Контроль и мониторинг технического состояния центробежного насосного агрегата по спектральным параметрам вибрации

• Автор: Бойченко, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

НАИБОЛЕЕ УПОТРЕБИТЕЛЬНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Общие положения виброакустической диагностики машин
1.2 Анализ существующих методов виброакустической диагностики
1.3 Задачи исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Модель и алгоритм интегрально-спектрального преобразования виброакустических сигналов ограниченной длительности
2.2 Модель и алгоритмы автоматической идентификации
числа лопаток импеллера
2.3 Алгоритм автоматического спектрального распознавания частоты вращения вала при наличии широкополосных и сосредоточенных помех
2.4 Способ и алгоритм спектрального распознавания текущих частот дефектов в условиях износа и погрешностей изготовления ЦНА
2.5 Выводы
ГЛАВА 3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Постановка задачи
3.2 Разработка программно-аппаратных средств для проведения исследований
3.3 Разработка вибропреобразователя, места и способа его установки на ЦНА
3.4 Разработка процедуры выбора ортогональных диагностических признаков
3.5 Выводы
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ
СПЕКТРАЛЬНОЙ МАТРИЦЫ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
4.1 Постановка задачи
4.2 Оценка ошибки интегрально-спектрального преобразования
4.3 Оценка достоверности автоматического распознавания
ф числа лопаток импеллера
4.4 Оценка ошибки автоматического определения частоты вращения
4.5 Оценка достоверности распознавания
текущих частот дефектов подшипников
4.6 Определение нормативной базы интегральных диагностических признаков
4.7 Выводы
ГЛАВА 5 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И МОНИТОРИНГА
5.1 Постановка задачи
^ 5.2 Формирование пространства ортогональных диагностических признаков
5.3 Разработка экспертной системы
5.4 Разработка системы контроля и мониторинга ЦНА
5.5 Принципы построения СКМ
5.6 Выводы
ГЛАВА 6 ПРОМЫШЛЕННОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
6.1 Постановка задачи
6.2 Внедрение стационарных систем вибродиагностики КОМПАКС®
на предприятиях нефтехимического комплекса
* 6.3 Технико-экономические аспекты внедрения
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А...СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Актуальность работы. Эффективность современного
нефтеперерабатывающего производства во многом определяется системой эксплуатации и ремонта насосно-компрессорного оборудования. В настоящее время большинство предприятий применяют затратную систему плановопредупредительных ремонтов. При использовании этой системы предприятие несет прямые потери, связанные с проведением ремонтов, в которых нет необходимости, с частым ухудшением качества работы агрегата после ремонта, внезапными отказами оборудования в межремонтный период, приводящими к тяжелым материальным и экологическим последствиям.
Основными причинами аварий на предприятиях нефтехимического комплекса (НХК) являются: неудовлетворительное состояние оборудования; неудовлетворительное состояние технологической дисциплины; неудовлетворительные организация и проведение ремонтных, газоопасных, огневых работ.
Несмотря на достигнутую стабилизацию общего уровня аварийности состояние этих факторов опасности продолжает вызывать беспокойство.
Около 80% механического оборудования современных нефтехимических производств составляют центробежные насосные агрегаты (ЦНА). В связи с этим техническое состояние нефтехимической установки во многом определяется техническим состоянием ее насосного парка.
Для внедрения прогрессивной системы обслуживания оборудования по его техническому состоянию, защиты его от аварий необходимо использовать объективные средства его контроля и диагностики. В современных технических средствах диагностики используются различные методы: анализ временной реализации, трендов параметров, анализ спектра, кепстра, функций распределения, параметров вейвлет-преобразования и др. Несмотря на то, что спектральные методы хорошо изучены и находят наибольшее применение в практике вибродиагностики существует большой
Описанный выше алгоритм автоматического распознавания будет успешно работать при значениях Ътш <2Zmjn. При больших значениях Ътт появляется вероятность ошибочного выбора субгармоники реальной лопаточной частоты для расчета числа зубьев. Например, если реальное число зубьев 12, частота вращения - 50Гц (3000 об/мин), то суммарная мощность гармонического ряда лопаточной частоты (50*12 = 600Гц) будет всегда меньше чем мощность гармонического ряда ее субгармоники 300 Гц, т.к. последний включает в себя кроме всех гармоник реальной лопаточной частоты еще и дополнительные частотные составляющие, неизбежно присутствующие между основными лопаточными в виде шума. Таким образом, максимум суммарной мощности будет на частоте 300 Гц, что соответствует 6 лопаткам, т.е. не соответствует истине.
При 100% охвате диапазона числа лопаток {Ътт — 5 - Zmitx =12) существуют две пары значений X, в которых может присутствовать эта ошибка: 5-10, 6-12. Несмотря на то, что на практике не встретилось насосов с числом лопаток равным 10 предлагается рассмотреть общий случай работы алгоритма при возникновении противоречия в распознавании числа лопаток.
Для разрешения этого противоречия необходимо привлечь дополнительные сведения при построении алгоритма. Анализируя состав гармонического ряда при предположении, что лопаточная частота равна субгармонике реальной, можно отметить, что уровень четных гармоник (а это есть реальные лопаточные частоты) намного превышает уровень нечетных (шум). Таким образом, можно ввести новый параметр - Крг, определяемый по выражению:

= (2.14)

где Рге - суммарная мощность четных гармоник; РгО - суммарная мощность нечетных гармоник.