность проведения диагностирования агрегатов, выполненных в закрытом корпусе, без доступа к отдельным механизмам, повышение точности при определении вида неисправности, сокращение времени для проведения диагностирования.
Технический результат для способа вибродиагностики агрегатов гидравлических систем объемного типа, заключающийся в регистрации снимаемых сигналов вибрации корпусов агрегатов гидравлических систем и выделении амплитудно-частотных характеристик (АЧХ), достигается за счет того, что получаемый амплитудно-частотный спектр от вибродатчика сравнивается с сигналом идеального агрегата, который строится из множества исправных агрегатов, в качестве которых используются новые и прошедшие ремонт, и по отличию спектров тестируемых агрегатов от спектров идеальных судят о текущем техническом состоянии, указывается появление некоторых типов дефектов, причем амплитуду сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата вычисляют по формуле:
где Аэт(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации корпуса эталонного агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔАiнов(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации i-того нового агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔAjотрем(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации j-того отремонтированного агрегата на малом участке частоты Δω;
N, М - количество новых и отремонтированных агрегатов соответственно, сигналы вибрации корпуса которых регистрировались.
Сущность способа поясняется рисунками, на которых изображено:
фиг.1 - общий вид кривых для оценки технического состояния на основе измерения скорости корпуса при вибродиагностике;
фиг.2 - семейство частотных характеристик неисправного аксиально-поршневого насоса НПА-90 (появление эффекта сухого трения в трибологической паре «подпятник поршня - наклонная шайба»), полученных экспериментально;
фиг.3 - структурная схема устройства для диагностики объектов гидравлических систем.
Сущность способа.
При реализации способа до начала анализа тестируемых объектов гидропривода определяют характер вибрационных сигналов, снимаемых с исправных агрегатов, в качестве которых брались новые и прошедшие ремонт, и составляется база данных по типам и маркам агрегатов.
Для этого на корпус диагностируемого объекта закрепляют трехкоординатные датчики вибрации и регистрируют аналоговые сигналы вибрации корпуса объекта при его работе в номинальном режиме. Сигналы вибрации в вертикальном, горизонтальном и осевом направлениях обрабатываются в аналого-цифровом преобразователе, и после преобразования цифровой код передается в процессор, где происходит его фильтрация при помощи полосных фильтров, отсеивание кратных частот (2n, 3n и т.д.), а также прореживание и сглаживание сигнала методом скользящей средней. После этих действий проводится преобразование Фурье и строится амплитудно-частотный спектр сигнала вибрации корпуса. Полученный спектр имеет симметричную форму, из него выделяют половину амплитудного спектра, так как оставшаяся часть новой информации не несет. Из трех спектров в трех плоскостях берется обычно один, наиболее информативный, так как оставшиеся два новой информации об агрегате не содержат, дублируя характер вибраций агрегата.
Таким образом регистрируют амплитудно-частотные спектры исправных агрегатов. В базе данных в качестве амплитудно-частотного спектра идеального агрегата будет браться усредненный спектр, получаемый с исправных агрегатов (N новых и М прошедших ремонт). Амплитуда сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата будет вычисляться по следующей формуле:
где Аэт(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины виирации корпуса эталонного агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔAiнов(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации i-того нового агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔAjотрем(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации j-того отремонтированного агрегата на малом участке частоты Δω;
N, М - количество новых и отремонтированных агрегатов соответственно, сигналы вибрации корпуса которых регистрировались.
Таким образом в базе данных по спектрам исправных машин формируется амплитудно-частотный спектр идеального агрегата определенной марки, а также определяются зоны вибрационного контроля, соответствующие различным состояниям агрегатов, как изображено на фиг.1.
Зона А - В эту зону попадают, как правило, новые машины, введенные в эксплуатацию.
Зона В - Машины, пригодные для эксплуатации без ограничения сроков.
Зона С - Машины, непригодные для длительной непрерывной эксплуатации. Данные машины могут функционировать ограниченное время до момента проведения ремонта.
Зона D - Уровень вибрации достаточно большой, чтобы вызвать повреждение машины.
Следует отметить, что для оценки вибрации агрегата в качестве измеряемой величины может быть использована одна из следующих:
- виброперемещение;
- виброскорость;
- виброускорение.
Реализуемость предлагаемого способа была проверена в ходе эксперимента. Полученные в результате обработки амплитудно-частотные спектры вибрации корпуса аксиально-поршневого гидравлического насоса НПА-90 представлены на фиг.2. В ходе эксперимента изменялись условия работы аксиально-поршневого насоса, а именно изменялся коэффициент трения в паре трения «подпятник поршня - наклонная шайба», что приводило к появлению эффекта сухого трения. При этом происходило изменение амплитуды виброскорости на частотах второй и третьей гармоники, которое свидетельствовало о неисправности. Увеличение амплитуды виброскорости происходит при увеличении коэффициента трения.
При работе агрегатов гидравлических систем возбуждается сложный спектр вибраций в частотах от нуля до бесконечности. Возникающие в процессе работы агрегатов дефекты проявляются в искажениях определенных частей спектра за счет роста либо уменьшения мощности и интенсивности появившихся воздействий. То есть определенным типам неисправностей агрегатов гидравлической системы соответствуют характерные только для этой неисправности частотные спектры. Например, используя предлагаемый способ при диагностировании аксиально-поршневых гидравлических моторов (насосов), возможно выявить следующие неисправности:
- увеличение зазора в прецизионной паре трения «поршень-стенки цилиндра»;
- появление зазоров в шлицевом (зубчатом) соединении между валом мотора (насоса) и обоймой цилиндра;
- повышенный износ в трибологической паре «подпятник поршня -наклонная шайба»;
- появление эффекта сухого трения в соприкасающихся элементах мотора (насоса).
Также данный способ диагностирования объектов гидропривода позволяет регистрировать возникновение кавитации при работе гидравлического мотора (насоса).
Таким же образом регистрируются амплитудно-частотные спектры вибраций корпусов заведомо неисправных агрегатов и заносятся также в базу данных. При тестировании сигналы вибраций агрегатов в режиме реального времени обрабатываются по указанному выше алгоритму, сравниваются с имеющимися в базе, оценивается их текущее техническое состояние.
Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого изображена на чертеже, представленном на фиг.3. Устройство содержит датчик виброскоростей, закрепленный на корпусе агрегата гидросистемы в наиболее информативной точке для определения вибрационных характеристик. Сигнал от датчика по измерительному каналу, обеспечивающему по скорости передачи данных работу системы в реальном времени, поступает в информационно-измерительную систему (ИИС) для регистрации и обработки параметров вибраций. Одновременно в ИИС поступает сигнал с датчика, регистрирующего частоту вращения вала гидравлической машины. Процесс диагностики в ИИС начинается с преобразования аналогового сигнала в цифровой в аналого-цифровом преобразователе 1 и передачей его в процессор, где происходит его фильтрация в блок фильтрации 2 и обработка в специализированном программном продукте, выполняющем отсеивание кратных частот в блоке 3, прореживание, сглаживание сигнала в блоке 4 и быстрое преобразование Фурье в блоке. Из базы данных берутся амплитудно-частотные характеристики идеальных объектов гидравлической системы данного типа. Оценка технического состояния агрегатов гидросистем производится путем сравнения текущих вибрационных характеристик с идеальными в логическом блоке 6. В случае их совпадения в пределах установленных зон, указанных на фиг.1, выдается сообщение о техническом состоянии объекта. Дефекты агрегатов, связанные с износом, с дефектами монтажа и сборки, с дисбалансом движущихся частей, с неблагоприятными режимами работы и т.д. определяются по изменениям вибрационных характеристик и показателей режима работы. В случае если частотные спектры объекта имеют признаки какой-либо неисправности - выдается сообщение об этом дефекте объекта. Однако для этого база данных должна содержать также вибрационные спектры неисправных агрегатов. При анализе спектров необходимо учесть, что сравнение можно проводить только с данными, полученными в идентичных условиях и при идентичных параметрах анализа.
Такая система регистрации и обработки динамических процессов может выполнять следующие функции:
- измерение, расчет и отображение оперативной информации;
- измерение, расчет и отображение прогнозируемой информации и выдача рекомендаций;
- сигнализация (оптическая, акустическая) о неисправном техническом состоянии или аварийном режиме работы агрегата;
- контроль и управление системами и агрегатами гидравлической системы и режимом их работы.
Использование заявляемого способа вибродиагностики агрегатов гидравлических систем позволит достичь расширения области диагностирования за счет применения способа на агрегатах гидравлических систем, возможности проведения диагностирования агрегатов, выполненных в закрытом корпусе, без доступа к отдельным механизмам, повышения точности при определении вида неисправности, сокращения времени на проведение диагностики агрегатов.
Claims (1)
- Способ диагностирования агрегатов гидравлических систем объемного типа, заключающийся в регистрации снимаемых сигналов вибрации корпусов агрегатов гидравлических систем и выделении амплитудно-частотных характеристик, отличающийся тем, что получаемый амплитудно-частотный спектр от вибродатчика сравнивается с сигналом идеального агрегата, который строится из множества исправных агрегатов, в качестве которых используются новые и прошедшие ремонт, и по отличию спектров тестируемых агрегатов от спектров идеальных судят о текущем техническом состоянии, указывается появление некоторых типов дефектов, причем амплитуду сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата вычисляют по формуле:
где Аэт(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации корпуса эталонного агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔАiнов(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации i-того нового агрегата на малом участке частоты Δω;
ΔAjотрем(Δω) - амплитудное значение измеряемой величины вибрации j-того отремонтированного агрегата на малом участке частоты Δω;
N, М - количество новых и отремонтированных агрегатов соответственно, сигналы вибрации корпуса которых регистрировались.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111853/28A RU2557676C1 (ru) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014111853/28A RU2557676C1 (ru) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2557676C1 true RU2557676C1 (ru) | 2015-07-27 |
Family
ID=53762471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014111853/28A RU2557676C1 (ru) | 2014-03-27 | 2014-03-27 | Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2557676C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799489C1 (ru) * | 2022-09-08 | 2023-07-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ определения технического состояния электрических и гидравлических приводов |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2049320C1 (ru) * | 1993-06-21 | 1995-11-27 | Владимир Васильевич Савченко | Способ вибродиагностики технического состояния механизма |
| RU2153660C1 (ru) * | 1999-06-23 | 2000-07-27 | Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" | Способ и устройство вибродиагностики роторных механизмов |
| RU2200942C2 (ru) * | 2001-03-19 | 2003-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Способ виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин и устройство для его реализации |
| RU2314508C1 (ru) * | 2006-10-10 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Способ вибродиагностики машин |
| RU2444039C1 (ru) * | 2010-08-25 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Способ и устройство диагностики технологического устройства с использованием сигнала датчика технологического параметра |
| RU2484442C1 (ru) * | 2011-11-22 | 2013-06-10 | Александр Владимирович Иванов | Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель |
-
2014
- 2014-03-27 RU RU2014111853/28A patent/RU2557676C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2049320C1 (ru) * | 1993-06-21 | 1995-11-27 | Владимир Васильевич Савченко | Способ вибродиагностики технического состояния механизма |
| RU2153660C1 (ru) * | 1999-06-23 | 2000-07-27 | Государственное унитарное предприятие Центр внедрения новой техники и технологий "Транспорт" | Способ и устройство вибродиагностики роторных механизмов |
| RU2200942C2 (ru) * | 2001-03-19 | 2003-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" | Способ виброакустической диагностики межвальных подшипников качения двухвальных турбомашин и устройство для его реализации |
| RU2314508C1 (ru) * | 2006-10-10 | 2008-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Способ вибродиагностики машин |
| RU2444039C1 (ru) * | 2010-08-25 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Способ и устройство диагностики технологического устройства с использованием сигнала датчика технологического параметра |
| RU2484442C1 (ru) * | 2011-11-22 | 2013-06-10 | Александр Владимирович Иванов | Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и носитель |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2799489C1 (ru) * | 2022-09-08 | 2023-07-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" | Способ определения технического состояния электрических и гидравлических приводов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5460160B2 (ja) | 設備機器の診断装置 | |
| Wang et al. | Autoregressive model-based gear shaft fault diagnosis using the Kolmogorov–Smirnov test | |
| JP5740208B2 (ja) | 軸受診断方法及びシステム | |
| US8214160B2 (en) | State detection device, state detection method, state detection program, and information recording medium | |
| JP2001304954A (ja) | 故障診断方法及びその装置 | |
| JP6714806B2 (ja) | 状態監視装置及び状態監視方法 | |
| JP2017219469A (ja) | 状態監視装置及び状態監視方法 | |
| KR20110009615A (ko) | 데이터 수집장치 및 상기 데이터 수집장치를 구비한 설비기기의 진단장치 | |
| CN110174281B (zh) | 一种机电设备故障诊断方法及*** | |
| Rodriguez-Donate et al. | Wavelet-based general methodology for multiple fault detection on induction motors at the startup vibration transient | |
| KR101498527B1 (ko) | 진동 주파수 분석 프로그램에 의한 발전소 회전설비상태 진단 시스템 | |
| WO2014123443A1 (ru) | Способ вибрационной диагностики и прогнозирования внезапного отказа двигателя и устройство | |
| US20230152792A1 (en) | System for predictive operational analysis of a machinery component | |
| RU2551447C1 (ru) | Способ вибрационной диагностики технического состояния подшипниковой опоры ротора двухвального газотурбинного двигателя | |
| KR102545672B1 (ko) | 기계고장 진단 방법 및 장치 | |
| JP5476413B2 (ja) | 回転機械の健全性診断方法 | |
| KR100749667B1 (ko) | 크랭크축 속도 변화를 이용한 엔진 상태진단 시스템 및 그방법 | |
| RU2557676C1 (ru) | Способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах | |
| JP2006189333A (ja) | 軸受の異常診断装置 | |
| RU2644646C1 (ru) | Способ диагностики технического состояния роторного оборудования | |
| RU2730109C1 (ru) | Способ мониторинга вибрации щеточно-коллекторных узлов электродвигателей постоянного тока | |
| RU2684709C1 (ru) | Способ акустико-эмиссионной диагностики динамического промышленного оборудования | |
| RU2444039C1 (ru) | Способ и устройство диагностики технологического устройства с использованием сигнала датчика технологического параметра | |
| Alekseev et al. | Data measurement system of compressor units defect diagnosis by vibration value | |
| Wescoat et al. | A Proposed Method for Generating Lifetime Failure Data for Manufacturing Equipment: Validation With Bearings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170328 |