Вибрационная диагностика подшипников качения двигателя НК-12СТ газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3

Подшипники качения газотурбинного двигателя НК-12СТ, входящего в состав газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3 (см. табл. 1), являются одними из наиболее ответственных узлов, определяющих работоспособность и долговечность двигателя. Результаты анализа надежности работы двигателей НК-12СТ за несколько лет показывают, что значительная доля выходов их из строиться (от 40 до 50%) происходит по причине разрушения подшипников качения, при этом двигатель в среднем вырабатывает не более 2000 часов, что составляет 50% гарантийного и 18,2% межремонтного ресурса двигателя.

В то же время, в отдельных случаях, при благоприятных условиях, когда качественно выполнена сборка двигателя и соблюдаются правила технической эксплуатации, подшипниковые узлы полностью вырабатывают не только гарантийный и межремонтный ресурс, но даже и общий расчетный ресурс двигателя, равный 33000 час.

Результатом разрушения подшипников является съем двигателя с эксплуатации и его замена, которая является наиболее дорогостоящей операцией для эксплуатирующих газотранспортных предприятий. Вышедшие из строя двигатели восстанавливаются и ремонтируются заводом-изготовителем.

Особенностью разрушения подшипников двигателя НК-12СТ является то, что оно происходит внезапно, без появления существенных признаков, предшествующих разрушению, что влечет за собой потери перекачиваемого газа, не запланированные трудозатраты, связанные с аварийными остановками, сбои в работе компрессорных станций, высокую стоимость ремонта.

Указанная особенность, а также её последствия обусловливают актуальность проблемы раннего диагностирования состояния подшипников двигателя НК-12СТ методами безразборной (в том числе, вибрационной) диагностики.

Кроме того, решение проблемы раннего диагностирования подшипников двигателя НК-12СТ позволит решить задачу обоснованного прогнозирования сроков безотказной работы двигателей и назначения их гарантийного ресурса при выпуске в соответствии с фактическим состоянием подшипниковых узлов.

Таблица 1. Подшипниковые узлы двигателя НК-12СТ

В процессе работы состояние подшипников двигателя НК-12СТ оценивается по косвенным параметрам с помощью штатной системы контроля по наличию металлической стружки в маслосистеме двигателя, изменению температуры масла на выходе из двигателя, а также по изменению вибрации в штатных точках (по одной на силовом корпусе турбокомпрессора и свободной турбины) в диапазоне роторных частот (от 45 до 150 Гц). Вибрация измеряется в вертикальном направлении.

Штатная система контроля предназначена в основном для защиты двигателя от глобальных повреждений и его остановки в случае возникновения аварийных ситуаций, но с помощью этой системы невозможно с достаточной достоверностью оценить состояние подшипников на ранних стадиях развития неисправностей, предшествующих разрушениям.

Для решения задачи раннего обнаружения неисправностей подшипников качения в данной работе рассматриваются методы вибрационной диагностики, оперирующие некоторыми характеристиками вибрационных процесса, сопровождающих работу двигателя НК-12СТ.

В процессе работы в составе роторных машинах подшипники качения генерируют так называемые «подшипниковые» вибрации в достаточно широком диапазоне частот [2]. Эти вибрации обусловлены следующими причинами:

• наличием в подшипниках нескольких элементов, совершающих сложное движение с различными угловыми скоростями;
• несовершенствами подшипников качения, образовавшимся на стадии изготовления - волнистостью, овальностью, гранностью дорожек и тел качения, наличием радиального зазора, дисперсией диаметров тел качения и т.д.;
• несовершенствами, возникающими при сборке роторной машины- перекосами колец, несоблюдением допусков на посадки колец на вал и в корпус и т.д.;
• несовершенствами, возникающими при эксплуатации машины- износом, загрязнением смазки, увеличением радиального зазора и т.п.

Указанные причины приводят к сложному характеру движения центра вала под влиянием сил взаимодействия контактирующих деталей.

Создаваемые подшипниками качения возбуждения относятся к разряду кинематических, когда исходными являются не нагрузки, а взаимные перемещения наружного и внутреннего колец подшипников. При развитии неисправностей, вибрационные характеристики кинематических возбуждений изменяются, что и позволяет выявлять неисправности подшипников по изменению вибрации.

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.