5.6. Пример 1. Использование режима магнитографа на выбеге для диагностики состояния подшипников
Сигналы от подшипников даже с достаточно развитым дефектом обладают незначительными амплитудами и часто маскируются в шуме.
Сигналы достаточно большого уровня, в несколько раз превышающие шум и, которые можно заметить в обычном спектральном анализе, чаще всего появляются в предаварийном состоянии, возможно, за несколько минут до полного разрушения подшипника со всеми вытекающими отсюда последствиями - разрушения лопаточных аппаратов, корпусов опор и т.д.
Система VibroNET 2.1 позволяет в какой-то мере решить проблему диагностики состояния подшипников, используя информацию, полученную на выбеге роторов в режиме магнитографа. В основе диагностики лежит эффект резонансного усиления гармонических компонент, соответствующих основным подшипниковым частотам и их кратностям. Если для двигателя (нового или после ремонта) имеется соответствующая информация, то, сравнивая ее с аналогичной, полученной после нескольких тысяч часов непрерывной работы в процессе текущих регламентных работ, можно провести оценку состояния подшипников. Очевидно также, что если существует некоторая статистика по предельным значениям амплитуд на соответствующих резонансах, то с некоторой вероятностью можно прогнозировать и остаточный ресурс подшипника.
Данная методика предполагает получение информации на выбеге роторов (т.е. при останове двигателя). На рис. 5.7, 5.8, показаны огибающие гармонических компонент, соответствующих основным подшипниковым частотам FTF, BSF промежуточного подшипника двигателя ДР59Л, поступившего в ремонт в ОАО "Газтурбосервис" и предварительно протестированного на стенде.
Рис. 5.7. Огибающая гармонических компонент с частотой FTF вращениясепаратора
Рис. 5.8. Огибающая гармонических компонент с частотой BSFвращения тел качения
На всех графиках для всех частотных компонент существуют резонансные усиления соответствующих частотных компонент. Шумовой уровень в данном примере оценивается величиной 0.1...0.2 мм/сек. Амплитуды резонансов достигают 0.3 мм/сек. Появление резонансных усилений гармонических компонент с частотами подшипников может говорить о том, что существуют начальные изменения в состоянии данного подшипника (предполагается, что для кондиционного подшипника не существует причин возбуждения колебаний с указанными частотами).После разборки двигателя и перед проведением ремонтных работ была проведена дефектация узлов и деталей. Явных разрушений на промежуточном подшипнике не наблюдалось. Однако следы повышенного износа существовали. В частности, следы проскальзывания наружной обоймы в корпусе (рис. 5.9), следы на телах качения, изменивших их начальную геометрию, рис.5.10.Сравнение времени выбега роторов (оценка времени выбега является обязательным процедурой при проведении контрольных испытаний), а также сравнение осциллограмм выбега (например, по огибающим временного сигнала в некоторой полосе частот) также могут дать косвенную информацию о состоянии подшипниковых узлов.
Рис. 5.9. Наружная обойма промежуточного подшипника со следамиизноса
Рис. 5.10. Ролик промежуточного подшипника со следами износа
Рис.5.11 Каскадная диаграмма спектральных характеристик на режимемаксимальных вибраций
Рис. 5.12 Результаты диагностики в системе VibroNET 2.1
5.7. Пример 2. Использование режима выбега для анализа посторонних шумов, замеченных в испытании
В данном разделе приводятся результаты испытаний двигателя ДР59Л зав. № Д00292120 на стенде цеха №35 с 17.11.2004 по 20.11.2004, на котором были отмечены нестандартные ситуации. Приведем хронологию испытаний, построенную на данных САУ и системы VibroNET 2.1: Двигатель установлен на стенд 17.11.2004.
- Запуск №1- холодная прокрутка (ХП) - произведен 17.11.2004 в 12:56. Максимальные обороты пквд=665 об/мин, Пкнд=752 об/мин. Выбег роторов КНД - 449с, КВД - 399с в 12:58. При выбеге роторов посторонних шумов нет.
- Запуск №2 до прогрева двигателя (первый горячий запуск) произведен 17.11.2004 в 13:16. Режим полной загрузки 1N. Аварийный останов (АО)в 13:21, вибрация по штатному месту на СТ >17 мм/сек. Выбег ротора КНД - 54с, КВД - 102с, СТ - 71с. При выбеге ротора посторонних шумов нет.
- Запуск №3 - ХП- произведен 17.11.2004 в 13:33. Выбег роторов КНД - 508с, КВД - 514с в 13:36. Вибрации по всем точкам в норме. При выбеге роторов посторонних шумов нет. nrafl=794 об/мин, пкнд=749 об/мин
- Произведена протяжка крепления вибродатчиков и кронштейнов вибродатчиков на корпусе ГТД.
- Запуск №7 до прогрева двигателя (третий горячий запуск) 17.11.2004 в 19:38. Выбег роторов КНД - 58с, КВД - 117с, СТ - 86с в 09:20, 18.11.2004. При выбеге роторов прослушивается шум, периодически повторяющийся в районе ОВ ТВД и ЗК КВД.
- В последующие запуски шум повторялся до запуска №23.
- При проведении запуска №24 ХП в 11:17 19.11.2004г. (в присутствии гл. специалистов) на охлажденном двигателе шум отсутствует (ХП прервана на оборотах пкнд=260 об/мин по требованию главных специалистов).
- По решению гл. специалистов на двигателе произведена наработка в течение 11 часов 40 минут (до 8:30 20.11.04г. для остановки в присутствии специалистов) на режиме 1.0N с тремя остановками НО (нормальный останов). После каждой остановки проведено по две ХП. При каждой остановке шум повторялся.
- Общая наработка двигателя составила 42 часа. 20.11.2004 в связи с периодически повторяющимся шумом произведен демонтаж двигателя и отправлен в цех 34 для исследования.
- Общее число запусков: холодная прокрутка - 28, до прогрева двигателя - 14. Общее число остановов: нормальный останов - 13, аварийный останов - 1.
Примечание: При ХП факультативная норма выбега с 700 об/мин до 0 об/мин - ротора КНД не менее 360сек, ротора КВД не менее 460сек. При горячем запуске норма выбега роторов с 1500 об/мин до 500 об/мин: ротора КНД не менее - 56сек, ротора КВД не менее - 104.. ,154с
Анализ поведения двигателя позволил сделать некоторые обобщения.
Превышение аварийных уставок по вибрации зафиксировано только при первом горячем запуске двигателя. При дальнейших испытаниях уровни вибрации были в норме ТУ. По результатам анализа вибрационного сигнала с датчика расположенного в штатной точке №3, в момент аварийного останова, выявлено, что источником повышенной вибрации является ротор низкого давления. Его составляющая в этот момент была равной 14 мм/с, остальные составляющие спектра меньше 2,5 мм/сек. Каскадная диаграмма спектров приведена на рис. 5.11.
Автоматическая диагностика (рис. 5.12) показала, что основными дефектами при аварийном останове были: дисбаланс КНД с вероятностью 57% и весовым коэффициентом 0,7; несоосность КНД относительно ТНД с вероятностью 51% и весовым коэффициентом 0,86.
В то же время последующие горячие запуски не сопровождались повышенными вибрациями. Это говорит о том, что на первом запуске вибрационные явления привели узлы конструкции, первоначально имевшие отклонения в сборке от ТУ, в нормальное состояние. Т.е произошло некоторое выравнивание и стабилизация положения деталей корпусов.Другая нестандартная ситуация - посторонний шум на охлажденном двигателе не наблюдался. В то же время на всех испытаниях при горячем запуске при выбеге появляется посторонний шум.При анализе вибросигналов, записанных во время выбега роторов, обнаружена зависимость частоты проявления шума от частоты вращения роторов. Как видно из рис. 5.13 в вибросигнале продолжительностью 1 сек имеется три шумовых всплеска (обведены кружками). Из рис. 5.14 в свою очередь видно, что частота 3 Гц в этот момент времени соответствует ротору высокого давления. Зависимостей проявления шума от частоты вращения ротора низкого давления во временных сигналах не обнаружено.
Рис. 5.13 Временной сигнал на 211 секунде записи выбега роторов
Рис. 5.14 Циклограмма выбега РНД и РВД (ротор СТ стоит)
Последующая переборка двигателя показала, что посторонний шум являлся следствием цепляния полок рабочих лопаток второй ступени ТВД за торцы блока сопловых лопаток, рис. 5.15, 5.16.В качестве общего вывода по данному примеру можно отметить, что выбег при наличии соответствующих систем контроля вибрационных сигналов и их анализа может дать отличные результаты в оценке технического состояния приводов ГПА.
Рис. 5.15. Торец блока сопловых лопаток второй ступени ТВД со следамизадира
Рис. 5.16. Выступающая полка рабочей лопатки второй ступени ТВД
Приобететение доступа к файлам
ВНИМАНИЕ: Данная информация получена путем сканирования, цифровой обработки физических носителей или обмена с неравнодушными пользователями. Она не имеет отметок грифа секретности и тайны, если вы считаете, что эта информация нарушает Ваши авторские или другие права. Незамедлительно сообщите администратору для удаления ее из портала.