Поршневые компрессоры относятся к машинам возвратно-поступательного действия, для которых характерны периодические удары, вызванные функционированием узлов механизма движения в условиях циклически изменяющихся нагрузок. В результате, в спектре вибрации поршневого компрессора наблюдаются ударные гармоники частоты вращения, присутствие которых (в отличие от машин непрерывного действия: насосов, вентиляторов и др.) не является свидетельством каких-либо дефектов. Дополнительно в спектре вибрации присутствуют гармоники на частоте кратной тактам перемещения каждого поршня в цилиндрах. Эти сильные возмущения в спектре также необходимо отфильтровывать. По этой причине вибродиагностика поршневых компрессоров требует иного подхода, учитывающего специфику возникновения вибраций возвратно-поступательных машин.
Выбор виброанализатора
Для вибродиагностики большинства машин непрерывного действия оптимальным по соотношению «цена/качество/функциональность» является применение 2-х канального виброанализатора BALTECH VP-3470-Ех, но в случае вибродиагностики поршневых компрессоров требуется виброанализатор с большим количеством параллельных каналов измерения – не менее 4-х, даже для самых простых компрессоров, а оптимально – 8-ми канальный стендовый анализатор «ПРОТОН-1000».
Выбор точек измерений
Достаточное количество измерительных каналов и правильный выбор точек измерений являются залогом достоверного определения мест зарождения дефектов поршневого компрессора. На основе анализа измерений вибрации в различных точках корпуса компрессора, датчики рекомендуется устанавливать:
на корпусе, впускных и нагнетательных клапанах каждого цилиндра;
вертикально на крейцкопфе (для контроля вертикального зазора между поверхностями скольжения);
в зоне расположения коренных подшипников.
При этом длительность одного измерения должна охватывать, как минимум, 2-3 полных цикла работы компрессора.
Частотный диапазон измерений вибрации
Верхняя граничная частота измерений определяется размерами и массой деталей компрессора, или правильней – собственными резонансными частотами деталей. Так как резонансные частоты находятся в диапазоне от сотен герц до нескольких килогерц, то для вибродиагностики поршневых компрессоров вполне достаточно датчика вибрации с верхней граничной частотой до 5 кГц.
Нижняя граничная частота измерений должна не превышать 10 Гц, то есть для вибродиагностики поршневых компрессоров вполне достаточно обычных датчиков вибрации, охватывающих диапазон от 10 Гц до 5 кГц.
4.Синхронизация измерений – обязательное условие вибродиагностики поршневых компрессоров.
Для точного диагностирования местоположения дефекта необходимо синхронизировать полученные спектры с угловым положением коленчатого вала. Синхронизация спектров позволяет выделить временные отрезки, соответствующие тем или иным фазам работы оборудования и провести корреляцию вибросигналов с разных датчиков.
Синхронизация по угловому положению коленчатого вала проводится с помощью фазового отметчика той или иной конструкции, для некоторых типов компрессоров достаточно точная синхронизация достигается с помощью выделения характерных ударных гармоник вибросигнала.
Выбор параметров и методов вибрации для диагностики поршневых компрессоров
Как показала практика, наиболее информативные и достоверные результаты дают измерения формы вибросигналов в размерности виброускорения. Именно графики виброускорения позволяют наиболее точно определить временные фазы работы компрессора и четко выделить временные интервалы, в которых диагностируется тот или иной дефект. Далее, в зависимости от вида определяемого дефекта, применяют спектральный, модальный или вейвлет-анализ к участкам спектров, соответствующих отдельным, строго ограниченным интервалам времени.
Диагностируемые дефекты поршневых компрессоров
дефекты кривошипно-шатунного механизма
диагностические признаки:
наличие ударных вибраций на временном графике при изменении направления движения шатуна вдоль цилиндра свидетельствует о наличии увеличенного зазора на коленчатом валу или крейцкопфе;
если же ударные вибрации наблюдаются только в моменты смены поперечного движения шатуна, то это указывает на наличие увеличенных зазоров только в шатунных подшипниках.
увеличенный зазор крецкопфа
диагностические признаки:
появление пика вибрации в спектре датчика, установленного вертикально на крейцкопфе. Помимо определения дефекта крейцкопфа, по изменению спектрального состава сигнала можно судить об остаточном ресурсе работы данного цилиндра.
дефекты цилиндра (недостаточная компрессия, износ уплотнений и рабочих поверхностей)
диагностические признаки:
дефекты обнаруживаются по участкам спектров, в которых скорость движения поршня не изменяется во много раз.
дефекты выпускного клапана
диагностические признаки:
износ и нарушение фаз газораспределения определяется через анализ колебаний, обусловленных перемещением масс сжатого газа. Диагностическая информация содержится в графике изменения вибрации на участке, где присутствуют колебания с примерно одинаковой амплитудой, но с центральной (нулевой) линией, наклоненной к оси времени. Выводы о наличии дефектов и степени их развития делают по изменению во времени амплитуды и частоты этих колебаний и углу наклона нулевой линии.
Как можно видеть, вибродиагностика поршневых компрессоров – достаточно трудоемкая процедура, требующая очень высокой квалификации диагноста. Чтобы повысить свою квалификацию, мы приглашаем вас на курс повышения квалификации ТОР-103 «Основы вибродиагностики. Вибродиагностика поршневых компрессорои» в Учебный центр переподготовки кадров компании «БАЛТЕХ».
Что касается анализаторов для диагностики поршневых компрессоров, то еще раз напоминаем, что в данном случае требуется многоканальный (не менее 8 каналов) стационарный анализатор с числом полос, не менее 3200 и с функцией регистрации выборок вибросигналов требуемой длительности. Для повышения достоверности диагностики машин возвратно-поступательного действия мы рекомендуем применять минилаборатории для анализа масел и смазок BALTECH OA-5400.
Верхняя граничная частота измерений определяется размерами и массой деталей компрессора, или правильней – собственными резонансными частотами деталей. Так как резонансные частоты находятся в диапазоне от сотен герц до нескольких килогерц, то для вибродиагностики поршневых компрессоров вполне достаточно датчика вибрации с верхней граничной частотой до 5 кГц.
Нижняя граничная частота измерений должна не превышать 10 Гц, то есть для вибродиагностики поршневых компрессоров вполне достаточно обычных датчиков вибрации, охватывающих диапазон от 10 Гц до 5 кГц.
4.Синхронизация измерений – обязательное условие вибродиагностики поршневых компрессоров.
Для точного диагностирования местоположения дефекта необходимо синхронизировать полученные спектры с угловым положением коленчатого вала. Синхронизация спектров позволяет выделить временные отрезки, соответствующие тем или иным фазам работы оборудования и провести корреляцию вибросигналов с разных датчиков.
Синхронизация по угловому положению коленчатого вала проводится с помощью фазового отметчика той или иной конструкции, для некоторых типов компрессоров достаточно точная синхронизация достигается с помощью выделения характерных ударных гармоник вибросигнала.
дефекты кривошипно-шатунного механизма