Способ диагностирования технического состояния ротора машины

Способ диагностирования технического состояния ротора машины путем вывода машины на контролируемый режим, измерения на этом режиме частоты вращения ротора и останова машины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерения частоты вращения ротора производят по времени до момента останова ротора с последующим интегрированием полученной зависимости, затем сравнивают полученную величину с эталонным ее значением и по величине отклонения от последней судят о техническом состоянии ротора.

Изобретение относится к диагностированию технического состояния механизмов и машин, а именно технического состояния ротора, и может быть использовано для контроля технического состояния роторов электрических машин, гидрогенераторов, газотурбинных двигателей и турбокомпрессоров при их испытании на стенде и в условиях эксплуатации.
Известны способы и устройства диагностирования технического состояния ротора машины, основанные на измерении частоты вращения ротора и заключающиеся в определении времени "выбега" ротора турбокомпрессора от одной фиксированной частоты вращения до другой.
Недостатками известных способов являются низкие точность и технологичность диагностирования ротора машины из-за невоспроизводимости процесса выбега и сложности контроля фиксированной частоты вращения.
Известен также способ диагностирования технического состояния ротора машины путем вывода машины на контролируемый режим, измерения на этом режиме частоты вращения ротора и останова, с последующим измерением времени "выбега" до фиксированной частоты вращения. Недостатком этого способа является низкая точность диагностирования технического состояния ротора машины, связанная с невоспроизводимостью процесса выбега, сложностью контроля фиксированной частоты вращения ротора, а также процесса торможения перед остановом ротора.
Цель изобретения устранение указанных выше недостатков, а именно повышение точности и технологичности диагностирования технического состояния ротора машины.
Эта цель достигается тем, что при диагностировании технического состояния ротора машины путем вывода машины на контролируемый режим, измерения на этом режиме частоты вращения ротора и останова машины, измерение частоты вращения дополнительно производят по времени до момента останова ротора с последующим интегрированием полученной зависимости. Затем сравнивают полученную величину с эталонным ее значением и по величине отклонения полученной величины от эталонного значения судят о техническом состоянии ротора диагностируемой машины.
Предложенный способ диагностирования технического состояния ротора машины обеспечивает повышение точности и технологичности диагностирования. Погрешность определения диагностических параметров снижается на один, два порядка. Это достигается за счет того, что при интегрировании полученной зависимости основная составляющая интеграла получается на начальном этапе торможения, когда процесс торможения определяется техническим состоянием ротора машины. Заключительный этап торможения, включая останов, не характеризующий эксплуатационного технического состояния ротора машины, дает небольшую добавку к величине интеграла.
Сопоставительный анализ предложенного технического решения с известным показывает, что предложенное техническое решение позволяет достичь цели изобретения, а именно повышения точности и технологичности технического диагностирования ротора машины, и характеризуется отличительными от известного признаками: измерение частоты вращения ротора производят по времени до момента останова ротора с последующим интегрированием полученной зависимости, затем сравнивают полученную величину с эталонным ее значением и по величине отклонения от последней судят о техническом состоянии ротора.
На фиг. 1 изображены зависимости частоты вращения ротора машины (кривые 1 и 2) и величины интеграла (кривые 3 и 4) по времени; на фиг. 2 зависимости погрешности определения величины интеграла от соответствующей погрешности определения времени "выбега" (кривые 5 и 6); на фиг. 3 пример выполнения устройства для диагностирования ротора машины по предложенному способу.
На чертежах приняты следующие обозначения: n_o исходная частота вращения ротора, c^-1; текущее время выбега ротора, с; n=f(t) - зависимость частоты вращения от текущего времени "выбега" ротора; N = f( ) - зависимость текущего значения интеграла от текущего времени "выбега" ротора; погрешность определения времени "выбега" t; DN - погрешность определения величины интеграла - относительная погрешность определения времени "выбега"; относительная погрешность определения величины интеграла
На чертежах обозначены цифрами: 1 зависимость n = f ( ) для ротора эталонной машины и соответствующее ей время выбега ротора до останова ₁; 2 зависимость n = f( ) для ротора диагностируемой машины с повышенным тормозным моментом и соответствующее ей время выбега ротора до останова ₂; 3 зависимость N = f( ) для эталонной машины и соответствующая ей величина интеграла N₁ при останове ротора; 4 зависимость N = f( ) для диагностируемого турбокомпрессора с повышенным тормозным моментом и соответствующая ей величина интеграла N₂ при останове ротора; 5 - корреляционная зависимость для эталонной машины; 6 корреляционная зависимость для диагностируемой машины.
Устройство для диагностирования технического состояния ротора машины, по предложенному способу включает в себя ротор 7 диагностируемой машины с оборотной меткой 8. Диагностируемая машина условно не показана. В непосредственной близости от оборотной метки 8 установлен датчик 9 частоты вращения импульсного типа. Датчик 9 через управляемый ключ 10 соединен со счетчиком 11 импульсов, который соединен с индикатором 12. Датчик 9 соединен также с измерителем 13 частоты вращения.
При диагностировании ротора машины по предложенному способу выводят машину на контролируемый режим, измеряют на этом режиме исходную частоту вращения ротора n_o и останавливают машину. После останова машины измерения частоты вращения ротора производят по времени до момента останова ротора и получают зависимость n = f( ). Полученную зависимость интегрируют, затем сравнивают полученную величину интеграла N₂ с эталонным ее значением N₁ и по величине отклонения полученной величины интеграла N₂ от эталонного значения N₁ судят о техническом состоянии ротора. Отклонение величины N₂ от эталонного значения N₁ свидетельствует о повышении тормозного момента, т.е. ухудшении технического состояния ротора машины. Эталонные зависимости 1 и 3 и эталонное значение N₁ получают по результатам диагностических испытаний новых машин. По результатам этих же испытаний определяют корреляционную зависимость которая характеризует связь между погрешностью определения времени "выбега" ротора машины до останова и погрешностью определения величины N, интеграла из-за невоспроизводимости процесса "выбега" и особенно процесса торможения в момент останова. Погрешность определения величины интеграла на один, два порядка меньше погрешности определения времени "выбега". Действительные зависимости 2, 4 и 6 и значения параметров ₂ и N₂ определяют по результатам испытания диагностируемых машин.
Для диагностирования машины по предложенному способу на ротор 7 устанавливают оборотную метку 8, выводят машину на контролируемый режим с частотой вращения машины n_o. Импульсный датчик 9 генерирует импульсы, частота которых пропорциональна n_o. Импульсы от датчика 9 поступают на вход измерителя 13 частоты вращения. В момент останова машины подается команда на управляемый ключ 10, который соединяет выход датчика 9 с входом счетчика 11 импульсов. Счетчик 11 импульсов подсчитывает количество импульсов от момента останова машины до момента останова ротора машины. Результат подсчета отображается на индикаторе 12.
Полученное значение сравнивают с эталонным для данной частоты вращения ротора n_o и по отклонению от эталонного значения судят о техническом состоянии ротора машины.
Предложенный способ диагностирования технического состояния ротора машины повышает точность и технологичность оценки технического состояния ротора машины в широком диапазоне изменения эксплуатационных факторов. Одновременно снижаются затраты средств и времени на проведение диагностических операций. Погрешность определения диагностических параметров снижается на один, два порядка, затраты на диагностирование и ремонт машин снижаются на 10-30%
Использование: общее машиностроение. Сущность изобретения: способ диагностирования технического состояния ротора машины путем вывода машины на контролируемый режим, измерение на этом режиме частоты вращения ротора и останова машины. Для повышения точности диагностирования производят измерение частоты вращения ротора по времени до момента останова ротора с последующим интегрированием полученной зависимости. Затем сравнивают полученную величину интеграла с эталонным ее значением и по величине отклонения полученной величины от эталонной судят о техническом состоянии ротора. Способ может быть использован для контроля и диагностирования технического состояния роторов электрических машин, гидрогенераторов, газотурбинных двигателей и турбокомпрессоров. 3 ил.