СТЕНД ДЛЯ ВИБРАЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Стенд для вибрационной диагностики турбокомпрессоров судовых дизелей
Полезная модель относится к испытательной технике, а именно к средством диагностики виброакустических параметров энергетического оборудования и может быть использована для установления причин и норм вибрации турбокомпрессоров судовых высоко- и среднеоборотных двигателей.
1
Расширение рамок действующих стандартов по нормированию вибрации для современных турбокомпрессоров с «плавающими» подшипниками скольжения и частотой вращения ротора более 30000 мин" требует новых экспериментальных данных. Испытания натурных двигателей связаны со значительными затратами труда, средств и времени, поэтому при изучении характеристик работы двигателя целесообразно использовать физическое моделирование, при котором воспроизводятся на специально построенных установках процессы, подобные изучаемым и имеющие одинаковую физическую природу с ними.
Известен стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания: патент РФ №2436060, G01M 15/04 «Стенд для испытания турбокомпрессора двигателя внутреннего сгорания» опуб. 10.12.2011. Стенд содержит регулируемый привод, испытуемый турбокомпрессор, приводной центробежный нагнетатель, входные и выходную магистрали, расходомеры, коробку передач, камеру сгорания, регулируемый дроссель, системы смазки и охлаждения турбокомпрессора. Этот стенд предназначен для обеспечения возможности определения запаса устойчивости по помпажу при различных режимах работы турбокомпрессора. Виброакустическую диагностику турбокомпрессора данный стенд не осуществляет.
Известен стенд для вибрационных испытаний длинномерных изделий: патент РФ №1840349, G01M 7/00 «Стенд для вибрационных испытаний длинномерных изделий» опубл. 10.10.2006, Бюл. №28. Стенд содержит вибровозбудитель с платформой, установленное на платформе приспособление для крепления испытуемого изделия. Стенд обеспечивает вибрационные испытания длинномерных крупногабаритных устройств на воздействие вибрационных нагрузок по трем направлениям, причем приспособления для крепления имеют минимальные габаритные размеры и максимальную жесткость в направлениях передаваемой нагрузки. Недостатком этого стенда является отсутствие обоснованной системы контроля за параметрами вибрации.
-1
-1
За прототип принят стенд по патенту РФ №2340882, G01M 13/00 «Стенд для вибрационной диагностики роторных систем», опубл. 10.12.2008. Стенд для вибрационных испытаний роторных систем содержит основание, на котором установлен возбудитель механических колебаний - асинхронный электродвигатель. На основании крепятся две опоры, кронштейн датчика, в опорах на подшипниках качения установлен вал с двумя дисками. Стенд снабжен также нагрузочным устройством для изменения величины нагрузки, передаваемой электродвигателем. Конструкция предусматривает возможность установления добавочных масс для создания дисбаланса. Изобретение направлено на расширение технических возможностей вибродиагностики роторных систем в целом, в нем реализован основной подход для вибродиагностики роторных машин, у которых частоты вращения вала около 1500 мин. Поэтому этот стенд не учитывает вибродиагностику турбокомпрессоров, конструктивно отличающихся друг от друга с различными режимами эксплуатации, например, турбокомпрессор высоко - и среднеоборотного двигателя, у которого частота вращения вала более 30000 мин.
Целью предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности получения виброакустических параметров вибрации турбокомпрессора высоко- и среднеоборотного двигателя в условиях максимально приближенных к реальной работе в эксплуатации.
Цель полезной модели достигается тем, что стенд для вибрационной диагностики турбокомпрессора судового дизеля, содержащий вибрационный стол, компрессор, воздушные и масляные трубы, ресивер, систему смазки, демпфер, измерительные приборы, снабжен установленном на вибрационном столе реальным турбокомпрессором и датчиками измерения вибрации, установленными на корпусе турбокомпрессора и корпусе подшипника турбокомпрессора.
Кроме того, в стенде для вибрационной диагностики турбокомпрессора судового дизеля датчики измерения вибрации установлены на магнитах, соответственно на корпусе турбокомпрессора и корпусе подшипника турбокомпрессора.
Технический результат заключается в том, что реализована возможность получения параметров вибрации, по которым можно выявить причины и установить нормы вибрации турбокомпрессора средне- и высокооборотного двигателя в эксплуатации безразборным методом диагностики с учетом влияния работающего дизеля.
Сущность полезной модели заключается в том, что применение в стенде системы смазки турбокомпрессора, ресивера с большим объемом воздуха и вибрационных приборов, позволяет получить параметры вибрации турбокомпрессора средне - и высокооборотного двигателя, в максимально приближенных к реальным условиям эксплуатации дизеля. Вибрационные датчики, установленные на стенде в различных конструктивных узлах, дают возможность получения информации для анализа и сравнения вибрационных параметров, необходимых также для дальнейшего применения для выбора оптимального места установки датчика на турбокомпрессоре дизеля.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа применением реального турбокомпрессора, демпферного устройства и датчиками измерения вибрации установленных на корпусе турбокомпрессора, и корпусе подшипника турбокомпрессора.
Конструкция стенда предусматривает возможность установки реального турбокомпрессора судового средне- и высокооборотного двигателя.
Реальный турбокомпрессор дает возможность получения вибрационных параметров, необходимых для оценки технического состояния и нормирования турбокомпрессора судового дизеля.
Система смазки подшипника турбокомпрессора находящаяся в этом стенде, позволяет обеспечить условия максимально приближенные к режимам эксплуатации судового дизеля.
Предусмотренное в стенде демпферное устройство дает возможность получить определенные параметры вибрации турбокомпрессора независимо от дизеля. Это ценно для получения вибрационного сигнала необходимого для оценки технического состояния и нормирования турбокомпрессора и двигателя в целом.
Вибрационные датчики, установленные на стенде в различных конструктивных узлах, дают возможность получения информации для анализа и сравнения вибрационных параметров, необходимых также для дальнейшего применения для выбора оптимального места установки датчика на турбокомпрессоре дизеля.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами где изображен - стенд для вибрационной диагностики турбокомпрессоров судовых дизелей.
-1
-1
Стенд включает в себя: турбокомпрессор 1 фирмы «Caterpillar» с системой смазки, в которую входит масляный бак 2 объемом около 15 литров и масляный насос 3 марки МН-50, который прокачивает масла по системе через подшипник турбокомпрессора; контрольно-измерительные приборы, в которые входят манометры 4, 5, установленные на выходе из емкости сжатого воздуха 6 (ресивер) и входе турбокомпрессора, контролируется давление воздуха, которое нагнетается при помощи поршневого компрессора 7. Применение в стенде системой смазки турбокомпрессора и ресивера с большим объемом воздуха позволяет имитировать работу турбокомпрессора при различных режимах эксплуатации высоко- и среднеоборотных двигателей. Измерение частоты вращения турбокомпрессора, которая во время эксперимента изменяется от 30000 до 60000 мин, производится при помощи переносного лазерного цифрового фототахометра (АТТ-6000) с диапазоном измерения от 10 до 99999 мин, погрешность ±(0,05%+1 е.м.р.).
Стенд предусматривает имитацию виброакустического сигнала, характерного для высоко- и среднеоборотных двигателей на различных режимах эксплуатации, при помощи возбудителя механических колебаний 8, соединяющийся с опорой, где непосредственно крепится турбокомпрессор, которая через демпферное устройство 9 крепится к вибростолу столу 10. Применение демпферного устройства в стенде позволяет получить виброакустический сигнал турбокомпрессора независимо от виброакустического сигнала стола стенда, что дает возможность получения чистого виброакустического сигнал турбокомпрессора, которые замеряются при помощи вибрационных датчиков 11, 12 установленных на подшипнике и корпусе турбокомпрессора.
Стенд работает следующим образом.
-1
Поршневой компрессор 7 нагнетает воздух в ресивер 6 до 7 бар. Воздух из ресивера поступает в турбокомпрессор 1, раскручивая его, например, до частоты вращения 30000 мин, что составляет около 25% от номинальной нагрузки дизеля. Затем происходит замер виброакустического сигнала при помощи вибрационных датчиков 11,12, который передается на переносной виброанализатор.
Подача механических колебаний на вибростол осуществляется любым известным способом. Конструкция заявляемого стенда предполагает возможность подключения возбудителя механических колебаний 8, имитирующего работу дизеля, что позволяет получить чистый виброакустический сигнал турбокомпрессора и имитировать условия работы турбокомпрессора на двигателе при различных режимах эксплуатации.
Достоверность предлагаемого способа подтверждается применением в стенде реального турбокомпрессора судового средне- и высокооборотного двигателя.
Положительный эффект предлагаемой полезной модели заключается в том, что предлагаемый стенд, в отличие от других известных аналогичных решений, может быть использован при эксплуатации турбокомпрессора средне- и высокооборотного двигателя. Использование предлагаемой полезной модели повышает технико-экономические и экологические показатели судна в целом.