Гатауллин Т.Т., Палладий А.В., Ильин А.Г., Николаев М.Н., Загидуллин Р.Н. "Особенности диагностирования дефектов муфт центробежных насосов при экспертизе промышленной безопасности"

ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕФЕКТОВ МУФТ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

ПРИ ЭКСПЕРТИЗЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ЗАО «Динамика»

Гатауллин Т.Т. – генеральный директор – эксперт в области промышленной безопасности, к.т.н.;

Палладий А.В. – эксперт в области промышленной безопасности, доцент, к.т.н.;

Ильин А.Г. – заместитель генерального директора по ЭПБ;

Николаев М.Н. – ведущий инженер;

Загидуллин Р.Н. – ведущий инженер.

Центробежные насосы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе на опасных производственных объектах. Они выполняют технологические функции, обеспечивающие работоспособность, а зачастую и безопасность производств.

Насосное оборудование, применяемое на опасных производственных объектах, после выработки установленного срока службы, подвергается экспертизе промышленной безопасности с целью определения возможности и ресурса дальнейшей безопасной эксплуатации. В ходе экспертизы дается всесторонняя оценка соответствия оборудования требованиям промышленной безопасности, в том числе по техническому состоянию.

Оценка технического состояния центробежных насосов производится на основании результатов натурного обследования, функциональной диагностики и определения вибрационного состояния.

Многолетний опыт проведения экспертизы промышленной безопасности насосного оборудования позволяет отметить важное значение виброобследования, при оценке работоспособности центробежных машин, поскольку положительные результаты натурного обследования и функциональной диагностики не гарантируют удовлетворительного вибрационного состояния, при котором допускается дальнейшая эксплуатация оборудования.

Оценка вибрационного состояния центробежных насосных агрегатов осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 10816-1-97, ГОСТ 32106-2013 по величинам среднеквадратических значений вибропараметров. В случае недопустимых значений вибропараметров выполняется анализ виброакустических сигналов с целью идентификации дефекта повышающего вибрацию.

Повышенный уровень вибрации насосного агрегата может быть следствием следующих дефектов и отклонений:

‒        дисбаланс вращающихся масс;

‒        дефекты подшипников;

‒        несоосность сочлененных валов;

‒        дефекты муфт;

‒        нарушение жесткости закрепления опор;

‒        нарушение гидродинамики потока.

Большая часть перечисленных дефектов выявляются и устраняются входе натурного обследования, это: дефекты подшипников, несоосность сочлененных валов, нарушение жесткости закрепления опор, и при функциональной диагностике - нарушение гидродинамики потока. Однако дисбаланс вращающихся масс и дефекты муфт чаще всего выявляются только при диагностике вибрационного состояния.

Доля дефектов муфт достигает 50...60% от общего числа причин повышенной вибрации насосных агрегатов. При этом дефекты муфт по своим диагностическим признакам схожи с дисбалансом вращающихся масс и ошибочно идентифицируется как нарушение балансировки.

Из Рис. 1 и 2 видно, что спектры виброскорости при нарушении балансировке и при дефекте муфты аналогичны: в обоих случаях доминирует гармоника на частоте вращения ротора, что свидетельствует о дисбалансе вращающихся масс, однако причины дефектов отличаются.

Зачастую в таких случаях выполняется повторный вывод агрегата в ремонт с целью проведения балансировки ротора, что требует дополнительных материальных и временных затрат. Кроме того, при неверной постановки диагноза, балансировка не дает ощутимого результата.

Рис. 3. Центровка валов с дефектными полумуфтами (эксцентриситет).

На Рис. 3 схематично показаны отцентрованные валы, полумуфты которых имеют «эксцентриситет по пальцам». После соединения полумуфт, при вращении, валы периодически, с частотой вращения, будут нагружаться, а вибрация на опорах будет происходить противофазно на ближних к муфте опорах. При таких условиях работы возникает динамический дисбаланс муфтового соединения.

Рис. 4. Центровка валов с дефектными полумуфтами (перекос).

На Рис. 4 схематично показаны отцентрованные валы, полумуфты которых не перпендикулярны осям вращения. После соединения полумуфт, при вращении, валы так же как в предыдущем случае будут нагружаться периодически с частотой вращения, однако колебания будут происходить синфазно на ближних к муфте опорах. Видно, что в таких условиях работы центр тяжести муфтового соединения смещается, что приводит к дисбалансу.

В описанных случаях балансировка роторов отдельно друг от друга не дает требуемого снижения вибронагруженности. Для определения истинной причины необходимо проведение дополнительных измерений вибрации с изменением взаимного радиального положения полумуфт и при меньшем количестве пальцев. Таким образом, моделируется изменение величин предполагаемого эксцентриситета или перекоса полумуфт. При этом значительное изменение общего уровня вибрации в сторону повышения или понижения свидетельствует о дефектах муфты. Сохранение же уровня вибрации указывает на необходимость проведения балансировки.

Анализ накопленных результатов технических диагностирований насосных агрегатов в процессе экспертизы промышленной безопасности подтверждает необходимость проведения виброобследований до и после ремонта. Предварительное виброобследование непосредственно до вывода агрегата в ремонт позволяет своевременно выявлять дисбалансы вращающихся масс, дефекты муфт и в ходе проведения натурного обследования устранять выявленные отклонения. Таким образом, удается избежать повторные выводы оборудования в ремонт. Виброобследование после ремонта необходимо для исключения дефектов сборки и оценки общей работоспособности оборудования.

Использованная литература:

1.      ГОСТ Р ИСО 10816-1-97. «Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования.

2.      ГОСТ 32106-2013. «Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов».

3.      А. Ширман, А. Соловьев. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования.

4.      Методика диагностирования оборудования роторного типа. Методическое пособие. Редакция 2.0. ЮНГ 468.011 МП. Димитровград 2006 г.