Сущность виброакустической диагностики. Постановка задачи диагностирования, алгоритм распознавания наземногобурового оборудования

Сущность виброакустической диагностики заключается в следующем. Работа механизмов сопровождается волновыми колебательными процессами, которые возникают из-за неуравновешенности и износа движущихся частей, взаимодействие структурных элементов, изменение нагрузки и т.д. Эти волновые колебательные процессы являются источниками вибраций и шума, которые несут полезную информацию.

Виброакустическая диагностика широко используется для оценки состояния роторного оборудования - турбоагрегатов, центробежных насосов и компрессоров, зубчатых передач, двигателей внутреннего сгорания, трубопроводов и запорной арматуры, строительных конструкций.

Виброакустическая диагностика НА включает контроль общего уровня виброакустических сигналов агрегата и их спектральный анализ. Контроль за общим уровнем позволяет проводить оценку общего технического состояния и индикацию его критического состояния для предотвращения аварийных ситуаций. Спектральный анализ позволяет уточнить место и характер возникшего дефекта.

Преимущества:

1) высокая информативность, простота преобразования в электрический сигнал;

2) возможность автоматизации этого процесса

Параметры, которыми характеризуется колебательный процесс: амплитуда, время, частота и фаза (рисунок 1).

Рисунок 1 – параметры колебательного процесса

Параметры, по которым можно вести диагностирование

Вибрационные сигналы можно измерять с помощью вибродатчиков, которые преобразуют вибрацию в электрический сигнал, с последующей их оценкой.(применяются акселерометры, пьезоэлектрические датчики.)

Избыточные динамические силы являются изначальной причиной любой вибрации, поэтому справедливо записать F(t)->H(t)->V

где F(t) — динамическая сила; H(t) - передаточная функция системы, формирующая силу и передающая ее на объект; V- вибрация.

Для поиска причин повышенной вибрации необходимо: найти источник вибрации; проанализировать передаточную функцию.

Постановка задачи и алгоритм:

При диагностировании Буровых установок, находящихся в рабочем состоянии и установленные на месте эксплуатации, выполняют следующие основные работы:

• ознакомление с технической эксплуатационной и ремонтной документацией буровой установки и ее анализ;

• внешний осмотр комплекса буровой установки, характеризую­щий визуально общее состояние металлоконструкций, механизмов, агрегатов, электро, гидро и пневмооборудования, проверку ком­плектности буровой установки;

• проверку состояния основных несущих элементов металлокон­струкций с применением методов неразрушающего контроля;

• проверку состояния электрооборудования, электроаппаратуры, приборов безопасности, гидро и пневмооборудования;

• отбор проб образцов (при необходимости) для химического анализа и проверки механических свойств несущих элементов метал­локонструкций.

Наряду с металлоконструкциями обследованию должны быть подвергнуты следующие основные объекты оборудования буровой установки:

• буровые лебедки, барабаны, валы, редукторы;• тормозные устройства • агрегаты талевой системы • талевые канаты;• муфты • цепные передачи • карданные валы;

• буровые роторы с трансмиссией;• комплекс дизель-гидравлического привода;

• дополнительные механизмы, обеспечивающие спускоподъемные операции

• буровые насосы;• приводы буровых установок • система пневмоуправления;

При диагностировании наземного бурового оборудования проводят измерения общего уровня вибрации и рассматривают виброспектры. в качестве измерительной аппаратуры используются вибродиагностические комлексы, состоящие из измерителя шума и вибрации, анализатора спектра и самописца.

Точки измерения преимущественно выбираются в местах передачи энергии вибрации на упругое основание или другие части системы. Измерения проводятся в трех взаимно перпендикулярных направлениях (X,Y,Z). Вибропреобразователи следует крепить в соответствии с рекоменда­циями предприятия изготовителя средств измерения вибрации. Жесткость крепления вибропреобразователя должна быть такой, чтобы основная частота собственных колебаний крепления была в 2-3 раза выше максимальной частоты колебаний, подлежащих измерению согласно ГОСТ 13731 - 68.

При определении причин колебаний любого машин­ного агрегата следует придерживаться схемы

19 Эксплуатация, ремонт и диагностирование насосного оборудования.

Для оценки состояния и прогнозирования остаточного ресурса насосного оборудования при наличии большого количества связанных между собой параметров, характеризующих эксплуатационные свойства, целесообразно применение многопараметровой метрической модели. В качестве диагностических параметров оборудования могут быть использованы изменения параметров гармонических составляющих спектра электромагнитного поля двигателя или соответствующие изменения параметров гармонических составляющих тока статора. Из параметров гармонических составляющих формируется признаковое пространство. Измеренные параметры р гармонических составляющих, соответствующих текущему состоянию оборудования, представляются векторами

(V1;. V2;…..; Vр).

Состояние оборудования в многомерном пространстве описывается результирующим вектором V, который представляет собой сумму векторов типа (3):

V =[А(т),В(п),С(1)], (4)

где А(т), В(п), С(1) - соответственно, параметры гармонических составляющих электромагнитного поля или тока статора. параметры. характеризующие эксплуатационные свойства, и структура связей между ними.

В соответствии с теорией распознавания образов, техническое состояние оборудования и остаточный ресурс идентифицируются как функции отклонения вектора текущего состояния от вектора эталонной модели V0 и расстояния до поверхности предельного состояния SП [4. 5].

Эксплуатация насосного оборудования производится в строгом соответствии с инструкцией по эксплуатации насоса и паспортом насоса, которые поставляются заводом изготовителем вместе с насосом. Наибольшее распространение получили погружные артезианские насосы с электродвигателями, которые устанавливаются ниже динамического уровня воды в скважине и артезианские насосы с вертикальным трансмиссионным валом и электродвигателем на поверхности земли. Последние применяются чаще на глубинном водопонижении.

Подробное описание подготовительных и монтажных работ, а также основных - данных по эксплуатации дается в паспорте насоса.

В качестве грузоподъемных средств при монтаже и демонтаже насосов используются краны различных марок в соответствии с их грузоподъемностью.

Насосный агрегат должен быть установлен в скважине ниже динамического уровня, на 3-5 м, с тем, чтобы верхний фланец насосного агрегата постоянно находился в воде, но не ниже 2,5-3 м от ее дна.

Устанавливать насос в рабочей части фильтра не рекомендуется, так как это может ускорить выход скважины из строя.

Технология ремонта и ТУ на ремонт должны предусматривать полное восстановление первоначальных заводских параметров скважинного агрегата.

Технология ремонта предусматривает следующие работы.

I. По насосу:

1)наружная очистка от грязи, эксплуатационной среды, парафина, солей;

2)разборка на специальном стеллаже с применением механи­ческого ключа для развинчивания корпуса и лебедки для извлечения пакета ступеней;

3)разборка пакета ступеней насоса и других сборочных еди­ниц;

4)мойка деталей;

5)дефектация деталей и подшипников на годные, подлежащие ремонту и подлежащие списанию;

6)ремонт деталей, признанных подлежащими ремонту;

7)замена забракованных деталей на новые или отремонтированные;

8)сборка, смазка и регулировка насоса;

9)испытание насоса в соответствии с ТУ на стенде, с целью подтверждения соответствия нормативно-технической документации его характеристики; перед испытанием насос подвергают обкатке на номинальном режиме в течение 2 ч; проверяют харак­теристику насоса при номинальном, максимальном и минимальном значении подачи;

10)проверка крепления насоса и его герметичности, пайка и лужение швов;

11)установка упаковочных крышек.