Способ контроля технического состояния судовых центробежных насосов в эксплуатации
METHOD FOR CONTROL OF TECHNICAL CONDITION OF SHIPBOARD CENTRIFUGAL PUMPS IN OPERATION

Изобретение относится к системе судового вспомогательного оборудования, в частности, к средствам измерения виброакустических параметров вспомогательного оборудования. Может быть использовано для оценки технического состояния вспомогательных механизмов, а также для установления причин и уровней значений вибрации судовых центробежных насосов в эксплуатации.
Безразборный метод контроля в технической эксплуатации является одним из наиболее эффективных способов снижения аварийности и повышения надежности судового вспомогательного оборудования. Эксплуатация судовых вспомогательных механизмов включает применение основного вида технического обслуживания и ремонта по состоянию, по которому можно оценить техническое состояние оборудования без разборки, освоенными методами и средствами диагностирования и неразрушающего контроля.
В настоящее время судовые центробежные насосы применяются практически во всех судовых главных и вспомогательных системах различной мощности и приводимого его механизма движения, как электрической машины, так и двигателя внутреннего сгорания. Судовые центробежные насосы, например установленные на земснарядах, перекачивают жидкость, в которой присутствуют твердые частицы более 1 мм. Пределы эксплуатационных уровней вибрации при таких условиях эксплуатации судового центробежного насоса будет завышены.
Известны технические решения, относящиеся как к способам вибрационной диагностики элементов центробежного насоса, так и к способам выявления причин вибрации и расчета частот действующих сил на них.
Известен способ диагностики вспомогательных механизмов: патент РФ №2646207 G01M 17/08 «Способ диагностического мониторинга роторных механизмов» опуб. 01.03.2018, Бюл. №7. Этот способ основан на определении амплитудных составляющих основного сигнала вибрации и значений сигналов сопутствующих факторов, в котором сравнивают полученные значения с соответствующими критическими и оценочными уровнями по каждому конструктивному элементу роторных машин. Однако технического состояния самого вспомогательного оборудования, в общем, по параметрам вибрации в широкой и узкой полосе частот, нормы, которых указываются в нормативных документах, не учитывается.
Известен способ технического состояния центробежного насоса: патент РФ №94031570 (номер заявка 94031570 от 29.08.1994) «Способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса», F04B 51/00, G01M 15/00, F04D 29/66. Способ относится к диагностике центробежных насосных агрегатов в нефтеперерабатывающей промышленности. В способе замеряют параметры вибрации элементов центробежных насосных агрегатов, строят тренды по этим параметра, используют систему компьютерного мониторинга путем ввода в нее пороговых значений и комбинаций признаков, а оценку состояния агрегата и его элементов проводят комплексно по табличной зависимости. Водят пороговые значения уровней вибрации, применяют системы контроля с хранением и обработкой информации как главных, так и вспомогательных элементов центробежных агрегатов, определяют скорость нарастания дефекта в автоматической экспертной системе компьютерного мониторинга. Однако действия направленные на снижения уровней вибрации во время эксплуатации не проводятся, например, сменой режима эксплуатации.
За прототип был принят способ контроля параметров вибрации судового оборудования патент РФ №2682839 G01/L 5/16 «Способ контроля технического состояния судового дизель-генератора в эксплуатации» опуб. 21.03.2019, Бюл. №9. Способ относится к диагностике судового энергетического оборудования в эксплуатации по параметрам вибрации. В способе замеряют параметры вибрации судового дизеля, который является современным среднеоборотным и высокооборотным двигателем работающим, как на классическом топливе по циклу Дизеля, так и на газомоторном топливе по циклу Отто и генератора, установленных на мягких опорах. Анализируются параметры вибрации со всех датчиков и при превышении пределов эксплуатационных уровней вибрации в любом из указанных направлениях хотя бы одного из датчиков, меняют режим эксплуатации, до тех пор, пока значения вибрации не войдут в пределы эксплуатационных уровней. Такой способ определяет оптимальный режим эксплуатации, что не приводит к остановке и простою оборудования. Однако в способе решена задача мониторинга судового энергетического оборудования как дизель-генератор.
Целью предполагаемого изобретения является контроль технического состояния по параметрам вибрации судового центробежного насоса в эксплуатации и, как следствие, повышение надежности его в целом.
Для достижения указанной цели предложен способ контроля технического состояния судового центробежного насоса в эксплуатации, путем получения и обработки вибросигнала в вертикальном, осевом, поперечном направлениях, значений виброскорости и виброперемещения с датчиков, отличающийся тем, что устанавливают датчики на корпусе в местах подшипниковых опор и лапах центробежного насоса жестко установленных на корпусе судна - всего в количестве от 2 до 6 датчиков, получают сигналы в вертикальном, осевом, поперечном направлениях от всех датчиков, которые преобразуют в узкополосные спектры виброскорости, виброперемещения, причем, с датчика, установленного в количестве от одного до двух на корпусе в местах подшипниковых опор, преобразуют во всех указанных направлениях в узкополосные спектры виброскорости и фиксируют значения виброскорости в пределах, в которых находятся вибрационные параметры подшипникового узла центробежного насоса, с датчиков, установленных в количестве от двух до четырех на лапах со всех сторон центробежного насоса преобразуют во всех указанных направлениях в узкополосные спектры виброперемещения и фиксируют значения виброперемещения в пределах, которых находятся вибрационные параметры собственной частоты центробежного насоса, при этом, если зафиксированное значение параметров вибрации в любом из указанных направлениях хотя бы с одного датчика превысит пределы эксплуатационных уровней вибрации, то уменьшают нагрузку на центробежный насос с шагом 10-15% от существующей нагрузки до того, как зафиксированные значения параметров вибрации во всех указанных направлениях со всех датчиков войдут в пределы эксплуатационных уровней вибрации, при этом замер проводят через 1-2 минуты и повторяют замер после изменения нагрузки на центробежный насос, если нагрузка на центробежный насос была изменена.
Технический результат заключается в установлении оптимального режима нагрузки и контроля технического состояния судового центробежного насоса в эксплуатации на основе полученных параметров вибрации, а именно, значений, виброскорости, виброперемещения на соответствующих частотах режимах работы элементов подшипниковых узлов и на лапах центробежного насоса.
Технический результат достигается совокупностью всех признаков как в ограничительной, так и в отличительной частях формулы изобретения.
Предлагаемый способ обеспечивает контроль параметров вибрации судового центробежного насоса в эксплуатации.
Согласно предлагаемому способу, происходит получение вибросигнала в вертикальном, осевом, поперечном направлениях с датчиков, установленных на элементах подшипниковых узлов и лапах судового центробежного насоса.
С датчика, установленного в количестве от одного до двух на корпусе в местах подшипниковых опор центробежного насоса получают временные сигналы в вертикальном, осевом, поперечном направлениях преобразуют во всех указанных направлениях в узкополосные спектры виброскорости и фиксируют значения виброскорости на соответствующей оборотной частоте центробежного насоса fo=n/60, где n это число оборотов вала центробежного насоса, которое меняется от нагрузки центробежного насоса.
С датчиков, установленных в количестве от двух до четырех на лапах со всех сторон центробежного насоса получают временные сигналы в вертикальном, осевом, поперечном направлениях преобразуют во всех указанных направлениях в узкополосные спектры виброперемещения и фиксируют значения виброперемещения на собственной частоте центробежного насоса.
Сущность изобретения заключается в том, что установление оптимального режима нагрузки и контроль технического состояния судового центробежного насоса в эксплуатации обеспечивается с помощью полученных параметров вибрации, с датчиков, установленных на центробежном насосе, а именно значений виброскорости, виброперемещения на соответствующих частотах работы элементов и самого центробежного насоса.
Изобретение поясняется чертежами, где
На фиг. 1 представлена принципиальная схема с указанием мест установки датчиков вибрации на центробежном насосе от привода электрической машины.
На принципиальной схеме изображено: 1 - электродвигатель; 2 - центробежный насос; 3 - корпус подшипникового узла центробежного насоса; 4 - лапы центробежного насоса.
Датчики вибрации установлены в следующих точках элементов центробежного насоса: точка т1 - на корпусе в местах подшипниковых опор центробежного насоса; точки т2, т3 - на лапах со всех сторон центробежного насоса.
На фиг. 2 представлена принципиальная схема с указанием мест установки датчиков вибрации на центробежном насосе от привода двигателя внутреннего сгорания.
На принципиальной схеме изображено: 5 - двигатель; 6 - редуктор; 7 -центробежный насос; 8 - корпус подшипникового узла центробежного насоса; 9 - лапы центробежного насоса.
Датчики вибрации установлены в следующих точках элементов центробежного насоса: точка т4 - на корпусе в местах подшипниковых опор центробежного насоса; точки т5, т6 - на лапах со всех сторон центробежного насоса.
На фиг. 3 показан в качестве примера спектр виброскорости, в вертикальном направлении на корпусе подшипникового узла 8 в точке т4 с указанием соответствующих частот работы центробежного насоса.
Пример реализации способа контроля технического состояния судовых центробежных насосов в эксплуатации.
-1
Нагрузка на центробежный насос создается процентным открытием нагнетательного клапана, например, полностью открытий нагнетательный клапан это 100%, наполовину открытый нагнетательный клапан 50%., если в качестве привода используется электрическая машина с постоянной частотой вращения (фиг. 1). Если в качестве привода используется двигатель внутреннего сгорания (фиг. 2), то нагрузка на центробежный насос создается изменением оборотов самого двигателя внутреннего сгорания, при этом нагнетательный клапан центробежного насоса всегда открыт полностью при любых нагрузках. Например, номинальная частота вращения двигателя внутреннего сгорания 1500 мин, что соответствует 100% нагрузки центробежного насоса.
Судовой центробежный насос запускается без нагрузки. Затем, центробежный насос нагружают до необходимого установившегося режима эксплуатации, например, 75% от номинальной. Проводится замер параметров вибрации, полученных с датчиков, установленных на судовом центробежном насосе. Если значения параметров вибрации находятся в пределах эксплуатационных уровней, то работа центробежного насоса продолжается на этой нагрузке. Если зафиксированные значения параметров вибрации, хотя бы с одного датчика, превысят пределы эксплуатационных уровней вибрации в любом из указанных направлений, то уменьшают нагрузку центробежного насоса на 10-15% от существующей нагрузки до того, как зафиксированные значения параметров вибрации со всех датчиков войдут в пределы эксплуатационных уровней, при этом замер проводят через 1-2 минуты и повторяют замер после изменения нагрузки на центробежный насос, если нагрузка на центробежный насос была изменена. Если параметры вибрации превышают пределы эксплуатационных уровней на всех режимах эксплуатации, то центробежный насос останавливают.
Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в том, что он может быть использован при эксплуатации судна. Использование предлагаемого изобретения позволяет контролировать техническое состояние в зависимости от параметров вибрации центробежного насоса в эксплуатации, в результате повышается надежность и снижаются эксплуатационные расходы, связанные с незапланированным простоем из-за неисправностей элементов судового центробежного насоса.