Распознавание эксплуатационных дефектов ленточных конвейеров методами вибродиагностики

ляется асинхронный двигатель, но при его применении остаются проблемы с тяговыми моментами на малых скоростях движения, решение которых требует дополнительных затрат. Если взять вентильный двигатель с постоянными магнитами, то это наилучший среди рассмотренных двигателей по тягово-динамическим характеристикам, однако постоянные магниты не дешевы, и они весьма чувствительны к температурным режимам.

Исходя из требований к электроприводу троллейвоза и накопленного опыта применения карьерных автосамосвалов и дизель-троллейвозов, разработки и эксплуатации опытных образцов асинхронных тяговых двигателей на железнодорожном транспорте [3], на сегодняшний день можно сделать вывод о наибольшей приемлемости асинхронного тягового двигателя для троллейвозного транспорта, как по энергетическим характеристикам, так и технологическим и технико-экономическим показателям. При использовании электропривода с частотным управлением и системы автоматического регулирования с применением алгоритма прямого управления моментом могут быть обеспечены требуемые тяговые характеристики привода.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тарасов А.П. К вопросу о тяговом электроприводе троллейвоза / А.П. Тарасов, А.Г. Журавлев, В. А. Черепанов, // Проблемы недропользования: материалы I Всероссийской Молодежной научно-практической конференции, 14 февраля 2007 г.- Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - С. 239-249.

2. Яковлев В.Л. Дизель-троллейвозный транспорт на карьерах / В. Л. Яковлев и др. - Новосибирск: Наука, 1991. - 104 с.

3. Мариев П.Л. Карьерный автотранспорт Состояние и перспективы / П.Л. Мариев и др. - СПб: Наука, 2004. - 429 с. ПТГТ^

— Коротко об авторах -

Тарасов А.П. - м.н.с.,

Черепанов В.А.,- м.н.с.,

ИГД УрО РАН.

П.Б. Герике, 2008

УДК 681.518.54

289

Б.Л. Герике, И.Л. Абрамов, П.Б. Герике

РАСПОЗНАВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ ЛЕНТОЧНЫХ КОНВЕЙЕРОВ МЕТОДАМИ ВИБРОДИАГНОСТИКИ

Основным методом функциональной диагностики горных машин и оборудования является вибродиагностика - техническая дисциплина, рассматривающая теорию и методы распознавания технических состояний машин и механизмов по исходной информации, содержащейся в виброакустическом сигнале.

Методы вибродиагностики направлены на обнаружение и идентификацию неисправностей агрегатов горных машин и оборудования, влияющих на их вибрацию - дефектов роторов, дефектов опорной системы, узлов статора, подшипников скольжения и подшипников качения, зубчатых и ременных передач, испытывающих или генерирующих динамические нагрузки.

Целями вибродиагностики являются:

- предупреждение развития дефектов агрегата и сокращение затрат на его восстановление,

- определение оптимальной технологии восстановления работоспособности агрегата, если возникший дефект исключает возможность его нормальной эксплуатации.

Носителем информации о техническом состоянии элементов работающего оборудования в вибродиагностике является виброакустический сигнал - собирательное понятие, включающее информацию о колебательных процессах (вибрационных, гидро- или газодинамических и пр.) и акустическом шуме механизма.

Особенность процесса - вибросигнал практически мгновенно реагирует на изменение состояния оборудования, что определяет скорость постановки диагноза и принятия решения.

Вибродиагностика решает следующие практические задачи обслуживания машин и оборудования:

- разделение множества возможных технических состояний агрегата на два подмножества: исправных и неисправных;

290

а) б)

Рис. 1. Анализаторы вибрации, слева направо: "КВАРЦ"

- постановка диагноза, состоящего в определении характера и локализации одного или группы дефектов, соответствующих вибрационному состоянию агрегата;

- возможное обнаружение дефекта на ранней стадии и прогнозирование его развития во времени.

При выборе средств измерения параметров вибрации необходимо ориентироваться на параметры диагностируемого оборудования. Если диагностируется однотипное оборудование длительного режима работы с небольшими отклонениями по конструкции, частоте вращения, массе, габаритам и условиям эксплуатации предпочтение следует отдать системам углубленной диагностики. Хорошо зарекомендовали себя при проведении измерений на шахтах Кузбасса [1] сборщики-спектроанализаторы "ТОПАЗ" и "КВАРЦ", фирмы "Диамех 2000, Россия (рис. 1). Приборы имеют возможность работы с количеством каналов от 1 до 16 (с применением дополнительных средств), частотный диапазон в режиме измерения спектра- от 3 до 40 000 Гц, максимальное количество линий в спектре - 1600, масса - 2,1 кг.

Наибольшее распространение в угольной и горнорудной промышленности получили ленточные конвейеры. Измерения вибрации обычно проводятся на приводной станции на крышках подшипниковых узлов. Точки измерений вибрации на показаны на рис. 2.

Анализ дефектов конвейеров позволяет выделить следующие характерные дефекты:

- дисбаланс электродвигателя и барабана;

291

Рис. 2. Схема проведения измерений привода ленточного конвейера

- расцентровка валопроводов «электродвигатель - редуктор» и «редуктор - барабан»;

- дефекты элементов муфт;

- ослабление посадки подшипников;

- дефекты зубчатых передач в редукторе (перекос осей, пит-тинг, выкрашивание, трещины и т.д.);

- дефекты подшипников (увеличенные зазоры, дефекты тел качения, дефекты сепаратора и смазки);

- дефекты крепления к фундаменту.

Критическим можно считать уровень СКЗ виброскорости, равный для электродвигателей и редукторов: 7,1 мм/с. Наиболее распространенным типом дефектов является дисбаланс электродвигателя - т.е. состояние ротора, когда ось инерции не совпадает с осью вращения. Дисбаланс ротора приводит к воздействию на подшипники центробежной силы (с частотой, равной скорости вращения), что неминуемо сказывается на сроке службы подшипников. Основные причины дисбаланса в процессе эксплуатации: износ трущихся частей, эрозия, коррозия; неравномерный износ; ослабление посадки деталей на валах; изгиб вала; излом, повреждение частей ротора; загрязнения, отложения.

Характерными признаками дефекта являются

292

- направления колебаний: вибрация может проявляться как в

поперечном, так и осевом направлениях, однако, из-за

50.2046 48 45 42 39 36 33 30 27 24 21 18 15 12 9 6 3 0

Г

II

ШЧГА,.Л {-.-.А

80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480 528 800

Рис. 3. Дисбаланс электродвигателя ленточного конвейера

различной жесткости подшипника, обычно, горизонтально-поперечная вибрация выше вертикальной;

- характерные частоты: наиболее выражены колебания на оборотной частоте ротора, возможны колебания с частотами, кратными числу оборотов.

- в спектре пик на основной оборотной частоте, незначительные уровни 2, 3 и более высоких гармоник основной оборотной частоты (рис. 3).

Второй вид часто встречающихся дефектов это несоостности или расцентровки - линейное или угловое смещение осей роторов машин, связанных между собой соединительными муфтами. На практике, как правило, приходиться иметь дело с одновременным проявлением осевого и углового смещения валов.

Причинами несоосности являются дефекты монтажа; дефекты фундамента; эксплуатационные изменения взаимного положения подшипников. Диагностические признаки несоосности - в спектре преобладают первая и/или вторая гармоники частоты вращения ротора; иногда сравнительно высокие 3 и 4 гармоники; низкий уровень 410 гармоник оборотной частоты (рис. 4).

Устранение дефекта обеспечивается путем выполнения центровки агрегатов.

293

Методы вибродиагностики дают возможность устанавливать с помощью спектрального анализа такие дефекты как ослабление посадки подшипника электродвигателя ленточного

3.151 3 2.8 2.6 2.4 2.2 2 1.3 1.6 1.4 1.2 1 0.3 0.6 0.4 0.2

;

1 ......[......... .........1......... .........;.........

1

¥ г[ Л; :

Х=25 Гц ¥.2 В 91 -Л 60 80 100 120 140 160 130 200 220 250

Рис. 4. Расцентровка ротора электродвигателя ленточного конвейера в поперечной плоскости

конвейера, дефект элементов втулочно-пальцевой муфты, нарушение режима смазки подшипника ленточного конвейера, дефекты зубчатой передачи редуктора ленточного конвейера [2]. Важным моментом применения виброанализа является возможность не только качественной, но и количественной оценки степени развития дефект ленточных конвейеровов и выполнения прогноза остаточного ресурса машин.

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Герике Б.Л., Абрамов И.Л., Герике П.Б., Мещерина Ю.А. Спектральный состав нагрузки в приводе резания проходческого комбайна // Вестник КузГТУ. -2007. - № 5, с. 9-12.

2. Герике Б.Л., Абрамов И.Л., Герике П.Б. Вибродиагностика горных машин и оборудования,- Кемерово: КузГТУ, 2007. - 167 с. и'.'-'з

— Коротко об авторах -

Герике Б.Л. - д.т.н., проф., Абрамов И. Л.- д.т.н., Герике П. Б. - к.т.н.,

Институт угля и углехимии СО РАН.