- •1. Задачи, системы и типовая программа технической диагностики
- •1.1. Цель и задачи технической диагностики
- •1.2. Виды дефектов, качество и надежность машин
- •1.3. Восстановление работоспособности оборудования
- •1.4. Виды состояния оборудования, системы технической диагностики
- •1.5. Типовая программа технического диагностирования
- •1.6. Виды неразрушающего контроля, его стандартизация и метрологическое обеспечение
- •2. Методы вибрационной диагностики
- •2.1. Сущность вибродиагностики и ее основные понятия
- •2.2. Средства контроля и обработки вибросигналов
- •2.3. Виброактивность роторов
- •2.4. Виброактивность подшипников и их диагностика
- •2.5. Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
- •2.6. Вибродиагностика и вибромониторинг общих дефектов машинного оборудования
- •3. Оптические методы, визуальный и измерительный контроль
- •3.1. Классификация оптических методов контроля
- •3.2. Особенности визуального контроля
- •3.3. Визуально-оптический и измерительный контроль
- •4. Капиллярный контроль
- •4.1. Физическая сущность капиллярного контроля
- •4.2. Классификация и особенности капиллярных методов
- •4.3. Технология капиллярного контроля
- •4.4. Проверка чувствительности капиллярного контроля
- •5. Течеискание
- •5.1. Термины и определения течеискания, количественная оценка течей
- •5.2. Способы контроля и средства течеискания
- •5.3. Масс-спектрометрический метод
- •5.4. Галогенный и катарометрический методы
- •5.5. Жидкостные методы течеискания
- •5.6. Акустический метод
- •6. Радиационный контроль
- •6.1. Источники ионизирующего излучения
- •6.2. Контроль прошедшим излучением
- •6.3. Радиографический контроль сварных соединений
- •7. Магнитный неразрушающий контроль
- •7.1. Область применения и классификация
- •7.2. Магнитные характеристики ферромагнетиков
- •7.3. Магнитные преобразователи
- •7.4. Магнитная дефектоскопия, магнитопорошковый метод
- •7.5. Дефектоскопия стальных канатов
- •7.6. Метод магнитной памяти
- •7.7. Магнитная структуроскопия
- •8. Вихретоковый, электрический и тепловой виды контроля
- •8.1. Вихретоковый вид контроля
- •8.2. Электрический вид контроля
- •8.3. Тепловой вид контроля
- •9. Ультразвуковой неразрушающии контроль
- •9.1. Акустические колебания и волны
- •9.2. Затухание ультразвука
- •9.3. Трансформация ультразвуковых волн
- •9.4. Способы получения и ввода ультразвуковых колебаний. Конструкция пьезопреобразователей
- •9.5. Аппаратура, методы и технология ультразвукового контроля
- •10. Акустико-эмиссионный метод
- •10.1. Источники акустической эмиссии
- •10.2. Виды сигналов аэ
- •10.3. Оценка результатов аэ контроля
- •10.4. Аппаратура аэ контроля
- •10.5. Порядок проведения и область применения аэ контроля
- •11. Деградационные процессы оборудования и материалов
- •11.1. Деградационные процессы, виды предельных состояний
- •11.2. Характеристики деградационных процессов
- •11.3. Виды охрупчивания сталей и их причины
- •11.4. Контроль состава и структуры конструкционных материалов
- •11.5. Оценка механических свойств материалов
- •11.6. Способы отбора проб металла и получения информации о его свойствах
- •12. Оценка остаточного ресурса оборудования
- •12.1. Методология оценки остаточного ресурса
- •12.2. Оценка ресурса при поверхностном разрушении
- •12.3. Прогнозирование ресурса при язвенной коррозии
- •12.4. Прогнозирование ресурса по трещиностойкости и критерию «течь перед разрушением»
- •12.5. Оценка ресурса по коэрцитивной силе
- •12.6. Оценка ресурса по состоянию изоляции
- •13. Особенности диагностирования типового технологического оборудования
- •13.1. Диагностирование буровых установок
- •13.2. Диагностирование линейной части стальных газонефтепроводов и арматуры
- •13.3. Диагностирование сосудов и аппаратов, работающих под давлением
- •13.4. Диагностирование установок для ремонта скважин
- •13.5. Диагностирование вертикальных цилиндрических резервуаров для нефтепродуктов
- •13.6. Диагностирование насосно-компрессорного оборудования
- •Список литературы
- •Оглавление
2.5. Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
Зубчатые передачи являются одним из наиболее виброактивных элементов машин [9]. Даже идеальные зубчатые передачи возбуждают параметрическую вибрацию из-за периодического изменения жесткости зубьев по длине зацепления и из-за пересопряжения зацепления с нечетного на четное число пар зубьев (в прямозубых передачах с однопарного на двухпарное зацепление). Периодическое изменение жесткости зубьев возбуждает колебания на зубцовой частоте и ее гармониках:
Где i - порядковый номер гармоники; - зубцовая часть, Гц; и - частота вращения соответственно зубчатых колес, Гц; и - число зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес.
На величину вибропараметров на зубцовой частоте и ее гармониках влияют как погрешности изготовления (неравномерность бокового зазора, непостоянство толщин зубьев и др.), так и степень износа профиля зубьев при эксплуатации, наличие усталостного выкрашивания рабочих поверхностей и т.д., приводящих к изменению условий нагружения по линии зацепления. Кроме того, при выходе зубьев из зацепления возможно возникновение отрывных динамических колебаний, что приводит к появлению спектральных составляющих в широком частотном диапазоне, в том числе в диапазоне частот колебаний роторов, корпусов подшипников, зубчатых колес и других элементов машин.
Таким образом, даже идеальная (без дефектов) зубчатая передача обладает высокой виброактивностью, спектр которой занимает широкую полосу частот и имеет сложный характер. Вместе с тем основные составляющие вибрации зубчатых передач, позволяющие осуществлять их практическую диагностику, укладываются в три гармонических ряда с частотами, кратными зубцовой частоте ifz, а также частоте вращения ведущего if1, и ведомого if2 валов передачи.
Причинами возникновения вибрации в промысловых и магистральных трубопроводах, в отличие от роторных машин, является пульсация давления перекачиваемой технологической среды. Частота собственных колебаний трубопроводов fтр определяется целым рядом факторов: геометрией трубопроводов (наличием вертикальных, наклонных и горизонтальных участков), диаметром и толщиной стенки трубы, расстоянием между опорами и способом закрепления (защемления) трубопровода на опорах, наличием сосредоточенных масс на различных участках трубопровода (затворов, клинкетов и т.п.). В настоящее время разработаны мощные вычислительные программные средства, позволяющие рассчитывать fтр с учетом всех возможных влияющих факторов. С течением времени величина fтр может меняться из-за различных причин: отложения парафинов из нефти, скопления газового конденсата на низких участках газопроводов, износа трубопроводов, сезонных колебаний фунтов, просадки опор и др.
Для предупреждения преждевременного разрушения трубопроводов необходимо в самом первом приближении соблюдать условие, чтобы отношение частоты возмущающего импульса главной гармоники fвозм к частоте свободных колебаний трубопроводов fтр соответствовало условиям fвозм /fтр< 0,75 или fвозм/fтр > 1,3.
Пульсация давления технологической среды, вызывающая вибрацию трубопроводов, обусловливается рядом причин. Наиболее частой причиной пульсации давления являются колебания технологической среды, возмущаемые работой поршневого или роторно-лопаточного агрегата нагнетателя. Причинами вибрации могут быть также автоколебания трубопроводной обвязки нагнетателей, возникающие при определенных условиях при прокачке технологической среды через неоднородности обвязки. Пульсация давления может возникать и в линейной части трубопроводов из-за турбулизации потока технологической среды на стенках труб и различных неоднородностях (отводах, трубопроводной арматуре и др.).
Вибрация трубопроводов изменяет их напряженное состояние. В дополнение к действующим статическим нагрузкам {весовым, температурным, нагрузкам от внутреннего давления и монтажных натягов) при вибрации возникают циклические напряжения, величина которых определяется амплитудой виброперемещений и формой изгибных колебаний трубопровода. Современные программные средства расчета позволяют определять виброперемещения трубопроводов с учетом их реальных характеристик (геометрических размеров, условий закрепления на опорах, наличия сосредоточенных масс, конструкции стыков и др.) и на этой основе устанавливать допустимое значение амплитуды виброперемещений исходя из условия, что фактические напряжения не будут превышать предел выносливости материала трубопровода. Таким средством является, например универсальный программно-вычислительный комплекс АNSYS (США), разработанный на основе метода конечных элементов (МКЭ) и нашедший наиболее широкое распространение. Могут применяться и другие коммерческие универсальные МКЭ-программы (АВАQUS, LS-DYNA, МАRС и др.).