Разработка методики расчета долговечности элементов приводов прокатных станов, страница 3

Эти характеристики (предел выносливости, базовое число цикловпеременынапряжений,параметрнаклонакривойустанавливаются по кривым выносливости (Веллера).выносливости)В работе [22]изложены три различных подхода (метода) применения ДДИТ припрогнозировании ресурса деталей:на основе критерия прочности;спомощью корреляционных связей между реакцией датчиков и разрушениемдеталей;с использованием полуэмпирических моделей накопленияповреждений.Эти методы проиллюстрированы как на лабораторныхиспытаниях образцов, так и на решении задач оценки долговечностиразличных деталей.В работе [23] предлагается методика определения плотности и функциираспределения остаточного ресурса детали методом Монте-Карло подетерминированному уравнению подрастания трещин. Остаточный ресурсдетали является функцией трех случайных аргументов:напряжения, начальной и конечной длины трещины.амплитудыРаспределениеаргументов моделировалось по различным законам, в результате чего по13исходной детерминированной зависимости вычислены математическоеожидание и дисперсия остаточного ресурса.

Найдены плотность и функцияраспределения, вероятность безотказной работы и модель интенсивностиотказов.Проверка смоделированного и теоретического распределенийпроверялась по критериям согласия хи-квадрат и Колмогорова-Смирнова.По полученным данным вычислялись функция восстановления и потребноечисло замен деталей.В работе [24] даны оценки остаточного ресурса по различной исходнойинформации о техническом состоянии объекта.Рассмотрены вопросыпрогнозирования остаточного ресурса по статистической информации оботказах, прогнозирования остаточного ресурса по расчетным моделямнакопленияповреждений,прогнозированияостаточногоресурсапорезультатам диагностирования натурных конструкций, прогнозированияостаточного ресурса при многократных заменах элементов, прогнозированияостаточногоресурсасостояния объектов.ресурсаоснованопринепрерывномотслеживаниитехническогоНаиболее надежное прогнозирование остаточногонанепрерывномтехнического состояния объекта.отслеживании(мониторинге)Для этого применяются специальныедатчики — свидетели истории нагружения и (или) измерители уровнянакапливаемого усталостного повреждения.При этом используются дваметода применения таких датчиков.Первый метод — для регистрацииуровня нагрузок, автоматическогопересчета нагрузок в величинунакопленного усталостного повреждения и вывода этой информации напульт управления оператора.

Второй метод — для непрерывной регистрациинакопленногоусталостногоповреждения.Посколькувеличинанакопленного усталостного повреждения в местах установки датчиковсопровождается изменением омического сопротивления, то это изменение ирегистрируется специальным прибором.Недостаток применения такихдатчиков состоит в том, что величина критического электрического14сопротивления,соответствующегомоментуразрушения,имеетстатистический разброс значений.При расчетах на усталостную долговечность обычно считается, чтопараметры кривой усталости для детали остаются неизменными во времени.Однако в работе [8] показано, что предел выносливости детали прициклическом нагружении снижается по мере накопления повреждений вматериале детали.Кривая усталости с учетом постепенного пониженияпредела выносливости имеет вид:⎧ τ m N = τ m−1, ν N 0 при τ ≥ τ −1, ν⎨⎩ N = ∞ при τ < τ −1, ν = τ −1, 0 (1 − ν )(1.3)Такое снижение предела выносливости обусловлено как самой усталостью,так и другими деградационными процессами, происходящими в материале современем.Величинаусталостногоνповреждениязависитотпоследовательности ступеней в блоке нагружения (от истории нагружения).Поэтомупослесопоставлениекаждойуровняступениамплитудблоканагружениянапряженийспроизводитсяуровнемвыносливости достигнутого к данному моменту времени.пределаЕсли νк —усталостное повреждение за первые к (к = 1,2,…) блоков нагружения, тоусталостное повреждение на к + 1 блоке нагружения будет определяться какν k +1⎧ n k +1⎪= ⎨ N k +1⎪ 0⎩приприτ k + 1 ≥ τ −1 , k(1.

4)τ k + 1 < τ −1 , kгдеτ −1, к = τ −1, 0 (1 − ν к ) ,N к +1⎛ τ −1 , 0= N 0 ⎜⎜⎝ τ к +1⎞⎟⎟⎠mВ диссертации впервые произведен расчет долговечности элементовприводов клетей прокатных станов с учетом снижения уровня пределавыносливости.151.2. Необходимость мониторинга остаточного ресурсаСуществующие стационарные системы диагностики являются оченьгромоздкими,посколькуохватываютмеханическое,электрическоеигидравлическое оборудование прокатных станов, а также контрольноизмерительные приборы.Например,системадиагностикисортовогостана(Бхилайскийметаллургический комбинат, Индия) содержит как средства контроляпараметров проката, так и систему поиска неисправностей в работе самогооборудования.

Работа оборудования диагностируется в реальном масштабевремени. Сбор сигналов от датчиков технологического контроля проводитсяс помощью программируемых контроллеров, а их обработка — с помощьюмини-ЭВМ, которая формирует сообщения, соответствующие обнаруженнымнеисправностям, и выдает их на печать. Для оценки состояния датчиковиспользованы модули ввода дискретных сигналов.сигналыразделенынаоперативныесигналы,Двухпозиционныепредупреждающиеиаварийные.

Оперативные сигналы дают информацию о температуре проката,давлении металла на валки, натяжении полосы, крутящем моменте на валудвигателя и др. Предупредительные сигналы информируют о прекращенииподачи смазочного материала в подшипник, превышении допустимойтемпературы в подшипниках или обмотках электродвигателя.

Аварийныесигналы предупреждают об аварийных ситуациях — обрыв полосы, выход изстроя отдельных узлов и др.Система диагностики охватывает сотниконтрольных точек по ходу технологического процесса. Распечатка ЭВМпредставляет собой протокол (в виде таблиц) ежедневных и ежемесячныхотчетов о работе оборудования.На основании протокола определяетсявремя проведения профилактических ремонтов.Недостаток рассмотренной системы диагностики заключается в том,чтоонанепозволяетпрогнозироватьвнезапноеразрушениевысоконагруженных элементов приводов клетей сортового стана по причине16усталости, поэтому необходиммониторинг остаточного ресурса этихэлементов.В современных портативных системах диагностики вращающегосяоборудования, к которому относится привод клети прокатного стана,основным видом анализируемых процессов становится вибрация, активновытесняя многие другие процессы, в том числе и тепловые.Вибрационнаядиагностика эффективнее и имеется тенденция к быстрому снижению затратна ее реализацию.Большинство существующих систем вибрационнойдиагностики контролируют низкочастотную вибрацию машин, котораяпрактически без потерь распространяется от места возникновения доудаленных точек контроля вибрации.Для аварийной защиты этогодостаточно, так как каждый дефект на конечном этапе своего развитияприводит к появлению цепочки других дефектов, хотя бы один из которыхлегко обнаруживается по низкочастотной вибрации.

Разрабатываютсяэффективные методы обнаружения основных дефектов оборудования повибрации на этапе их зарождения, основанные на анализе высокочастотнойвибрации [32].Достоверностьдолгосрочногопрогнозатехническогосостояниявращающегося оборудования только по вибрации пока еще низка. Системавибрационной диагностики не позволяет прогнозировать усталостноеразрушение высоконагруженных элементов приводов клетей.предотвращенияаварийпрокатныхстановнеобходимДлямониторингостаточного ресурса по усталости — обязательный контроль крутящегомомента.Разработки новых систем диагностики и мониторинга техническогосостояния прокатных станов ведутся, как правило, параллельно развитиюсистем автоматического управления, и лишь при создании новых поколенийпрокатных машин делаются попытки объединить системы управления исистемы диагностики (мониторинга) в единую систему.17Двадцать лет назад разрабатывались системы управления именнотехобслуживаниемиремонтами.СуществовалисистемыCMMS(Computerized Maintenance Management Systems).Затемвозниклисистемыкомплексногоуправленияфондами EAM (Enterprise Asset Management).основнымиПланирование ремонтоввыполнялось на основе нормативной базы — аналог отечественной системыпланово-предупредительных ремонтов (ППР).

Действительность же такова,что нормативная база не учитывает все существующие сочетания факторов,от которых зависит фактическое состояние оборудования. Современныеинтегрированные EAM дают возможность вести статистику по объекту,проводить анализ множества параметров, и на этом основании создавать планремонтов и технического обслуживания.Стандартизация интерфейсовпозволила облегчить обмен информацией между EAM и автоматизированнойсистемой управления технологическим процессом (АСУТП), позволяявыполнять более глубокий и комплексный анализ.В 1989г.

корпорация Wonderware (США) предложила систему SCADA(Supervisory Control and Data Acqnisition). Система SCADA обрабатываетразнообразную производственную информацию.С одной стороны,поступает информация о работе предприятия в целом: бухгалтерский учет,управление финансами и материально-техническим снабжением, организациядокументооборота.С другой стороны от различных датчиков поступаетинформация, используемая для управления технологическим процессом(АСУТП). Корпорация предложила пакет из пяти ключевых программ InTouch (задание), In Track (отслеживание), In Support (поддержка), In Batch(группа), In Control (управление). Особый интерес представляет In Support —итерактивная система нахождения и устранения неисправностей, котораяобеспечивает легкий итерактивный доступ к экспертной системе итехническойдокументациипоремонту,чтопомогаетбыстродиагностировать и ремонтировать сложное производственное оборудование.18Однако встроенная экспертная система программы In Support толькоанализирует симптомы неисправностей, определяет степень их опасности,учитывает время и стоимость ремонта с учетом вероятности неудачи, но непрогнозирует долговечность деталей и узлов оборудования.Этообстоятельство,впрочем,непомешалопоявлениюновойконцепции, «выросшей» из концепции ремонтов по фактическому состоянию— стратегии функционирования без отказов ZBS (Zero Breakdown Strategy).Она представляет собой идеал, к которому следует стремиться, используя дляэтого все лучшее из практики.