RU2766130C1 - Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала - Google Patents
Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2766130C1 RU2766130C1 RU2020127849A RU2020127849A RU2766130C1 RU 2766130 C1 RU2766130 C1 RU 2766130C1 RU 2020127849 A RU2020127849 A RU 2020127849A RU 2020127849 A RU2020127849 A RU 2020127849A RU 2766130 C1 RU2766130 C1 RU 2766130C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- sequence
- bearings
- diagnostics
- values
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/04—Bearings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики состояния подшипников роторного оборудования, примерами которого являются редукторы, турбины, двигатели и генераторы. Заявлен способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе регистрации микровариаций вращения вала с помощью установки на валу контролируемого изделия датчика частоты вращения (ДЧВ), генерирующего в моменты времени ti импульсы стандартной формы при значениях угла вала ϕ=(360/N)i, где N - число импульсов на полном обороте вала, i=1, 2, 3, … - номер импульса, получении последовательности межимпульсных интервалов {Ti}, где Ti=ti+1-ti, оценке вариабельности Ti с помощью нахождения среднеквадратичного отклонения σ значений Ti от среднего значения 
. Причем производят фильтрацию последовательности {Ti}, для отфильтрованной последовательности 
находят среднеквадратичное отклонение σ значений 
от среднего значения 
и, если зафиксированное σ выше определенной величины, то делают заключение о наличии дефекта подшипников у контролируемого изделия. Технический результат - повышения чувствительности диагностики. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики состояния подшипников роторного оборудования, примерами которого являются редукторы, турбины, двигатели и генераторы.
Неразрушающая диагностика для такого рода изделий обычно выполняется на основе регистрации и последующего анализа сигналов, получаемых с виброакустического датчика или с датчика частоты вращения (ДЧВ) вала, установленных на контролируемом оборудовании. В результате анализа регистрируемых сигналов выявляются информативные признаки дефектов, позволяющие судить о состоянии исследуемого изделия.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ, базирующийся на оценивании вариабельности межимпульсных интервалов импульсной последовательности, получаемой от ДЧВ (Колоколов А.С., Любинский И.А. Способ диагностики механизмов, агрегатов и машин на основе оценки микровариаций вращения вала: Патент на изобретение №2626388 РФ; Зарег. 26.07.2017).
Для реализации этого способа на валу контролируемого изделия устанавливают ДЧВ, генерирующий при вращении вала импульсы при значениях угла ϕ=(360/N)i, где N - целое число, определяющее количество импульсов на обороте вала, i=1, 2, 3, … - номер импульса, в импульсной последовательности, генерируемой ДЧВ, производят измерение временных интервалов между импульсами последовательности. По результатам измерений находят среднеквадратичное отклонение межимпульсных интервалов от среднего значения и, если полученное значение σ выше определенного порога, то делают заключение о наличии дефекта у контролируемого изделия. Таким образом, величина σ является информативным признаком наличия дефекта. Недостатком рассмотренного способа является его весьма низкая чувствительность. Поскольку для исправного и дефектного подшипников относительное изменение величины σ составляет величину около 1,8.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности рассмотренного выше способа применительно к задаче диагностики подшипников за счет фильтрации последовательности межимпульсных интервалов в импульсной последовательности, регистрируемой с ДЧВ, и последующей оценке информативного параметра σ для отфильтрованной последовательности. Целью фильтрации является усиление в полученной последовательности межимпульсных интервалов высокочастотных микровариаций, связанных с дефектами в подшипниках и ослаблении микровариаций создаваемых другими элементами роторного оборудования, например, ротора, который при развитии его дисбаланса порождает сравнительно низкочастотные вариации межимпульсных интервалов.
Технический результат обеспечивается установкой на валу контролируемого изделия ДЧВ, генерирующего в моменты времени tt импульсы стандартной формы при значениях угла вала ϕ=(360/N)i, где N - число импульсов на полном обороте вала, i=1, 2, 3 …. - номер импульса, получении последовательности межимпульсных интервалов {Ti}, где Ti=ti+1-ti, оценке вариабельности Ti с помощью нахождения среднеквадратичного отклонения σ значений Ti от среднего значения 
; отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности диагностики производят фильтрацию последовательности p(i)={Ti), для отфильтрованной последовательности 
находят среднеквадратичное отклонение σ значений 
от среднего значения 
и, если зафиксированное σ выше определенной величины, то делают заключение о наличии дефекта подшипников у контролируемого изделия.
На фиг. 1 приведена блок схема, поясняющая процесс оценивания микровариаций вращения вала.
1 - ДЧВ вала, 2 - блок оценки моментов возникновения импульсов, создаваемых ДЧВ, 3 - блок построения последовательности межимпульсных интервалов, 4 - цифровой фильтр с конечной импульсной характеристикой, 5 - блок фильтрации последовательности интервалов, 6 - блок оценки среднего межимпульсного интервала и среднеквадратичного отклонения межимпульсного интервала а от среднего значения.
На фиг. 2 представлены четыре графика, представляющие вариации относительно среднего значения величин межимпульсных интервалов в исходной и отфильтрованной последовательностях p(i) и рф (i), для исправного и дефектного подшипников.
1 и 2 - вариации интервала в исходных последовательностях межимпульсных интервалов р(i) для исправного и дефектного подшипников, 3 и 4 - вариации интервала в отфильтрованных последовательностях межимпульсных интервалов рф(i) для исправного и дефектного подшипников.
Технический результат достигается выполнением следующей последовательности операций обработки сигнала s(t) с ДЧВ.
1. Находятся моменты времени ti (i=0, 1, 2, …) пересечения s(t) порогового уровня θ0 при ds/dt>0. В результате получается последовательность p0(i)={ti}. В случае оцифрованного сигнала s(kΔt), где k=0, 1, 2, …, Δt - интервал дискретизации, для обеспечения точности оценивания ti следует использовать линейную интерполяцию s(kΔt).
2. На основе последовательности p0(i) производят измерение межимпульсных интервалов Ti=ti+1-ti и формируется последовательность межимпульсных интервалов p(i)={Ti}.
3. Выполняется цифровая фильтрация последовательности p(i) фильтром с конечной импульсной характеристикой h(m), где m=0, 1, 2, …. Целью фильтрации является выявление в полученной последовательности p(i) межимпульсных интервалов сравнительно высокочастотных микровариаций, связанных с дефектами в подшипниках, и ослабление низкочастотных микровариаций, порождаемых другими элементами роторного оборудования, например, ротором при развитии его дисбаланса. Фиг. 2 поясняет результаты фильтрации. На ней графики 1 и 2 представляют вариации интервала в исходных последовательностях межимпульсных интервалов p(i) для исправного и дефектного подшипников, а 3 и 4 - вариации интервала в отфильтрованных последовательностях межимпульсных интервалов рф(i) для исправного и дефектного подшипников.
4. Для отфильтрованной последовательности рф(i) определяют средний межимпульсный интервал 
и среднеквадратичное отклонение σ ее интервалов 
от среднего значения 
.
5. При превышении величин σ определенного значения делается вывод о наличии дефекта в подшипнике.
Применение предлагаемого способа к реальной задаче диагностики роликовых подшипников на стенде при регистрации s(t) с помощью 16-разряного АЦП с частотой дискретизации 50 кГц, на примере применения индукционного ДЧВ с N=24 и трехточечного фильтра высоких частот с импульсной характеристикой h(1)=-0,25, h(2)=0,5, h(3)=-0,25 подтвердило его эффективность. Установлено, что при использовании фильтрации величина σ для подшипников с дефектами была примерно в 4,2 раза больше, чем у исправных подшипников, что свидетельствует о более чем двукратном повышении чувствительности предлагаемого способа по сравнению с его прототипом.
Таким образом, приведенные выше данные позволяют заключить, что предложенный способ может быть использован для повышения качества диагностики подшипников роторного оборудования, а также для мониторинга развития дефекта.
Claims (1)
- Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе регистрации микровариаций вращения вала с помощью установки на валу контролируемого изделия датчика частоты вращения (ДЧВ), генерирующего в моменты времени ti импульсы стандартной формы при значениях угла вала ϕ=(360/N)i, где N - число импульсов на полном обороте вала, i=1, 2, 3, … - номер импульса, получении последовательности межимпульсных интервалов {Ti}, где Ti=ti+1-ti оценке вариабельности Ti с помощью нахождения среднеквадратичного отклонения σ значений Ti от среднего значения; отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности диагностики производят фильтрацию последовательности {Ti}, для отфильтрованной последовательности
находят среднеквадратичное отклонение σ значений
от среднего значения
и, если зафиксированное σ выше определенной величины, то делают заключение о наличии дефекта подшипников у контролируемого изделия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127849A RU2766130C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020127849A RU2766130C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2766130C1 true RU2766130C1 (ru) | 2022-02-08 |
Family
ID=80214899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020127849A RU2766130C1 (ru) | 2020-08-20 | 2020-08-20 | Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2766130C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1174814A1 (ru) * | 1983-10-05 | 1985-08-23 | Kotov Andrej V | Устройство дл контрол состо ни подшипников качени |
| CN101047368A (zh) * | 2007-03-12 | 2007-10-03 | 北京航空航天大学 | 一种章动频率自动跟踪的高通数字滤波方法 |
| RU2438900C1 (ru) * | 2010-06-21 | 2012-01-10 | Наталья Евгеньевна Бельчук | Способ контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства |
| RU143182U1 (ru) * | 2013-11-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Устройство диагностирования подшипников качения |
| CN104931262A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | 一种与轮对轴承磨合机联用的轴承故障诊断装置及其诊断方法 |
| RU2626388C1 (ru) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ диагностики механизмов, агрегатов и машин на основе оценки микровариаций вращения вала |
-
2020
- 2020-08-20 RU RU2020127849A patent/RU2766130C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1174814A1 (ru) * | 1983-10-05 | 1985-08-23 | Kotov Andrej V | Устройство дл контрол состо ни подшипников качени |
| CN101047368A (zh) * | 2007-03-12 | 2007-10-03 | 北京航空航天大学 | 一种章动频率自动跟踪的高通数字滤波方法 |
| RU2438900C1 (ru) * | 2010-06-21 | 2012-01-10 | Наталья Евгеньевна Бельчук | Способ контроля подшипников буксовых узлов транспортного средства |
| RU143182U1 (ru) * | 2013-11-21 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс" (ФГБОУ ВПО "Госуниверситет - УНПК") | Устройство диагностирования подшипников качения |
| CN104931262A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-23 | 北京康拓红外技术股份有限公司 | 一种与轮对轴承磨合机联用的轴承故障诊断装置及其诊断方法 |
| RU2626388C1 (ru) * | 2016-06-21 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Способ диагностики механизмов, агрегатов и машин на основе оценки микровариаций вращения вала |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shibata et al. | Fault diagnosis of rotating machinery through visualisation of sound signals | |
| US8285498B2 (en) | Method for detection and automatic identification of damage to rolling bearings | |
| Andre et al. | Precision of the IAS monitoring system based on the elapsed time method in the spectral domain | |
| EP2199764B1 (en) | Timing analysis | |
| CN105067239B (zh) | 基于扫频激励振动的梁裂纹故障检测装置及方法 | |
| Bourdon et al. | Reconstruction of angular speed variations in the angular domain to diagnose and quantify taper roller bearing outer race fault | |
| WO1996005486A1 (en) | Method and apparatus for determining resonance information | |
| CN109716077A (zh) | 使用叶尖定时（btt）监测涡轮机转子叶片的方法和*** | |
| Rodriguez-Donate et al. | Wavelet-based general methodology for multiple fault detection on induction motors at the startup vibration transient | |
| Li et al. | A new statistical model for rolling element bearing fault signals based on alpha-stable distribution | |
| Bolaers et al. | Advanced detection of rolling bearing spalling from de-noising vibratory signals | |
| RU2626388C1 (ru) | Способ диагностики механизмов, агрегатов и машин на основе оценки микровариаций вращения вала | |
| RU2766130C1 (ru) | Способ диагностики подшипников роторного оборудования на основе оценки микровариаций вращения вала | |
| DK2630453T3 (en) | A method for monitoring a rotating member belonging to a mechanical transmission of a wind turbine | |
| Jiang et al. | Rolling bearing quality evaluation based on a morphological filter and a Kolmogorov complexity measure | |
| JP2004163250A (ja) | 超音波による配管劣化診断方法 | |
| CN108241021A (zh) | 一种滚动轴承检测方法及装置 | |
| CN114486252B (zh) | 一种矢量模极大值包络的滚动轴承故障诊断方法 | |
| CN108414217A (zh) | 齿轮箱噪音测试*** | |
| JPS6282350A (ja) | 超音波探傷装置 | |
| JP6283591B2 (ja) | 回転機械の自動振動診断装置 | |
| Ompusunggu et al. | Low-cost vibration sensor with low frequency resonance for condition monitoring of low speed bearings: a feasibility study | |
| Alicando et al. | Bearing Fault Detection of a Single-phase Induction Motor Using Acoustic and Vibration Analysis Through Hilbert-Huang Transform | |
| Bourdon et al. | Estimation of the size of a spall defect on a rolling bearing outer ring using Instantaneous Angular Speed measurements | |
| Sokolov et al. | Advanced Filtering Methods Application for Sensitivity Enhancement During AE Testing of Operating Structures |