Реферат: Техническая диагностика горных машин и оборудования

Раздел 5. Техническая диагностика

горных машин и оборудования

Развитие средств и методов технической диагностики применительно к условиям работы горношахтного обору­дования является важным фактором дальнейшего совер­шенствования процесса эксплуатации оборудования, обеспечивающего ее безопасность и возможность предуп­реждения аварийных режимов работы и внезапных отка­зов.

Диагностирование должно являться составной частью технического обслуживания и ремонта оборудования и должно обеспечивать его проведение по фактическому техническому состоянию при решении следующих основ­ных задач: определение вида технического состояния обо­рудования; поиск места дефекта; определение причин по­явления дефектов и выдача рекомендаций по их устране­нию; прогнозирование технического состояния оборудо­вания; контроль правильности действия эксплуатацион­ного персонала по эксплуатации оборудования; накопле­ние статистического материала для совершенствования технологии изготовления и режимов эксплуатации вновь создаваемых машин.

Наиболее эффективными методами диагностирова­ния являются виброакустический, пневмогидравлический, кинематический и электромагнитный (рис.47). Ди­агностические признаки, определяющие техническое со­стояние, вызываемые различного рода дефектами, следу­ет оценивать по следующим состояниям: структурному (геометрия, взаимосвязь деталей, состояние материала деталей); функциональному (эксплуатационные показа­тели и характеристики рабочего процесса и процесса ре­гулирования); вибрационному (совокупность колеба­тельных процессов).

Значительное число дефектов (до 60%) составляют прочностные дефекты, что объясняется сложностью и не­достаточным совершенством динамических расчетов, а также упрощенными представлениями о физике колеба­тельных процессов и вызываемых ими напряжениях.

Значительную роль в обнаружении подобных дефек­тов играет виброакустическая диагностика, так как возни­кающие при работе машины вибрации достаточно полно отражают относительное состояние детали или узла, по­зволяют судить о возникающих динамических нагрузках, а также обнаруживать причины дефектов и прогнозиро­вать техническое состояние (ТС) исследуемых элемен­тов.

^ 5. 1. Система диагностирования, диагностические признаки и методы диагностирования

Широкий диапазон условий и режимов эксплуатации горных машин, значительная вариация начального уров­ня качества как новых машин, так и полученных из капи­тального ремонта приводят к значительному, разбросу скорости потери работоспособности машины и достиже­ния предельного состояния.

Значение момента и характера изменения состояния, а также причины, вызвавшей данное изменение, позволя­ет предупредить отказ, принять правильное решение и провести профилактический ремонт. Знание же действи­тельного технического состояния и режима работы позво­ляет использовать технику наиболее эффективно. Для его определения необходимо, во-первых, установить, какие параметры и каким способом следует определить и, во-вторых, какими средствами необходимо провести данное исследование.

Таким образом, система диагностирования включает методы и средства определения действительного состоя­ния объекта, т.е. является системой контроля и одновре­менно основным задающим звеном процесса управления состоянием объекта. Средства и методы контроля должны быть удобны в эксплуатации, обеспечивать осуществле­ние контроля в минимальное время, проводить его без разборки машины и желательно без нарушения ее работы. Сами же объекты эксплуатации должны быть приспособ­лены для диагностического контроля, иметь встроенные датчики и приборы (мощности, давления, напряжения сети, температуры, вибрации, усилий, расхода воздуха и др.) или возможность периодически подключаться к кон­тролирующим устройствам.

Разработка системы диагностирования объекта вклю­чает ряд этапов (рис.48).





^ Рис.48 Этапы разработки системы диагностирования


На первом этапе определяются условия работоспо­собности, т.е. предельно допустимое состояние объекта при количественных и качественных изменениях пара­метров отдельных элементов объекта. Этот этап нераз­рывно связан со вторым - выбором критериев оценки степени работоспособности, а именно контролируемых параметров и допустимого диапазона их изменений. К ним относятся: допустимое снижение тягового усилия, начального распора секций крепи, загрязнение смазки, температура корпуса редуктора, давление в гидросистеме, виброскорости отдельных точек и др.

В общем техническое состояние объекта можно опре­делить, контролируя либо его параметры и характеристи­ки, либо оценивая качество выполняемых им функций. При этом параметр определяется как физическая или ма­тематическая величина, характери-зующая состояние элемента или объекта, а характеристика представляет со­бой зависимость одного параметра от другого или от вре­мени.

Кинематические, геометрические, статические и ди­намические, механические и молекулярные, тепловые, акустические, электрические и магнитные параметры представлены на таблице 44.

Процесс определения действительного состояния объекта должен осуществляться по обоснованной про­грамме и разработанным алгоритмам диагностирования.

Алгоритмы диагностирования разрабатываются на основе диагностических моделей, которые представляют собой аналитические описания или графоаналитиче­ские представления основных свойств технических объ­ектов как объектов диагностирования, выраженные в ви­де математических и физических законов, процессов, логических соотношений, диаграмм записываемых сиг­налов. Диагностическая модель предусматривает форму­лировку условий работоспособности и неработоспособ­ного состояния, наличие критериев оценки степени ра­ботоспособности и установление признаков и причин возникших неисправностей.

На основе диагностической модели разрабатываются алгоритмы диагностирования, представляющие совокуп­ность операций, выполняемых в определенной последо­вательности с целью решения конкретной диагностиче­ской задачи. Получаемые в результате измерений (запи­сей) средствами диагностики диагностические сигналы (признаки, параметры) могут быть разбиты на три груп­пы: повреждения, выходные параметры, косвенные при­знаки, которым потери соответствуют три метода диагно­стирования.

1. Контроль повреждений, которые приводят или мо­гут привести к отказу элемента или объекта в целом: деформация, износ, коррозия, усталостные напряжения, изменения физико-химических свойств и другие являют­ся диагностическими признаками, по которым можно сде­лать вывод о техническом состоянии.

Повреждения чаще всего являются первопричиной отказа, но контролировать их в полном объеме очень трудно. Поэтому диагностирование повреждений прово­дят лишь при установлении снижения работоспособности машины. Однако имеются объекты, требующие непре­рывного контроля повреждений по правилам безопасно­сти (силовые кабели) или регулярного контроля (канаты подъемных машин), а также элементы, определяющие работоспособность машин или системы в целом (гидрома­гистрали механизированных комплексов и др.).

Контроль выходных параметров (мощность, скоро­сть, усилие, крутящий момент). Эти параметры дают ответ о работоспособности объекта, но, как правило, не опреде­ляют место и вида повреждения. Поэтому при их отклонении от нормы или приближений к границе допустимого изменения приступают к контролю повреждения.

Контроль косвенных признаков (состояние смазки, температура элемента, давление в системе, вибрация, уровень шума, АЧХ, входное напряжение сети и др.). Контроль работоспособности изделия по косвенным при­знакам позволяет дать интегральную характеристику состояния объекта, предупредить развитие повреждения и своевременно произвести профилактические работы.

Преимуществом контроля косвенных признаков яв­ляется его проведение в процессе работы без остановки и разборки машины, но часто отыскание связи между кос­венным признаком и выходным параметром затрудняется из-за воздействия посторонних факторов, накладываю­щихся на косвенный признак.

Завершающим этапом системы диагностирования яв­ляется поиск и устранение повреждений, ведущих к сни­жению работоспособности объекта.


Таблица 44 Параметры диагностирования (физические)



^ Группа параметров

Параметры

Кинематические

Время, скорость ускорение, угловая скорость, угловое ус­корение, период, частота периодического процесса, фаза, объемный расход, плотность обьемного расхода, гради­ент скорости

Геометрические

Длина, площадь, плоский угол, телесный угол кривизны ли­нии, кривизна поверхности, момент сопротивления пло­ской фигуры, осевой и полярный момент инерции площа­ди плоской фигуры.

^ Статические и динамические

Масса, сила, импульс силы, количество движения, давле­ние, градиент давления, работа, энергия, объемная плот­ность, энергия, мощность, коэффициент трения, коэффи­циент сопротивления, коэффициент упругости, момент си­лы, момент инерции, расход, молекулярная скорость пото­ка, затухание.

^ Механические и молекулярные

Плотность, удельный объем, удельный вес, количество ве­щества, относительная молекулярная масса, молярная масса, молярный объем, коэффициент продольного растя­жения, модуль продольной упругости, коэффициент все­стороннего сжатия, твердость, ударная вязкость, динами­ческая вязкость, текучесть, кинематическая вязкость, ко­эффициент поверхностного натяжения, концентрация, ко­эффициент диффузии, функция распределения

Тепловые

Температура, количество теплоты, температурный гради­ент, тепловой поток, поверхностная плотность теплового потока, энтропия, теплоемкость (объемная и удельная), теплота фазового превращения, теплота сгорания топли­ва, коэффициент теплопроводности, коэффициент тепло­передачи, коэффициент температуропроводности, темпе­ратурные коэффициенты

Акустические

Звуковое давление, объемная скорость, звуковая энер­гия, плотность звуковой энергии, интенсивность звука, акустическое сопротивление, удельное акустическое со­противление, механическое сопротивление, интенсив­ность звука, высота звука, тембр звука, громкость звука, акустический коэффициент отражения, акустический коэф­фициент поглощения, акустическая проницаемость пере­городки, время реверберации

^ Электрические и магнитные

Электрический заряд, поверхностная плотность заряда, напряженность электрического поля, электрическое сме­щение, поток электрического смещения, потенциал, элект­рический момент диполя, емкость, поляризованность, диэ­лектрическая проницаемость, диэлектрическая восприим­чивость, сила тока, плотность тока, электрическое сопро­тивление, электрическая проводимость, удельное электри­ческое сопротивление, удельная проводимость, магнит­ная индукция, магнитный поток, напряженность магнитно­го поля, магнитный момент, магнитодвижущая сила, маг­нитное сопротивление, индуктивность, взаимная индук­тивность, намагниченность, магнитная проницаемость



5.2. Общая характеристика технических средств

ди­агностики. Анализ диагностического сигнала

Процесс технического диагностирования включает измерительные, контрольные и логические операции, вы­полняемые оператором и техническими средствами с целью определения действительного технического состо­яния объекта.

Схема процесса диагностики представлена на рис.49. Информация на объекте диагностики ОД поступает в пре­образователь информации ПИ, который выдает результа­ты оценки РО, используемые для принятия решения Р о необходимости выполнения профилактических работ или о возможности дальнейшего использования объекта. При этом можно использовать обратные связи Bi и Вг либо для уточнения информации, либо для управления объек­том диагностирования.




Рис.49 Схема процесса диагностирования технического состояния оборудования


Выполнение тех или иных функций в процессе диаг­ностирования и их распределение между оператором и техническими средствами обусловлено программой диаг­ностирования, состоящей из отдельных математических и логически связанных алгоритмов диагностирования.

Уровень автоматизации отдельных операций опреде­ляет сложность средств и систем диагностирования.

Решение задач технической диагностики, и в частно­сти применение тех или иных средств диагностики, необ­ходимо начинать в процессе проектирования объекта с выбора методов диагностирования и обеспечения возмож­ности их технической реализации. На этом этапе должны быть решены конструктивные вопросы, связанные со встроенными средствами диагностики и возможностью использования внешних средств.

В настоящее время в различных отраслях использу­ются многообразные технические средства, различающи­еся по принципу действия, выполнению и назначению.

По самым общим признакам все средства технической диагностики могут быть классифицированы следующим образом.

1. По способу воздействия на объект - активные и пассивные.

По принципу диагностирования - для проверки функционирования и оценки параметров или характеристик объектов.

По способу представления информации - дискрет­ные и аналоговые.

По степени автоматизации - ручные, полуавтома­тические и автоматические.

По характеру решаемых задач:

средства для определения работоспособности; сред­ства для определения работоспособности и обнаружения возникшей неисправности;

средства для определения работоспособности и про­гнозирования изменения состояния объекта;

средства для определения работоспособности, обна­ружения неисправности и прогнозирования изменения состояния.

Активные технические средства воздействуют на объ­ект каким-либо сигналом, вызывающим реакцию объек­та, используемую для оценки состояния.

Диагностирование, проводимое теми или иными тех­ническими средствами, может быть функциональным, осуществляемым во время работы машины при воздейст­вии рабочих нагрузок, и тестовым, при котором на объект подаются специальные воздействия и по реакции объекта судят о его техническом состоянии.

Весьма важную роль в эффективности диагностиро­вания играет правильность расшифровки диагностическо­го сигнала, его анализа, установления причин изменения регистрируемых показателей, параметров, характеристик по отношению к "эталону" и достоверность полученной информации.

Эталонные параметр или характеристику получают при их регистрации при номинальных показателях каче­ства объекта, и при последующем техническом диагности­ровании оценивают степень отклонения в допустимом ди­апазоне измерений.

Применяемые технические средства диагностирова­ния в зависимости от характера решаемых задач и приме­няемого принципа диагностирования могут выдавать "простые" и "сложные" сигналы. К простым будем отно­сить сигналы, информирующие об одном параметре.

Например, измерение давления в гидросистеме по­зволяет оценить работоспособность системы (крепи, на­сосной станции) и величину изменения его номинального уровня или отклонения к предельному состоянию. При падении давления нужно искать причину и место утечки, при его увеличении - либо местные пережимы или засор трубопровода, либо заклинивание поршня стойки или плунжера, выход из строя предохранительного клапана и ДР-

В некоторых случаях, особенно при анализе сигнала косвенных признаков, установление истинной причины затруднено. Например, сигнал о повышенной температу­ре масла или корпуса подшипника качения не позволяет судить о работоспособности последнего, т.к. это может произойти по разным причинам: из-за повышенной на­грузки, повышенной вибрации вала или подшипника, за­грязнения смазки или ее недостаточности. В этом случае необходима дополнительная информация для повышения достоверности анализа сигнала.

Значительно большую информацию, чем сигнал в виде одного параметра, несут сигналы, дающие функцио­нальную зависимость, временную характеристику. К ним относятся регистрация крутящих моментов или усилий за цикл, изменения скорости или ускорения элемента во времени, вибрации, акустические явления и др.

Анализ этих данных позволяет из одного сигнала выделить ряд составляющих характеризующих состоя­ние, режима работы различных элементов объекта. То есть сигнал в виде реализации закономерностей процесса может заменить показания целого ряда технических средств, определяющих дискретные значения отдельных параметров.

На рис. 50 приведены возможные варианты результа­тов диагностирования работоспособности и технического состояния пневмогидроцилиндров, которые оцениваются по эталонной кривой 1, выражающее зависимость скоро­сти движения поршня V при рабочем ходе за время t.



Рис.50 Возможные варианты результатов диагностирования работоспособности и технического состояния пневмо-гидроцилиндров

Отклонение кривой 2 от эталонной говорит о разре­гулировке дросселей и коммутационной аппаратуры, что приводит к высоким динамическим нагрузкам, кривая 3 свидетельствует об износе зеркала цилиндра и кривая 4 -об износе манжет, при котором падает скорость из-за утечки и увеличивается длительность цикла. Кривая 5 свидетельствует о плохой обработке зеркала цилиндра после восстановления.

На рис.51 приведена структурная схема устройства для определения работоспособности объекта по времен­ной характеристике. Оно работает по дискретному прин­ципу и позволяет сравнивать действительную характери­стику с эталонной.

Сравнение осуществляется в точках, определяемых программным блоком ПБ. Степень работоспособности контролируемого объекта характеризуется величиной от­носительного отклонения характеристики ci(t).

(122)

где fi(t) и fi эт(t) – действительное и эталонное значение временной характеристики;

Δi – допуск в i-й точке.

Значения Δi и fi эт(t) вырабатываются в блоке форми­рования эталонов БФЭ, который представляет собой ком­бинационную схему. Величина ci(t) вычисляется в ариф­метическом блоке АБ, который включает сумматор, реги­стратор памяти и коммутационную схему. Напряжение постоянного тока, поступающего с выхода контролируе­мого объекта, нормализуется в нормализаторе Н, во вто­ричном преобразователе ПН, управляемом схемой ком­мутации СК, кодируется двоичным кодом и подается на обработку в АБ. Затем с выхода АБ контролируемая ве­личина поступает в классификатор К, в котором с по­мощью дешифратора величина с, (0 относится к опреде­ленной зоне допуска, чем достигается оценка степени ра­ботоспособности объекта. Результаты классификаций ин­дицируются индикатором И и регистрируются в блоке регистрации БР.

Существуют также различные типы устройств для определения работоспособности объекта по ограничени­ям на изменение динамических или статистических харак­теристик или по совокупности параметров, а также по требованиям выполнения заданных функций в соответст­вии с определенной логикой.



Рис.51 Структурная схема устройства для определения работоспособности объекта по временной характеристике


В табл.45 приведен ряд диагностических признаков и характер их изменения для различных узлов оборудования очистных механизированных комплексов. Эти дан­ные могут быть использованы для определения техниче­ского состояния оборудования.


^ 5.3. Диагностирование гидропривода

При диагностировании гидропривода могут быть ис­пользованы следующие параметры: коэффициент подачи гидронасосов; объемный КПД гидромоторов и гидроци­линдров; механический КПД гидромоторов, гидронасо­сов и гидроцилиндров, величина пульсации давления, виброакустические параметры, загрязнение рабочей жид­кости и др.

Методы диагностирования гидроприводов приведены на рис.52.

Статопараметрический метод основывается на изме­рении параметров задросселированного установившегося потока рабочей жид кости при постоянных частоте враще­ния вала насоса и температуре жидкости.

Измерения при диагностировании гидросистем стато-параметрическим методом осуществляют с помощью комплекта приборов, включающих в себя расходомер, манометр, термометр и регулируемый дроссель.

При диагностировании гидронасосов чаще применя­ют последовательную схему включения (рис.53а). Комп­лект приборов включают между насосом и распределите­лем. Сначала








Рис.53 Схемы включения комплекта приборов при диагностировании гидросистемы а - последовательная схема, б -байпасная схема, в - схема диагностирования, г - схема диагностирования гидроцилиндра, д - Т-схема


определяют давление срабатывания предо­хранительного клапана и при необходимости его настра­ивают.

Если из-за дополнительных сопротивлений в сливной магистрали не удается получить достаточно малое давле­ние (р < 0,05-0,2рн), применяют так называемую байпасную схему (рис.53б), в соответствии с которой выход комплекта приборов соединяют непосредственно с баком системы.

Для диагностирования распределителей комплект приборов включают поочередно на выходы диагностируемых секций распределителя (рис.53в). На выходе сек­ции распределителя сначала измеряют подачу при минимально возможном давлении р0, затем подачу при номинальном давлении рн. Утечки (нормируемые в технической документации) для каждой секции распре­делителя

123)

где Q0 и Qн – подачи, измеренные при диагности-ровании насоса.

При диагностировании гидроцилиндров комплект приборов включают по схеме, показанной на рис.53г.

Переключая несколько раз распределитель, измеря­ют подачу, давление и время каждого полного хода штока. Если значение подачи соответствует номинальной, но скорость перемещения штока ниже номинального значе­ния, то это указывает на наличие переточек в цилиндре вследствие износа уплотнений. Если подача ниже номи­нальной, велики утечки в распределителе.

Для быстрого поиска неисправности и качественной оценки технического состояния сборочных единиц гидро­системы применяют Т-схему (рис.53д), которая отлича­ется тем, что комплект приборов включают в систему параллельно, через постоянно установленные в системе и заглушённые пробками (во время работы) штуцера.

При этой схеме могут быть использованы многочис­ленные приемы диагностирования. Например, доведя ци­линдр до упора, можно настроить предохранительный клапан, а затем, регулируя дроссель, оценить по показа­ниям расходомера подачу насоса и т.д.

Главное преимущество Т-схемы - отсутствие необхо­димости рассоединения гидросистемы для подключения комплекта приборов, чем обеспечивается высокая опера­тивность диагностирования, исключается возможность повреждения соединений трубопроводов и рукавов, а также снижается вероятность попадания загрязнений в гидросистему.

Переносными средствами диагностирования сбороч­ных единиц гидропривода машин являются гидротестеры, представляющие собой скомпонованную комбинацию датчиков и приборов, предназначенные для измерения параметров потока жидкости в установившем­ся режиме. Гидротестер для диагностирования насосов и других сборочных единиц (рис. 54)



Рис.54 Схемы гидротестера ГТ-2: а - гидравлическая, б - электрическая.

1 - гидравлический фильтр, 2 - расходомер, датчик давления, 4 - датчик температуры, 5 - регулируемый дроссель, б - мостовая схема из тензорезисторов. наклеенных на датчик давления, 7 - аналоговый преобразователь, 8 - электрический полосовой фильтр, 9 - термистор, 10 - индукционный дат­чик расходомера, 11,15-переключатели, 12-частотомер,13, 14, 18-стрелоч-ные приборы, 16 - мостовая схема термистора, 17 - блок питания.


состоит из блока дат­чиков и блока приборов. Блок датчиков (рис. 54а) содер­жит: турбинно-тахометрический датчик расхода ГДР-13-132, тензорезисторный датчик давления, термисторный датчик температуры и регулируемый дроссель ДР-32, предназначенный для плавного изменения давления в ди­агностируемой системе.

На входе блока датчиков установлен сетчатый фильтр, служащий для предохранения турбинки расходо­мера от ила и других загрязнений, содержащихся в гид­равлической жидкости.

Конструкция блока датчиков гидротестера ГТ-2 пред­ставлена на рис.55.



Рис.55 Блок датчиков гидротестера ГТ-2

1 - входной штуцер, 2 - расходомер, 3 - штепсельный разъем, 4 - датчик температуры, 5 - дроссель, 6 - выходной штуцер, 7 - дренажная трубка, 8 - датчик давления, 9 - корпус


В блоке приборов (см. рис.54б) установлен аналого­вый преобразователь 7 типа ПА-1 для усиления сигналов от мостовой схемы из тензорезисторов, наклеенных на датчике давления.

На выходе аналогового преобразователя включен стрелочный прибор 13, показывающий давление; на вы­ход аналогового преобразователя может быть подклю-чен ЭЛО для наблюдения формы и амплитуды пульсации дав­ления с целью получения дополнительной информации о состоянии отдельных сопряжений насоса.

Частоту вращения в гидротестере измеряют путем выделений с помощью активного электрического фильтра синусоидального напряжения (первой гармоники) из сиг­нала пульсирующего давления. При измерении частоты вращения вала насоса переключателем 11 выход фильтра соединяют со входом преобразователя частоты в аналого­вый сигнал. Преобразователь частоты используют также для измерения подачи при подключении к его входу об­мотки датчика расхода. На вход прибора при необходимо­сти может быть подан сигнал от дополнительного индук­ционного или фотоэлектрического датчика, установлен­ного на приводном валу насоса и предназначенного для измерения его частоты вращения.

Прибор 14 с помощью переключателя 15 по выбору оператора может быть соединен с выходом преобразова­теля частоты при измерении подачи и частоты вращения приводного вала или с измерительной диагональю моста термисторного датчика температуры. Гидротестер питает­ся от сети через блок питания.

Напряжение питания контролируют по стрелочному прибору 18. При питании от аккумулятора гидротестер подключают к нему через преобразователь.

При диагностирования сборочных единиц гидроси­стем с различными номинальными давлениями и различ­ной подачей насосов применяют несколько типоразмеров блоков датчиков.

Кроме электрического датчика давления в гидроте­стере устанавливают механический манометр, что повы­шает безопасность работы в то время, когда цепи питания электрической схемы гидротестера отключены.

Гидротестеры используют при диагностировании сбо­рочных единиц гидроприводов в соответствии со схемами, показанными на рис.53. Диагностирование двух- и трех-секционных насосов можно производить, используя для каждой секции отдельный гидротестер.

С целью настройки регулятора вычисляют привод­ную мощность по результатам измерения давлений и рас­ходов:

(124)

где р' и р"– давление в первой, и второй секциях соот­ветственно, МПа; Q' и Q"– подача первой и второй секции, см3/с; q –удельная постоянная расходомеров, см3/Гц; и – показания частотомеров при измерениях подачи на первой и второй секциях, Гц.

Проверку и настройку суммарного регулятора мощ­ности можно осуществлять с помощью одного гидротесте­ра. Для определения коэффициентов подачи гидротестер поочередно включают в каждую секцию. После этого с помощью вспомогательной трубки соединяют полости ре­гулятора мощности и присоединяют эту трубку к выходу одной из секций. При этом угол наклона качающего узла этой секции будет пропорционален удвоенному значению давления жидкости, подводимой к регулятору.

Техническая характеристика гидротестера ГТ-2

(с одним из типоразмеров блока датчиков)



Расход, л/мин

20-150

Давление, МПа

5-40

Температура, °С

45-55

Частота вращения, мин"'

1300-1600


Контрольно-диагностической аппаратурой гидро­привода автоматизированных крепей являются аппарат контроля гидросистемы АКГ-2, датчики (реле) давлений и датчики положения секций крепей относительно базы и аппарат автоматической подпитки линии устойчивости. Эта аппаратура применяется для контрольных функций и для цепей управления.

Аппарат контроля гидросистем АКГ-2 предназначен для контроля состояния гидросистемы механизированных крепей и автоматизации работы насосных станций. Аппа­рат АКГ-2 выполняет следующие функции: автоматиче­ское включение насосной станции механизированной крепи в начале рабочей операции; автоматическое под­ключение в работу второй насосной станции, если давле­ние рабочей жидкости в гидросистеме падает ниже уста­новленного предела, и ее отключение, если давление под­нимается до номинального значения;автоматическое от­ключение насосной станции после окончания рабочей операции (если промежуток времени между операциями не превышает установленной выдержки времени, насос­ная станция не отключается), при разрыве трубопровода в гидросистеме крепи, при нижнем предельном уровне рабочей жидкости в напорной и сливной гидромагистра­лях, величины перетока из напорной в сливную линию; производительности насосных станций, объема рабочей жидкости в баках насосных станций.

Аппарат АКГ-2 состоит из расходомеров, датчиков уровня и аппарата контроля и управления.

Расходомер ДРШ-1 (рис.56а) представляет собой шестеренный гидродвигатель, работающий в режиме хо­лостого хода и конструктивно выполненный в одном кор­пусе с генератором электрического сигнала. Для получе­ния лучших эксплуатационных показателей постоянный магнит 2, являющийся ротором генератора, закреплен на оси шестерни 1 в полости, заполненной рабочей жидко­стью. Статор генератора, состоящий из шести катушек 3, объединенных одним магнитопроводом 5, отделен от якоря перегородкой из немагнитного материала. Размеще­ние полюсов катушек статора 4 по периметру торцевой части диска постоянного магнита позволило получить достаточную величину электрического сигнала, не тре­бующую усиления.

Принципиальная электрическая схема расходомера приведена на рис.56б. При прохождении через расходо­мер потока жидкости постоянный магнит приводится во вращение и наводит э.д.с. в катушках статора W1-W6. Трехфазный переменный ток с помощью выпрямителя В преобразуется в постоянный и подводится или к показы­вающему прибору - вольтметру V, отградуированному в л/мин, или к функциональной схеме логической части аппарата.

Расходомер ДРШ-1 имеет искробезопасное исполне­ние, устойчив к гидроударам и высоким механическим нагрузкам. Расходомеры ДРШ-1 применяются также при исследовании и испытании механизированных крепей.


Техническая характеристика расходомера ДРШ-1


Рабочая жидкость

Водомасляная эмуль­сия, минеральные масла

Рабочее давление, МПа

20

Диапазон измерения, л/мин

3-150

Перепад давления при расходе 150 л/мин, МПа

Не более 0,3

Уровень электрического сигнала при расходе 150 л/мин, В

20

Основные размеры, мм

130 х 265 х 260

Датчик уровня представляют собой установленную в баке насосной станции трубу из немагнитного материала, внутри которой размещены магнитоуправляемые контак­ты.

Вдоль трубки перемещается поплавок с постоянным магнитом, который воздействует на магнитоуправляемые контакты.

С помощью показывающего прибора датчик уровня обеспечивает постоянный контроль уровни жидкости в баке насосной станции и выдает дискретный сигнал при предельных верхнем и нижнем уровнях жидкости.

Реле давления в системах автоматизированного уп­равления применяют двух видов - с коммутацией элект­рических цепей (электрогидравлические реле) и гидрав­лических цепей (гидрореле).

В качестве чувствительного элемента реле обычно применяют уплотненный подпружиненный поршень, а исполнительным элементом служит микропереключа­тель, магнитоуправляемый контакт или гидравлический распределительный элемент.

В системах автоматизированного управления крепя­ми комплексов КМ-87А и 2КГД-А применяют реле дав­ления СД5Б и СД-320.

Чувствительным элементом реле СД5Б (рис.57) яв­ляется поршень 3, помещенный в штуцере 2. Настройка реле на заданное давление срабатывания осуществляется поджатием пружины 7 гайкой 8.






Рис.57 Реле давления СДБ5


Реле работа^ Методы анализа диагностирования
На объектах диагностирования наряду с другими па­раметрами ведется непрерывная фиксация текущих спек­трограмм виброускорения для последующего сравнения их с базовыми.

Кроме того, сравнения проводят также с данными "Библиотеки аномалий", составление которой требует предварительных исследований. При этом не исключен автоматический анализ и поиск дефекта.

В качестве диагностического параметра вибропереме­щение целесообразно применять на относительно низких частотах (до 10 Гц) и моногармоническом (или близком к нему) характере вибрации. На средних измеряемых ча­стотах следует использовать виброскорость (при любом характере колебаний).

Эффективность использования виброускорения в ка­честве диагностического параметра растет с ростом часто­ты сигнала, что используется при диагностировании меха­нических систем - шестеренные передачи, подшипники качения и др., где зубцовые частоты и частоты собствен­ных (резонансных) колебаний отдельных элементов со­ставляют десятки килогерц.

При исследованиях зубчатых передач в основном ориентируются на кинематический анализ, что дает воз­можность определять: зубцовые частоты и их гармоники; накопленные частоты (низкочастотные составляющие спектра - по частоте кратные частоте вращения приводно­го вала); четные гармоники (биение, нарушение в зацеп­лении и т.д.); циклические частоты (высокочастотные со­ставляющие спектра с частотами, кратными произведени­ям числа зубьев делительного колеса зуборезного станка, на котором нарезались зубья, на накопленную частоту).

Весьма результативен метод замера вибрации на вы­беге, особенно когда при загрузке на полную мощность дефект (например, трещина в валу) не обнаруживается. При этом сравниваются показания от предыдущих выбе­гов с текущими (анализ записей проводится по амплитуде и фазе основной и первой гармоник вибрации, представ­ленных в виде функции частоты вращения вала).

При ухудшении состояния зубчатых передач появля­ется модуляция (возрастает уровень боковых частот); при этом частота зацепления является несущей, а частота вра­щения вала или одна из ее гармоник - модулирующей.

Изменение вибрации как функции времена наработки носит прямолинейный характер примерно до 75% выра­ботки ресурса машин, после чего идет перегиб и экспонен­циальный рост уровней вплоть до отказа, поэтому конт­роль скорости изменения вибрации более эффективен, чем ее абсолютные замеры.

Вибрационные процессы можно анализировать мето­дом стандартного спектрального анализа, который осно­ван на разложении сложного колебательного процесса на отдельные составляющие, имеющие различные частоты и соответствующим им амплитуды.

^ Анализ вибрации подшипников качения
Вибросигнал с внешней обоймы подшипников редук­торов является наиболее информативным, так как вибра­ция от зубчатых зацеплений передается по валу к подшип­никам и они являются узловыми точками акустических каналов распространения вибрации. Сами подшипники -вероятные очаги неисправностей редукторов.

Все гармонические составляющие вибрации, причи­ной которых являются подшипники качения, имеют ха­рактерные частоты, связанные с частотой вращения внут­реннего кольца fв (с-1) и частотой вращения сепаратора относительно неподвижного наружного кольца fсн (с-1):

, с-1 (126)

где d -диаметр тел