005 Основная часть с содержанием, введением и списком лит-ры (1217412), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Система «КОМПАКС-М» может работать самостоятельно, выводя данные на свой дисплей, а также параллельно передавать данные через OPC-протокол на верхний уровень, в данном случае, SCADA-систему Citect на АРМы операторов. Для наилучшего контроля за состоянием электропривода было принято решение изменить джины мнемосхемы путем добавления сигналов из системы «КОМПАКС-М». Этими сигналами являются температура полевого и коренного подшипников каждого насоса, величина виброперемещения подшипников каждого насоса, а также состояние запорной арматуры Z1, Z2 и Z3.

Рисунок 3.6 Структурная схема АСУ ТП бойлерной установки

без системы «КОМПАКС-М»

Подключение приборов КИП представлено на схеме БР 13.03.02 Э33.

На разработанной в SCADA-системе CITECT (Schneider Electric) мнемосхеме (рисунок 3.7) оператор имеет возможность управления насосами, вводить и выводить насосы из работы, управлять запорной арматурой, судить о состоянии эксплуатационных параметров, а также снимать и взводить блокировки [8].

В приложении А приведен приведена схема работы программы разрешения пуска насоса Н-1 в программе Allen-Bradley RSLogix, для насосов Н-2 и Н-3 данная схема будет выглядеть аналогично. Функциональный блок «TON-Timer on delay» служит для задержки по времени в 3000 мс (3 сек) перед остановом насоса Н-1 с АРМ оператора.

Рисунок 3.7 Мнемосхема системы управления и контроля насосов Н-1,

Н-2 и Н-3 с сигналами системы «КОМПАКС-М»

4 ВИБРОДИАГНОСТИКА ПОДШИПНИКОВ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Для количественного описания вибрации вращающегося оборудования и в диагностических целях используют виброускорение, виброскорость и виброперемещение [9, 10, 11].

Виброускорение – это значение вибрации, прямо связанное с силой, вызвавшей вибрацию, измеряется в м/сек² или Дб. Виброускорение характеризует то силовое динамическое взаимодействие элементов внутри агрегата, которое вызвало данную вибрацию. Обычно отображается амплитудой (Пик, Peak) - максимальное по модулю значение ускорения в сигнале. Применение виброускорения теоретически идеально, т. к. пъезодатчик (акселерометр) измеряет именно ускорение и его не нужно специально преобразовывать. Недостатком является то, что для него нет практических разработок по нормам и пороговым уровням, нет общепринятого физического и спектрального толкования особенностей проявления виброускорения. Успешно применяется при диагностике дефектов, имеющих ударную природу - в подшипниках качения, редукторах.

Виброскорость – это скорость перемещения контролируемой точки оборудования во время её прецессии вдоль оси измерения, измеряется в мм/сек, дюймах в секунду, либо в Дб.

Виброперемещение (вибросмещение, смещение) показывает максимальные границы перемещения контролируемой точки в процессе вибрации, измеряется в мкм, мм, либо в миллидюймах. Обычно отображается размахом (двойной амплитудой, Пик-Пик, Peak to peak). Виброперемещение – это растояние между крайними точками перемещения элемента вращающегося оборудования вдоль оси измерения.

4.1 Датчики вибрации

В системе «КОМПАКС М» используются следующие датчики: преобразователи виброизмерительные (ВИП) типа AB-311FR, AB-311FRU, AB-320FRM, AB-321FK, AK-3165, которые предназначены для измерения параметров вибрации объектов промышленного оборудования. На рисунке 4.1 представлен ВИП AB-320FRM, который крепится на три винта равномерно притягивающих его к площадке. Винты должны быть закручены полностью. Не допускается замыкание контактов датчика с корпусом ответвительной коробки, а также замыкание контактов датчика между собой.

Рисунок 4.1 ВИП AB-320FRM

В таблице 4.1 в качестве примера представлено сравнение технических характеристик ВИП AB-311FRU и ВИП AB-320FRM, взятое из брошюры производителя системы «КОМПАКС-М» НПЦ «Динамика».

Таблица 4.1 – технические характеристики ВИП AB-311FRU и ВИП AB-320FRM

Технические характеристики	AB-311FRU	AB-320FR
Номинальный коэффициент преобразования:
по заряду, пКл*м-1*с2	50±6	10±2
по напряжению, мВ*м-1*с2	1,5±0,3	1,0±0,3
Нелинейность амплитудной хар-ки, %, не более:	±2	±3
Диапазон рабочих частот, Гц:	2-3000	2-3000
Резонансная частота закрепленного датчика, кГц, не менее:	11	12
Номинальная электрическая емкость, мф:	32,0±6	9,5±1,7
Предельное рабочее ускорение, м*с-2, не менее:
вибрационное	2500	300
ударное	-	1000
Диапазон рабочих температур вне взрывоопасных зон, ºС:	-60…+150	-40…+130
Диапазон рабочих температур во взрывоопасных зонах, ºС:	-60…+75	-40…+75
Длина кабеля для соединения датчика с модулями системы «КОМПАКС-М», м, не более:	300	100
Относительная влажность окружающего воздуха при температуре +35ºС и более низких температурах без образования конденсата, %, не более:	98	98
Степень защиты от воздействия пыли и воды по ГОСТ 14254-96:	IP67	IP67
Габаритные размеры, мм, не более:	45x37	45x37
Масса без кабеля и защитного металлорукава, кг, не более:	0,12	0,12
Тип крепления датчика к объекту	фланец	фланец

ВИП состоит из основания, ввернутой в него шпильки, закрепленного на ней пьезоэлемента и крышки. Механические колебания корпуса через шпильку воздействуют на пьезоэлемент, который вырабатывает электрический заряд. На частотах, значительно меньших резонансной частоты чувствительной системы ВИП, ее ускорение идентично ускорению корпуса ВИП и, следовательно, вырабатываемый ВИП электрический сигнал пропорционален ускорению воздействующих на него механических колебаний. Схема включения преобразователей AB-311FR, AB-311FRU, AB-320FRM, AB-321FK, AK-3165 приведена на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 Схема включения ВИП AB-311FR, AB-311FRU,

AB-320FRM, AB-321FK, AK-3165

Система непрерывно следит за состоянием агрегатов по параметрам вибрации, температуры и потребляемого тока, обеспечивая, благодаря встроенной экспертной системе, оперативную автоматическую диагностику агрегатов с указанием на дисплее причин неудовлетворительного состояния и предупреждая персонал речевым сообщением о недопустимых режимах работы оборудования.

4.2 Нормирование вибрации насосных агрегатов

Установлен факт, что при нормальном функционировании параметры вибрации различных агрегатов лежат ниже некоторых значений, которые можно использовать в качестве границ. Стандарт ассоциации “РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА” СА-03-001-05 и руководящий документ “Центробежные электроприводные насосные и компрессорные агрегаты, оснащенные системами компьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля технического состояния типа «КОМПАКС». Эксплуатационные нормы вибрации.”, утвержденный Госгортехнадзором и Минтопэнерго расширяют указанные нормативы в части использования для диагностики параметра "виброускорение" и скорости изменения трендов вибропараметров. Приведенные в этих документах нормы вибрации распространяются на электроприводные насосные и компрессорные агрегаты, оснащенные системами «КОМПАКС», и устанавливают нормы вибрации для оценки их технического состояния при эксплуатации и приемочных испытаниях после монтажа и ремонта.

По результатам исследований потери работоспособности насосными агрегатами и сопутствующих им виброакустических, температурных и токовых процессов было установлено, что основными причинами потери работоспособности являются износ и дефекты подшипников, нарушение центровки валов машины и привода и нарушение крепления агрегата к фундаменту. Существует также большое число сопутствующих причин потери работоспособности, определяемых уже индивидуально спецификой каждой машины. Например, для насосов - это кавитация, нагрузки в присоединенных трубопроводах, износ соединительной муфты, пропуск торцового уплотнения, при перекачке шламов и твердых отходов возможно нарушение балансировки и т.д. Для электродвигателей - это неравномерность магнитного зазора, потеря контакта в стержнях беличьей клетки ротора, повышенные нагрузки на обмотку статора. На основании накопленных знаний и числовых оценок процессов был разработан способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса путем измерения вибропараметров с последующим построением трендов их изменения по времени и оценки по ним технического состояния агрегата.

Способ отличается тем, что вибрацию измеряют в процессе эксплуатации агрегата одновременно от совокупности входящих в него элементов, роторов насоса и двигателя, опорных подшипниковых узлов, соединительной муфты, всасывающего и нагнетательного трубопроводов и фундамента, к которому крепится агрегат. Тренды строят с помощью системы компьютерного мониторинга по вибрации отдельных частотных полос, например, высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной, соответствующих виброускорению, виброскорости и виброперемещению элементов агрегата. По ним определяют одновременно значения указанных вибропараметров и скорости их изменения. Выделяют быстрый, медленный и знакопеременный тренды, соответствующие процессам быстрой и медленной деградации технического состояния разных узлов агрегата. Упомянутые параметры и тренды используют в качестве совокупности диагностических признаков, соответствующих совокупности входящих в агрегат элементов. Предварительно обучают систему компьютерного мониторинга, вводя в нее пороговые значения и комбинации диагностических признаков указанной совокупности. Оценку технического состояния агрегата и его элементов производят комплексно по табличной зависимости путем сравнения текущих и пороговых значений совокупности диагностических признаков и их комбинаций упомянутой совокупности, входящих в агрегат элементов. Персонал предупреждают о недопустимом состоянии агрегата визуальной сигнализацией и посредством речевого вывода предупреждения через громкоговоритель. Табличную зависимость состояния элементов агрегата от значений диагностических признаков строят предварительно эмпирическим путем в виде базы знаний, содержащей пороговые значения признаков и их комбинаций, обусловленные причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата, и представленной в виде таблицы 4.2

Таблица 4.2 – база знаний

где A – виброускорение, V – виброскорость, S – виброперемещение, соответствующие высокочастотной, среднечастотной и низкочастотной полосам вибрации; V_a – скорость изменения тренда виброускорения в ходе эксплуатации; V_v – скорость изменения тренда виброскорости в ходе эксплуатации; V_S – скорость изменения тренда виброперемещения в ходе эксплуатации; >V_i – быстрый тренд, когда вибропараметр изменяется от предупредительного до аварийного порога на коротком интервале времени; <V_i – медленный тренд, когда вибропараметр изменяется от предупредительного до аварийного порога на длинном интервале времени; ⊕ V_i – медленный знакопеременный тренд; A, V, S, (<±>) V_a, V_v, V_S – диагностические признаки, входящие в совокупность диагностических признаков, по которым оценивают состояние элементов агрегата, и превышающие пороговые значения; &, + - знаки логических операций, конъюнкции (И) и дизъюнкции (ИЛИ), комбинаций диагностических признаков, соответственно, обусловленных причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата.

Разработана оболочка экспертной системы, которая имеет возможность задания в файлах конфигурации набора решающих правил в виде файла конфигурации. Это приводит к открытой архитектуре экспертной системы, позволяющей производить ее расширение и изменение без изменения ядра системы. Экспертная система, используя высказывания в виде логических выражений, часть из которых приведена в указанной базе знаний, выдает сообщения о состоянии оборудования на экран, выдает речевое предупреждение персоналу и команду на останов агрегата, если последний оснащен электрозадвижками и клапанами, отсекающими его от технологического потока при соответствующих возможностях производственного процесса.

Наличие встроенной экспертной системы обеспечивает достаточно быструю полную и надежную безразборную диагностику технического состояния агрегата путем выявления следующих неисправностей:

• ослабление крепления насоса и двигателя к фундаменту;

• нарушение центровки и балансировки вращающихся деталей;

• недопустимые колебания фундамента и трубопроводов;

• кавитация и гидроудар;

• дефекты подшипников насоса и двигателя;

• износ соединительной муфты;

• пропуск торцового уплотнения насоса;

• недопустимые пульсации и амплитуды тока приводных двигателей по каждой фазе.

4.3 Схемы подключения и монтажа датчиков подшипников

электродвигателя

На рисунке 4.3 показан способ установки двух вибродатчиков для диагностики технического состояния электродвигателей, который устанавливается на передний подшипниковый щит электродвигателя в горизонтально-радиальном направлении к оси вала под углом 45° к плоскости горизонта. На рисунках 4.4.1 и 4.4.2 показан способ установки трех датчиков вибрации и трех датчиков температуры на насосы Н-1, Н-2 и Н-3 бойлерной установки.

Характеристики

Список файлов ВКР