Пояснительная записка (1228636), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Можно также использовать для переносного измерительного канала сборщик данных, входящий в стационарную часть системы.
Пятая ступень расширения технических средств системы «Dream for Windows» позволяет практически неограниченно наращивать объем измерительных средств стационарной системы. Для этого используются структурные модули, каждый из которых содержит один сборщик данных с коммутатором на 16 датчиков. В программное обеспечение каждого сборщика включается программа, выполняющая все операции мониторинга, а обращение к базовому компьютеру с программой Dream-32 и последующая диагностика происходит только по результатам мониторинга. Передача данных от каждого структурного модуля идет по стандартной линии связи, информация о состоянии объектов выводится как на индикатор каждого структурного модуля, так и на экран монитора базового компьютера. Изображение структурного модуля стационарной системы представлено на рисунке 2.8.
Рисунок 2.8 – Модуль стационарной системы мониторинга и диагностики
Под мониторингом, осуществляемым системой «Dream for Windows» понимается:
- Периодический контроль выбираемых пользователем параметров различных видов сигналов, и, прежде всего, сигнала вибрации, измеряемых без вмешательства в работу контролируемого объекта;
- Сравнение этих параметров с пороговыми значениями (эталонами);
- Определение основных тенденций развития контролируемых параметров.
Большинство отказов эксплуатируемых роторных машин связано с дефектами их подшипников. В подшипниках качения с учетом возможностей их вибрационной диагностики дефекты подшипника целесообразно разделить на следующие группы:
- Износ поверхностей качения (наружных и внутренних колец, тел качения);
- Износ поверхностей скольжения (сепаратора, защитных колец);
- Раковины, сколы, трещины на поверхностях качения;
- Дефекты сборки, увеличивающие нагрузку на поверхности качения (увеличенный радиальный и осевой натяг, перекос колец или сепаратора);
- Проскальзывание колец;
- Ухудшение свойств смазки.
Почти все группы дефектов обнаруживаются системой «Dream for Windows» на начальной стадии развития по следующим основным диагностическим признакам:
- Изменение свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотной случайной вибрации в виде роста уровня вибрации и (или) появления ее амплитудной модуляции;
- Появление ударных импульсов при контакте дефектных участков поверхностей качения и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации ударного вида;
- Рост колебаний ротора в подшипниках на частотах, определяемых параметрами подшипника.
Изменение свойств сил трения является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов первой, второй и четвертой из указанных групп. Появление ударных импульсов является основным признаком для обнаружения зарождающихся дефектов третьей и шестой групп. Рост колебаний ротора на подшипниковых частотах, особенно в области низких и средних частот, является признаком наличия развитых дефектов не только из указанных групп, но и дефектов изготовления как подшипников, так и других узлов машины. Отдельно следует рассматривать дефекты пятой группы, а именно проскальзывание колец, так как этот вид дефекта проявляет себя не постоянно, а только в момент проскальзывания, и поэтому может быть надежно обнаружен только при непрерывном контроле вибрации подшипника. В подшипниках скольжения с жидкой смазкой число групп дефектов, отличающихся разными диагностическими признаками, меньше, чем в подшипниках качения. Эти группы выглядят следующим образом:
- Износ поверхностей скольжения;
- Выкрашивание поверхностей скольжения;
- Дефекты сборки и монтажа, увеличивающие нагрузки на поверхности скольжения и снижающие толщину масляного слоя;
- Появление ударов (сухих и гидравлических);
- Ухудшение свойств смазки.
Эти дефекты обнаруживаются, также на ранней стадии развития, по аналогичным с подшипниками качения диагностическим признакам, то есть либо по изменению свойств сил трения, либо по появлению ударных импульсов, либо по росту колебаний ротора в подшипниках.
Изменение свойств сил трения и возбуждаемой ими высокочастотной вибрации является основным признаком износа и перекоса поверхностей трения. Появление ударов характеризует как наличие неравномерного износа поверхностей трения, так и изменение свойств смазки, и практически представляет самостоятельную группу дефектов. Рост колебаний ротора в подшипниках скольжения, в том числе и автоколебаний, также характеризует и износ поверхностей трения, и ухудшение свойств смазки, включая возможное появление дефектов в системе подачи смазки. К дефектам (группам дефектов) ротора, значительно изменяющим ресурс роторных машин, следует отнести:
- Неуравновешенность ротора;
- Несимметричная жесткость вала;
- Задевание вращающейся частью ротора за неподвижные узлы;
- Дефекты узлов, закрепленных на роторе (рабочие колеса, электрические обмотки);
- Статическая несоосность соединяемых валов (излом линии вала);
- Динамическая несоосность соединяемых валов, искривление вала (бой вала).
Основным переносным измерительным прибором системы «Dream for Windows» является сборщик данных – анализатор типа СД-11 (СД-12). Это малогабаритный анализатор электрических сигналов, адаптированный к работе в промышленных условиях. Он имеет один аналоговый и один управляющий вход, внутреннее матобеспечение для цифрового анализа сигналов, энергонезависимую память для хранения программ и результатов анализа, а также интерфейс связи с компьютером.
На рисунке 2.9 показан переносной измерительный прибор – сборщик данных СД-12.
Рисунок 2.9 – Сборщик данных анализатор СД-12
Аналоговый вход рассчитан на прием сигнала в диапазоне частот от 0 до 25,6 кГц. Диапазон измерения напряжения от +/- 1 мкВ до +/- 3 В (размах сигнала). Для подключения датчиков различных физических величин должно использоваться согласующее устройство. Для каждого типа датчика такое устройство имеет свои характеристики. Так, для датчиков вибрации может использоваться один из трех видов таких устройств:
- Усилитель заряда (для пьезоакселерометров с зарядовым выходом, частотный диапазон 0,5 Гц÷25,6 кГц);
- Усилитель напряжения (для пьезоакселерометров со встроенным усилителем напряжения, частотный диапазон 2 Гц÷25,6 кГц);
- ICP-адаптер (для пьезоакселерометров со встроенным усилителем по стандарту ICP, частотный диапазон 0.5 Гц÷25,6 кГц);
Управляющий вход рассчитан на прием стандартного TTL сигнала, например от датчика оборотов. Для инфракрасного датчика оборотов ФД-2 производства «Ассоциации ВАСТ» в сборщике предусмотрен специальный источник питания, обеспечивающий эффективную работу канала измерения скорости вращения с расстояния до 30 см от вращающейся поверхности.
Сборщик-анализатор обеспечивает следующие виды анализа:
- Фильтрация сигнала полосовыми фильтрами и измерение параметров в этих полосах;
- Измерение частоты, временного интервала и разности фаз;
- Сравнение параметров сигнала с пороговыми значениями;
- Синхронное накопление и анализ формы сигнала;
- Узкополосный спектральный анализ собственно сигнала или его части;
- Узкополосный спектральный анализ огибающей сигнала;
- Построение амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик механизмов с переменной скоростью вращения.
Для решения указанных задач в сборщике установлен один антилайзинговый фильтр с полосой пропускания от 0 до 25 кГц, а все дальнейшие операции, в том числе и антилайзинговые с более низкими граничными частотами, выполняются в цифровой форме с использованием специального сигнального процессора [7].
3 ПРЕДЛАГАЕМЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ
Целью данного проекта является внедрение лабораторного стенда для диагностики подшипников качения. Это необходимо для того, чтобы добавить еще один крайне необходимый этап при сборке узлов и постановки их на локомотив. Целесообразность этого этапа заключается в том, чтобы произвести диагностику подшипника на стенде перед сборкой узла с необходимыми на него нагрузками, тем самым, предупредив сборку узла с бракованным подшипником.
Предлагаемый стенд будет основан на аналогии со стендом ОМСД. Для этого представляется ОМСД подробнее.
ОМСД-03 имеет следующие преимущества перед аналогами:
- Увеличение достоверности диагностики;
- Защищенность системы от внешних помех;
- Автоматизацию процесса диагностики;
- Исключение возможности повторного диагностирования одной и той же колесной пары;
- Идентификацию по видам брака;
- Широкую интеллектуализацию систем диагностики и управления на основе использования современной элементной базы (пьезоэлектрические преобразователи со встроенными предоусилителями, лазерные датчики высокого разрешения, сенсорный дисплей);
- Прогнозирование остаточного ресурса (после набора статистической информации);
- Увеличение долговечности ОМСД-03 за счет новых конструктивных решений в тормозной и приводной системах;
- Создание на основе ОМСД-03 бортовых систем для диагностики буксовых узлов в движении для основных типов подвижного состава.
Рисунок 3.1 – Общий вид стенда вибродиагностики ОМСД
В состав ОМСД-03 входит:
- Система вибродиагностики подшипников буксовых узлов в составе стенда и размещенного в нем программно аппаратного модуля;
- Система вибродиагностики буксовых узлов колесных пар в составе стенда и программно-аппаратного модуля, размещаемого в шкафу управления.
Стенд вращения подшипников обеспечивает:
- Вращение подшипников в пределах 700–730 об/мин.;
- Контроль скорости вращения оптическим датчиком;
- Нагружение наружного кольца подшипника в пределах 100–180 кг.
Стенд вращения колёсной пары обеспечивает:
- Разгон колёсной пары до частоты не менее 300 об/мин;
- Торможение и остановка в заданном режиме;
- Стабилизация скорости оборотов за время не более 3 минут;
- Уровни вибрации на стойках стенда не больше 0,02 g;
- Измерение частоты вращения с помощью оптического датчика;
- Постоянную погрешности измерения частоты вращения колесной пары не более 1 об/мин в диапазоне от 60 до 320 об/мин.
Характеристики программно-аппаратного модуля:
- Пределы допускаемой основной относительной погрешности системы при измерении общего уровня вибрации и для спектрального анализа не более ± 5 %;
- Время установления рабочего режима системы не более 5 мин;
- Напряжение коммутации управляющего канала – 220 ± 10 % В;
- Ток коммутации управляющего канала – не менее 0,5 А.
Программное обеспечение ОМСД-03 осуществляет:
- Сбор и хранение диагностической информации;
- Выдачу результатов диагностики в формате ГОДЕН/БРАК;
- Получение сводных отчетов за установленный период и развернутых по выбранному объекту;
- Передачу информации о проведенных замерах по СПД ОАО «РЖД».
Питание ОМСД-03:
- Для стенда вращения колесной пары – напряжение 380 В 10 %, частотой 50 Гц 2 %, сжатый воздух с давлением 4–6 атм.;
- Для программно-аппаратного модуля 220 В 10 %, 50 Гц 2 %.
Разрабатываемый стенд включает в себя такие основные узлы, как:
- Монитор;
- Системный блок;
- Клавиатура и мышь;