Способ диагностики технического состояния роторного оборудования

Авторы патента:

G01M15/00 - Испытание машин и двигателей (испытание топливовпрыскивающей аппаратуры F02M 65/00; испытание зажигания двигателей внутреннего сгорания, например проверка синхронизации F02P 17/00; обнаружение стуков в двигателях внутреннего сгорания G01L 23/22)

Владельцы патента RU 2644646:

Харисов Рустам Маратович (RU)
Валеев Анвар Рашитович (RU)
Саубанов Оскар Маратович (RU)

Изобретение относится к области диагностики, а именно к способам оценки технического состояния роторного оборудования, и может быть использовано при определении дефектных узлов и деталей, оценке долговечности оборудования. Для реализации способа на роторное оборудование устанавливаются датчики вибрации в ключевых точках оборудования, которыми могут быть: подшипниковые узлы, корпус оборудования, точки крепления оборудования к фундаменту и другие. Далее устанавливаются тензометрические датчики в ключевых точках оборудования. Информация с датчиков вибрации обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра вибрации. Информация с тензометрических датчиков обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра по нагрузкам. Анализ данных частотного спектра тензометрических датчиков в совокупности с данными частотного спектра датчиков вибрации дает более полную диагностирующую информативность, и это позволяет с большей достоверностью определять техническое состояние оборудования и дефекты узлов. Изобретение направлено на повышение достоверности диагностики технического состояния роторного оборудования.

Известен способ диагностики технического состояния роторного оборудования (ГОСТ Р 53565-2009 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств.) Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов на основе измерения общего уровня вибрации в контрольных точках оборудования.

Недостатком данного метода является низкая оценка технического состояния роторного оборудования, невозможность точного определения дефектных узлов, низкая чувствительность к уровню дефектности узлов.

Прототипом заявляемого изобретения служит способ оценки технического состояния роторного оборудования (Костюков В.Н. Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин. Учебное пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с: ил. - ISBN 978-5-8149-1101-8), в основе которого лежит анализ спектра вибрации по частотам в контрольных точках и сопоставление значений уровня вибрации определенной частоты с определенными дефектным признакам.

Недостатком данного метода является недостаточно точная оценка технического состояния роторного оборудования, невозможность точного определения дефектных узлов, неоднозначность дефектных признаков во многих случаях.

Технической задачей заявляемого изобретения является повышение достоверности диагностики технического состояния роторного оборудования.

Поставленная задача решается тем, что в способе оценки технического состояния роторного оборудования, использующем анализ вибрационного спектра оборудования, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно проводится анализ по данным тензометрии оборудования в режиме реального времени с разложением динамических нагрузок по частотному спектру и сопоставление между собой вибрационного и тензометрических спектров.

Для реализации способа на роторное оборудование устанавливаются датчики вибрации в ключевых точках, которыми могут быть: подшипниковые узлы, корпус оборудования, точки крепления оборудования к фундаменту и другие.

Далее устанавливаются тензометрические датчики (датчики деформации, датчики сжатия-растяжения) в ключевых точках роторного оборудования, которыми могут быть точки крепления оборудования на фундамент (опоры), корпус оборудования. Также могут быть использованы тензометрические датчики между оборудованием и фундаментом.

Заявляемый способ реализуется следующим образом.

Информация с датчиков вибрации обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра вибрации. Информация с тензометрических датчиков обрабатывается в режиме реального времени с получением частотного спектра по нагрузкам.

Анализ данных частотного спектра тензометрических датчиков в совокупности с данными частотного спектра датчиков вибрации дает более полную диагностирующую информативность, и это позволяет с большей достоверностью определять техническое состояние оборудования и дефекты узлов, в частности выявлять разболтовку фундаментальных болтов, «мягкие лапы». Сопоставление уровня виброускорения и динамических нагрузок при одинаковой частоте в одном узле роторного оборудования позволяет дополнительно оценивать массу колеблющегося (вибрирующего) узла, и согласно спецификации роторного оборудования по значениям массы оценивать дефектный узел, и в сочетании с данными анализа вибрационного и тензометрического спектров локально определять дефектный узел с высокой достоверностью.

Заявляемый способ может реализовываться как с помощью отдельных виброанализаторов и анализаторов тензометрических нагрузок, так и на единой автоматизированной платформе, в которой производится первичное преобразование данных с датчиков, обработка сигналов, получение вибрационного и тензометрических спектров, их сопоставление и анализ в режиме реального времени, представление результатов анализа.

Вибрационные и тензометрические датчики могут быть как в переносном (съемном), так и в стационарном исполнении.

Возможно применение заявляемого способа в рамках расширения существующих стационарных систем вибрационного контроля и диагностики роторного оборудования путем добавления тензодатчиков и системы обработки сигналов и анализа данных.

Установка тензодатчиков между роторным оборудованием и фундаментом позволит повысить точность получения тензометрических данных. Применение переносных (накладных) тензодатчиков позволит повысить точность и достоверность определения местоположения дефектных узлов.

Таким образом, заявляемый способ диагностики технического состояния роторного оборудования позволяет повысить достоверность диагностики технического состояния роторного оборудования. Выявление дефектов на ранних этапах развития увеличивает среднюю наработку оборудования на отказ, повышает эксплуатационную надежность и долговечность работы роторного оборудования, снижает затраты на проведение ремонтных работ и позволяет эффективнее планировать проведение ремонтных работ.

Способ оценки технического состояния роторного оборудования, использующий анализ вибрационного спектра оборудования, отличающийся тем, что дополнительно проводится контроль тензометрического спектра оборудования в режиме реального времени и проводится совместный анализ полученных спектров с целью выявления дефектных узлов и определения текущего технического состояния роторного оборудования.

Изобретение относится к двигателям транспортных средств. В способе управления двигателем определяют, образовался ли лед во впускном коллекторе или корпусе дросселя двигателя, в ответ на рабочие параметры двигателя.

Способ эксплуатации двигателя с датчиком влажности // 2643406

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности.

Устройство для измерения акустического сигнала от деталей турбомашины // 2642963

Изобретение относится к измерительным устройствам, в частности к устройствам диагностики технического состояния подшипниковых опор авиационных газотурбинных двигателей.

Неагрессивный контроль датчика отработавших газов // 2642952

Изобретение относится к датчику отработавших газов в моторном транспортном средстве. Предложен способ для контроля датчика отработавших газов, присоединенного на выпуске двигателя.

Способ контроля процесса сгорания тяжелого топлива в судовом дизеле в эксплуатации // 2641780

Изобретение относится к системе судового энергетического оборудования, в частности к способам анализа отработавших газов. Технический результат заключается в возможности определения оптимального режима нагрузки дизеля и контроля процесса горения топлива на основе полученных параметров, а именно размеров твердых частиц отработавших газов дизеля.

Способ подготовки стенда к испытаниям авиационного двигателя для определения достаточности запасов газодинамической устойчивости // 2641187

Изобретение относится к области испытаний авиационных двигателей, в частности к созданию на стендах условий для подготовки испытаний авиационного двигателя по оценке достаточности запасов газодинамической устойчивости.

Способ доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока газотурбинного двигателя // 2641182

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке и эксплуатации всех типов газотурбинных двигателей (ГТД), к способам доставки измерительного элемента в заданную позицию при замерах параметров газового потока, к проведению инженерных и сертификационных испытаний ГТД, к верификации расчетных моделей узлов двигателей.

Способ диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя при эксплуатации // 2640972

Изобретение относится к области измерительной техники, к испытаниям, доводке, диагностике и эксплуатации реактивных двигателей, а конкретно к способам диагностики технического состояния двухконтурного газотурбинного двигателя по газодинамическим параметрам потока.

Автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок // 2640667

Изобретение относится к стендовым испытаниям узлов транспортных средств. Предложена автоматизированная система управления нагружающим устройством для стендовых испытаний автомобильных энергетических установок, в которой устройство имитации колеса содержит блок модели привода, который в реальном автомобиле связывает вал испытываемого силового агрегата энергоустановки с колесами, и интегрирующее звено, постоянная времени которого равна моменту инерции имитируемого колеса и коэффициент усиления равен радиусу имитируемого колеса.

Способ определения режимов работы газотурбинного двигателя, на которых осевая сила, действующая на радиально-упорный подшипник, принимает минимальные и максимальное значения // 2640463

Изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение при стендовых испытаниях и в эксплуатации газотурбинных двигателей, а также для создания систем диагностики.

Способ испытания авиационного турбореактивного двигателя // 2645066

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний турбореактивных двигателей (ТРД). Способ испытания ТРД включает подогрев и наддув воздуха на входе в двигатель. Для двигателя, содержащего топливно-масляный теплообменник, предварительно создают математическую модель двигателя, корректируют ее по результатам испытаний репрезентативного количества от трех до пяти двигателей, по математической модели определяют расход топлива, подаваемого в теплообменник на заданном режиме при заданных условиях полета, а при испытании двигателя с наддувом и подогревом воздуха на входе в двигатель обеспечивают дополнительную подачу топлива в топливно-масляный теплообменник с расходом, соответствующим имитируемым полетным условиям. Технический результат – обеспечение оптимальных значений температуры и расхода масла при проведении испытаний и повышение достоверности их результатов. 1ил.

Способ определения содержания частиц сажи в выхлопной струе авиационного газотурбинного двигателя в полёте // 2645173

Изобретение относится к способу определения частиц сажи в выхлопной струе газотурбинного двигателя (ГТД) в полете. Для осуществления способа измеряют в полете ток нейтрализации с электростатических разрядников самолета электрических зарядов, генерируемых частицами сажи в выхлопной струе газа ГТД, определяют расход газа через сопло двигателя, измеряют значение электризации аэрозолей атмосферы за счет соприкосновения их с поверхностями самолета, определяют среднее значение плотности электрического заряда струи газа на всех режимах полета, определяют содержание частиц сажи в струе по градуированным зависимостям «чисел дымности» от среднего значения плотности электрического заряда и влияния аэрозолей атмосферы. Обеспечивается повышение эффективности определения содержания частиц сажи в выхлопной струе газа ГТД при различных метеорологических условиях. 2 ил., 1 пр.

Система обнаружения дефектов на объекте // 2645443

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля вращающихся элементов авиационного двигателя. Объектами изобретения являются система и способ обнаружения дефектов на объекте, содержащий этапы, на которых: формируют изображение (13), характеризующее указанный объект (11), на основании сигналов (9), связанных с объектом, разбивают указанное изображение на участки (15) в соответствии с самоадаптирующимися разрешениями и вычисляют расхождения между различными участками для обнаружения аномального участка, указывающего на возможность повреждения. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ диагностики двигателя с наддувом и соответствующий двигатель // 2645856

Способ диагностики двигателя внутреннего сгорания с наддувом, оборудованного турбокомпрессором фиксированной геометрии, содержащим компрессор, через который проходит воздух, поступающий во впускную систему двигателя, и турбину, которая связана во вращении с компрессором через общий вал и через которую проходят выхлопные газы двигателя в выпускную систему двигателя, при этом указанный двигатель связан: с дроссельным клапаном для изменения пропускного сечения воздуха, поступающего во впускную систему двигателя; и с разгрузочным вентилем waste-gate, установленным параллельно с турбиной в выпускной системе двигателя для изменения количества выхлопных газов, проходящих через турбину, при этом содержит: этап вычисления первого временного интеграла измерения атмосферного давления в течение времени вычисления; этап вычисления временного интеграла измерения давления наддува в течение указанного времени вычисления; этап вычисления второго временного интеграла измерения атмосферного давления в течение указанного времени вычисления; этап вычисления двух критериев диагностики; этап сравнения первого критерия диагностики с первым порогом диагностики и сравнения второго критерия диагностики с вторым порогом диагностики; и этап диагностики неисправности, когда по меньшей мере один из двух критериев диагностики меньше своего соответствующего порога диагностики. Техническим результатом является повышение точности диагностики двигателя. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Стенд для высотных испытаний ракетных двигателей // 2646278

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к стендовому оборудованию, применяемому при огневых стендовых испытаниях ракетных двигателей с имитацией высотных условий. Стенд для высотных испытаний ракетных двигателей содержит барокамеру и выхлопной диффузор с выходной секцией, включающей две торцевые, внешнюю и внутреннюю стенки, образующие кольцевое пространство рубашечной системы охлаждения. По периметру задней торцевой стенки выходной секции выхлопного диффузора равномерно расположены отверстия или форсунки, обеспечивающие выход рабочей жидкости из рубашечной системы охлаждения за срез выхлопного диффузора. Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения стенок выходной секции диффузора за счет формирования равномерного течения рабочей жидкости вдоль горячей стенки рубашечной системы охлаждения, а также позволяет обеспечить орошение струи продуктов сгорания ракетного двигателя за срезом выхлопного диффузора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя // 2646520

Использование: обнаружение и регистрация металлических частиц износа в потоке масла работающего ГТД. Для обнаружения металлических частиц износа в потоке масла работающего газотурбинного двигателя общий поток масла разделяют на N независимых потоков, суммарная площадь поперечного сечения которых равна площади поперечного сечения общего входного потока; контроль каждого независимого потока осуществляют индивидуальным одновитковым вихретоковым чувствительным элементом кластерного датчика, благодаря чему повышается чувствительность вихретоковых чувствительных элементов и возможность обнаружения единичных металлических частиц, находящихся в одном поперечном сечении потока масла; фиксируют момент времени и возможное число от одной до N одновременно прошедших частиц металла через контролируемое сечение потока масла, а по результатам измерения судят об изменении технического состояния двигателя непосредственно во время его эксплуатации, что позволяет своевременно обнаружить зарождение дефектов трущихся поверхностей и принять меры по недопущению аварийной ситуации. 1 ил.

Способ определения технического состояния подшипников скольжения кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей // 2647260

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано для диагностики подшипников кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей. Способ определения технического состояния подшипников скольжения кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей заключается в том, что на работающем двигателе получают зависимости изменения давления масла в центральной масляной магистрали от частоты вращения коленчатого вала. Для получения зависимостей двигатель загружают путем свободного разгона. На полученных зависимостях выбирают участок, соответствующий максимальному крутящему моменту коленчатого вала и сравнивают данные, полученные на этом участке с эталонными. Технический результат заключается в оперативном безразборном определении технического состояния подшипников кривошипно-шатунного механизма дизельных автотракторных двигателей.

Способ и устройство акустического обнаружения нарушения работы двигателя, снабженного активным контролем шума // 2647261

Настоящее изобретение касается способа акустического обнаружения по меньшей мере одного нарушения (DYS) работы двигателя, причем двигатель создает первичный шум Ро, который обрабатывается системой активного контроля шума, посылая на цели сокращения шума акустический сигнал Рс, производимый по меньшей мере одним воздействующим устройством и связанный передаточной функцией Н с сигналом Y, производимым упомянутой системой активного контроля шума, причем упомянутое нарушение (DYS) работы имеет акустическую сигнатуру, которая может быть идентифицирована в первичном шуме Ро на целях сокращения шума, отличающегося тем, что он включает в себя следующие этапы: получение упомянутого сигнала Y, производимого системой активного контроля; идентификация возможного появления нарушения работы с помощью средства слежения, которое обрабатывает знание об Y и о Н и подает, при необходимости, аварийное сообщение. Технический результат – уменьшение помех в работе системы активного контроля и повышение надежности акустического обнаружения по меньшей мере одного нарушения работы двигателя. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способы эксплуатации двигателя и система вентиляции картера // 2647283

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что во время запуска двигателя выполняют индикацию о снижении эффективности работы клапана (78), установленного между картером (28) и впускным коллектором (42), на основании характеристик временного провала давления в вентиляционной трубке (74) картера. Давление в вентиляционной трубке (74) картера прогнозируют с помощью установленного в вентиляционной трубке (74) картера датчика (77) потока. Датчик (77) потока включает в себя трубку (75) Вентури. Раскрыты вариант способа эксплуатации двигателя и система вентиляции картера двигателя. Технический результат заключается в уменьшении сложности системы контроля. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 11 ил.

Способ испытания газотурбинного двигателя // 2648197

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, а именно к способам испытаний авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Для типа двигателей, включающих противообледенительную систему, предварительно проводят испытания на выбранном режиме работы, измеряют параметры при выключенной и при включенной системе противообледенения в рабочем диапазоне частот вращения роторов, вычисляют поправочные коэффициенты к измеренным параметрам путем отношения значений параметров, измеренных с включенной противообледенительной системой, к значениям параметров, измеренных с выключенной противообледенительной системой, формируют зависимости поправочных коэффициентов на измеряемые параметры от частоты вращения роторов Ki=f(n), а при проведении испытаний других двигателей в условиях обледенения с включенной противообледенительной системой умножают измеренные значения параметров на полученные коэффициенты. Cпособ позволяет получить достоверные результаты при испытаниях ГТД в условиях обледенения с включенной противообледенительной системой. 2 ил., 2 табл.