ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИКА - 2022 - УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННОМ ПРЕДПРИЯТИИ

DOI 10.57112/22022-48

УДК 621.313

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ДИАГНОСТИКИ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРОМЫШЛЕННОМ ПРЕДПРИЯТИИ

Зимина Людмила Александровна

Попов Андрей Николаевич

Аннотация:

В статье рассмотрен ультразвуковой метод диагностики неразрушающего контроля вращающегося оборудования, такого как токарные, циркулярные, заточные, винторезные, гравировальные станки, насосы, промышленные вентиляторы и т. п., которые находятся на промышленных предприятиях, а именно процесс его проведения, преимущества и недостатки. Также для сравнения и выявления наилучшего способа мониторинга приведены другие методы неразрушающего контроля. Цель работы состоит в определении существующих и используемых на сегодняшний день способов контроля состояния подшипников. Актуальность исследовательской работы заключается в повышении надежности, за счет внедрения ультразвуковой технологии отслеживания состояния вращающегося оборудования на промышленном предприятии с использованием ультразвуковых приборов. В работе рассматриваются методы неразрушающего контроля такие как: тепловизионный, ультразвуковой, вихретоковый и магнитопорошковый.

Ключевые слова: неразрушающий контроль, ультразвуковая технология, электродвигатель, подшипник, повышение надежности.

Одним из важных узлов электрической машины (электродвигателя) является подшипник, благодаря ему осуществляется вращение ротора с наименьшим сопротивлением и передается нагрузка от подвижного узла на другие части конструкции. Также подшипники обеспечивают воздушный зазор необходимой величины между статором и ротором во время действия рабочих нагрузок двигателя. Выход из строя подшипника или его незначительная неисправность может повлечь за собой целый ряд проблем и нарушений в работе взаимосвязанного оборудования, что приведет к сбою производственного процесса, простою станков и машин, экономически невыгодной ситуации – снижению прибыли, а также возможен наихудший исход – травмы и смерть рабочего персонала. Непредсказуемые поломки могут возникать из-за плохого качества изготовления и монтажа, неправильной или некачественной смазки, повышенных нагрузок и несоответствующих климатических условий. Чтобы избежать неприятных ситуаций и обеспечить эффективную и безопасную работу на производстве необходимо производить регулярные проверки и мониторинг состояния вращающегося оборудования.

В данной статье рассмотрена ультразвуковая технология отслеживания состояния вращающегося оборудования. С помощью ультразвука можно обнаружить трение и удары, возникающие из-за дефекта подшипников. Например, пониженный уровень смазки или содержание в ней посторонних мелких частиц, вызывает повышенное трение в подшипнике, а в итоге удары. Технология ультразвука позволяет выявлять неисправности на ранних стадиях их появления, это позволяет прогнозировать техническое обслуживание для восстановления подшипника и оборудования. Именно выявление дефектов на ранней стадии дает преимущество перед другими методами диагностики неразрушающего контроля. Приведем к сравнению тепловизионную диагностику. В данном методе контроль основан на регистрации температурного поля на поверхности исследуемого объекта, то есть с помощью тепловизора можно выявить ненормальный нагрев, который говорит и неисправности [1]. Но на ранних стадиях возникновения повреждения нагрев может еще не наблюдаться, а значит выявить это повреждение не получится. Ультразвук же способен это сделать. Первое, что необходимо сделать, применяя эту технологию, это установить опорное или базовое значение величины, измеряемой в дБ/мкВ (децибел на микровольт) для каждого оборудования (подшипника), находящегося в новом исправном состоянии или нормальном состоянии. Найденная величина является точкой отсчета для множества аспектов дальнейшего анализа подшипников. В момент мониторинга, измерения должны проводиться в том же месте, где были проведены в первый раз. Датчик, который посылает сигнал на тестируемый объект, должен быть установлен сверху корпуса подшипника для соблюдения точности. Снятое измерение сравнивают с базовой величиной, если имеется отличие, то это говорит о появлении дефекта в подшипнике. В основном, если разность выше 8 дБ/мкВ, то требуется провести дополнительный анализ, также это может быть следствием нехватки или избытка смазки, в таком случае необходимо проверить уровень смазки. Когда разность составляет примерно 14 дБЧмкВ это свидетельствует о деградации подшипника, необходимо производить более частый контроль и начать принимать меры по восстановлению или замене подшипника. Если эта разность более 30 дБ/мкВ, то это является предупреждением о критическом состоянии, что в скором времени может произойти отказ подшипника, и чтобы избежать поломки оборудования требуется незамедлительное техническое обслуживание [2]. Ведение статистики отказов и повреждений с временными и частотными областями может облегчить выявление причины отклонения измеряемой величины от базовой.

Существует еще несколько методов диагностики неразрушающего контроля, это вихретоковый контроль и магнитопорошковый контроль. Суть вихретокового контроля заключается в следующем, в детали создается вихревой ток, после на выходе преобразователя появляется сигнал, фазу и амплитуду которого определяет действующее вторичное поле. Преимущества этого метода: простота проведения; контроль может осуществляться на загрязненных поверхностях; контроль деталей из немагнитного материала. Недостаток в том, что возможно выявить только поверхностные трещины. Магнитопорошковый метод контроля реализуется так, сначала намагничивают деталь, потом наносят магнитный индикатор и вместе, где появился дефект будет скопление этого индикатора (порошка или суспензии). Преимуществом метода является высокая достоверность. Недостатки: контроль деталей только из ферромагнитных материалов; установки для проведения контроля стационарные [3]. По сравнению с приведенными методами ультразвуковой контроль может выявлять не только внешние дефекты, но и внутренние.

Внедрение ультразвуковой технологии, правильная калибровка устройств исследования и обучение персонала позволит в полной мере реализовать потенциал программы отслеживания состояния оборудования на промышленном предприятии с использованием ультразвуковых приборов. Программа ультразвукового мониторинга может значительно повысить надежность за счет прогнозирования ресурса подшипников.

Список используемой литературы

1. Карельский, А. В. Место тепловизионной диагностики в промышленности / А. В. Карельский. – Санкт-Петербург : Инновации. Наука. Образование, 2021. – Т. 1. – №44. – С. 901-904. – Текст : электронный. – URL : https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28431790. – Режим доступа : свободный.

2. Диагностическое оборудование, контрольно-измерительные приборы. – Москва : ООО «Диагност», 2022. – Текст : электронный – URL : diagnost.ru/brand-sdt/gde-primenyaetsya-ultrazvukovaya-diagnostika/obnaruzhenie-mehanicheskih-neispravnostej-na-rannej-stadii-diagnostika-podshipnikov . – Режим доступа : свободный.

3. Андреев М. П. Опыт применения вихретоковой и магнитопорошковой дефектоскопии в диагностике дисков роторов ГТК-10-4 в условиях компрессорных станций / М. П. Андреев, И. И. Крюков, А. И. Левченко, Н. Г. Шмелев. – Санкт-Петербург : Газотурбинные технологии, 2014. – №6 (125). – С. 16-21 – Текст : электронный – URL : https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28431790. – Режим доступа : свободный.

Информация об авторах

Попов А. Н. – к.т.н., доцент, Зимина Л. А. – студент группы 8Э-21, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.