Вибродиагностика

Что такое вибрация и вибродиагностика?

Вибрация – такой вид механического движения, при котором каждая из точек тела совершает периодически повторяющееся перемещения вблизи некоторого относительно неподвижного тела. Вибрация происходит под действием сил возбуждения, имеющих различные причины. В роторных машинах силы возбуждения связаны прежде всего с процессом вращения валов.
Разработка эффективных систем безразборного кон­троля параметров технического состояния машин и механизмов в рабочих условиях представляет собой зада­чу исключительной значимости. Требования обеспечения комплексной безразборной оценки технического состояния машин и механизмов в рабочих условиях выдвигают на передний план именно методы виброакустической диагностики, как наиболее чувствительные к различным отклонениям параметров технического состояния от нормы. Виброакустическая диагностика машин и механизмов является самостоятельным научным направлением технической диагностики, которое возникло на стыке аку­стической динамики машин с теорией сигналов и с тео­рией распознавания образов. Предметом изучения виброакустической диагностики являются закономерности изменения процессов звукообразования в узлах объекта диагностирования при появлении неисправностей с целью разработки методов, определения параметров технического состояния объекта по косвенным признакам, а так­же принципов построения и организации использования средств виброакустического диагностирования.
Вибродиагностика решает задачи по выявлению причин повышенного уровня вибрации агрегатов и обнаружению скрытых дефектов конструкций. Другими словами, вибродиагностика – это метод неразрушающего контроля машин, механизмов, узлов и агрегатов.

Неразрушающий контроль

Неразрушающий контроль – это метод профессиональной дефектоскопии и диагностики без механического вмешательства в узлы и агрегаты. Позволяет выявить очаги возникновения неисправностей и отклонений от допустимого состояния узлов, агрегатов, сосудов и иных объектов.
Неразрушающий контроль используется для регулярной диагностики оборудования на опасных производственных объектах. Кроме того, эта форма контроля применятся в случаях, когда демонтаж и/или разборка агрегатов является трудоемким и дорогостоящим процессом. Неразрушающий контроль незаменим для проведения диагностики на действующем оборудовании.

К чему приводит вибрация?

Вибрация является одной из основных причин разрушения опорных узлов роторов, роторных машин и кинематически связанных с ней узлов и агрегатов.
Вибрация снижает комфорт рабочих мест, повышает уровень усталости, оказывает разрушительное влияние на организм человека.

Наиболее часто встречающиеся причины вибрации

Причин вибрации множество, наиболее встречающиеся из них:
дисбаланс;
эксцентриситет;
износ деталей машин;
скрытый дефект детали;
внутренние напряжения конструкции;
электромагнитные влияния;
воздействие иных внешних факторов.

Почему нужно своевременно проводить вибродиагностику?

К сожалению, к вибродиагностике часто обращаются только тогда, когда вибрация становится ощутимой и машина начинает разрушаться, что неизбежно ведёт к дорогостоящему ремонту и простою оборудования. Причём зачастую причину вибрации пытаются определить «на глаз», начинают экспериментировать с заменами узлов, что приводит к высоким трудозатратам на ремонт и не всегда даёт нужный результат.
Методы виброакустической диагностики позволяют не только выявить уже развившуюся неисправность и пред­отвратить катастрофические разрушения, но и обнару­жить развивающийся дефект на очень ранней стадии, что дает возможность прогнозировать аварийную ситуацию и обоснованно планировать сроки и объем ремонта обо­рудования.
Это позволяет:
предотвратить поломки машин и механизмов;
продлить ресурс машин и их фактическую наработку;
продлить межремонтные периоды;
определить неисправность агрегата;
сократить трудозатраты на ремонт.

Виды вибродиагностики

1. Непрерывная диагностика или вибромониторинг. Данный вид вибродиагностики используется для ответственных узлов и/или дорогостоящих машин. Мониторинг обеспечивает непрерывный контроль за состоянием машины и сигнализацию в случае превышения предельно допустимого уровня вибрации.
Непрерывная вибродиагностика позволяет:
построить график изменения уровня вибрации в зависимости от времени наработки;
спрогнозировать время остаточной наработки агрегата до планового ремонта;
избежать поломки агрегата из-за резкого возрастания вибрации.

2. Периодическая вибродиагностика. Применяется для диагностики машин, не требующих непрерывного виброконтроля. Периодическая вибродиагностика позволяет:
выявить причины повышенной вибрации, когда вибрации становится ощутимой, но еще не привела к поломке механизма;
оценить соответствие уровня вибрации установленным нормам;
определить возможность дальнейшей эксплуатации или способов модернизации «проблемных» агрегатов.

Как проводится вибродиагностика?

Вибродиагностика проводится специалистами с помощью приборов, которые позволяют достоверно определить характер и степень вибрации, а затем причины этих проявлений.

Виброакустическая диагностика эксплуатирующихся агрегатов

Виброакустическая диагностика, это мощный метод выявления скрытых дефектов работающих агрегатов. Если Вы хотите предупредить аварию дефектного агрегата, или не имеете желания ремонтировать еще годное оборудование, Вам необходимо знать его текущее техническое состояние. Мы скажем Вам о наличии, степени развития и скорости роста скрытых дефектов в агрегатах.
Многие руководители глубоко заблуждаются, предполагая, что опытный механик распознает все дефекты “на слух”. Опыт нашей работы показывает, что “на слух” распознается лишь незначительная часть дефектов. На рисунке 1 показаны подшипники с катастрофическими дефектами, снятые с эксплуатации по результатам вибродиагностических обследований, а не по указанию механиков, хотя некоторые из механиков имели более чем двадцатилетний опыт работы.

Однако цель применения вибродиагностических методов не в выявлении дефектов, показанных для примера на рисунке 1, а в предупреждении их развития до такой опасной стадии, в выявлении и устранении причин возникновения данных дефектов. Двенадцатилетний опыт работы наших специалистов по вибродиагностике нефтехимического оборудования позволяет с большой степенью достоверности выявлять дефекты на ранней стадии их развития, когда нет никакой угрозы работоспособности агрегата и угрозы распространения дефекта на смежные узлы.
Опыт работы показывает, что значительная часть дефектов привносится в агрегат при его ремонте. Часто после планового профилактического ремонта бездефектный агрегат становится дефектным. Для примера на рисунке 2 показан дефект роликового подшипника, полученный в результате нарушения технологии его монтажа. На беговой дорожке и теле качения видны зоны пластических деформаций. Данный дефект легко выявляется вибродиагностическими методами, что в немалой степени способствует повышению качества ремонтов и повышает ответственность ремонтного персонала за сделанную работу. Если не выявить вовремя данный дефект и не отслеживать его развитие, существует большая вероятность аварийного выхода агрегата из строя.

На предприятиях, эксплуатирующих неоднократно восстановленное оборудование, довольно типичной является ситуация, когда производятся повторяющиеся ремонты агрегата в течении короткого времени, а выявить причину его быстрого выхода из строя ремонтному персоналу не удается. В данном случае виброакустические методы позволяют быстро обнаружить и устранить такие дефекты, как перекос и пережатие подшипника, его прослабленное посадочное место, ослабление крепления роторов на валах, дебалансы вращающихся частей и т.п. дефекты.
Для примера на рисунке 4 показано наружное кольцо подшипника, неоднократно выходившего из строя из-за нарушения геометрии его посадочного места. Время работы в данном случае составляло около 7 дней.

Кроме выявления скрытых дефектов агрегатов, методы вибродиагностики позволяют оперативно и качественно проводить балансировки роторов в собственных подшипниках на месте эксплуатации агрегата без его демонтажа.

Такая балансировка является наименее трудоемкой и наиболее точной, т.к. учитывает эксцентриситеты цапф ротора и колец подшипников. А для крупногабаритных и тяжеловесных агрегатов, таких как дымососы, осевые и центробежные технологические вентиляторы, является единственно возможным способом устранения повышенного дебаланса.

Предлагаем следующие услуги по выявлению и устранению скрытых дефектов механического оборудования:

- проведение безразборной диагностики роторных машин, таких  как турбины, компрессоры, насосы, вентиляторы, с целью перевода их с системы планово-предупредительных ремонтов на эксплуатацию по фактическому техническому состоянию. Диагностика производится без остановки оборудования по параметрам вибрации. Выявляются дефекты подшипниковых узлов и зубчатых зацеплений, дисбалансы вращающихся частей, несоосности агрегатов, автоколебательные, резонансные режимы работы и т.п.;

- выявление и устранение причин повышенной вибрации агрегатов, в том числе путем проведения модального анализа, а также путем балансировки на месте эксплуатации в собственных подшипниках;

- разработка методик вибродиагностики применительно к имеющемуся оборудованию, а также консультации по организации служб вибродиагностики на Вашем предприятии и их комплектации виброизмерительной и вибродиагностической аппаратурой,  как  отечественного, так и импортного производства;

- обучение специалистов Вашего предприятия основам виброметрии и вибродиагностики машинного оборудования;

- поддерживается линия модемной связи для оперативного обмена данными и  консультации заводского персонала группы вибродиагностики по сложным вопросам связанным с постановкой диагноза;

Работы проводятся совместно с ведущими в области вибродиагностики отраслевыми и академическими институтами. Используется виброанализирующая аппаратура ведущих фирм: "Bruel & Kjaer" (Дания), "Bently Nevada" (США), "Piezotronics" (США) и др.
Работы могут иметь характер разовых (устранение вибраций), либо постоянных (диагностика в процессе эксплуатации).
При низких ценах на диагностическое обслуживание и высоких ценах на заводское оборудование стоит задуматься, что же дешевле,- ремонтировать, или диагностировать, продлевая пробег оборудования и предупреждая его аварии!

Ориентировочные цены на работы по вибродиагностике  заводского оборудования в процессе эксплуатации:

Работа включает проведение  периодических  виброобследований оборудования с фиксацией результатов в  банке  данных. Периодичность обследований определяется степенью развития и скоростью роста дефектов в агрегате, но не может быть реже 1 раза в 3 месяца.
Проведение анализа полученного вибросигнала на предмет выявления скрытых дефектов агрегатов, а также определение степени их развития и скорости роста. Анализ причин появления дефектов.
Составление актов с указанием обнаруженных дефектов, степени их опасности и рекомендаций по их устранению.
Участие в работах по устранению причин появления дефектов, в том числе балансировка роторов в собственных подшипниках. В рамках данной стоимости балансировке могут  подвергаться  не  более 15% диагностируемого оборудования.