15. Адаптация системы вибромониторинга и оперативной диагностики к агрегатам с ременными и зубчатыми передачами

В диагностике агрегатов с механическими передачами основные проблемы связаны с поиском импульсных составляющих вибрации, возникающих при дефектах низкооборотных валов. Их величина, обычно пропорциональная квадрату скорости вращения вала, может быть на порядки меньше величины аналогичных составляющих вибрации высокооборотных валов, что резко усложняет обнаружение признаков ряда дефектов, часто не позволяя выделить из суммарного сигнала даже основные составляющие вибрации низкооборотного вала.

Как следствие для диагностики низкооборотных валов агрегатов с электроприводом повышенное внимание уделяется анализу тока привода. Преимущество диагностики низкооборотной части механической передачи по току двигателя в том, что одинаковые по виду и величине дефекты высокооборотной и низкооборотной частей агрегата, приводящие к появлению пульсирующих моментов, идентично изменяют величину тока. Соответственно, многие одинаковые дефекты высокооборотных и низкооборотных валов обнаруживаются и разделяются по току с высокой достоверностью. В частности, к наиболее просто обнаруживаемым дефектам, практически не требующим адаптации системы диагностики, относятся износ ремней и шкивов ременных передач, существенно изменяющий (модулирующий) потребляемый ток.

Проблемы обнаружения дефектов механических передач в агрегатах с электроприводом сохраняются в двух случаях. Первый – обнаружение дефектов подшипников низкооборотных валов передачи, которые до предаварийной ситуации практически не влияют на потребляемый двигателем ток. Тогда приходится увеличивать число используемых датчиков вибрации, устанавливая их на каждый подшипниковый узел, или переходить на косвенные вибрационные признаки износа подшипников зубчатой передачи, контролируя, в частности, рост вибрации на зубцовых частотах и ее модуляцию гармониками частот вращения обоих валов. Второй - наличие в агрегате с электроприводом нескольких ступеней механической передачи, вращающихся с одной частотой. Тогда при экономической нецелесообразности стационарной установки датчиков вибрации на каждый узел вращения этих ступеней после обнаружения развитых дефектов такой ступени по току электродвигателя требуется проведение дополнительного вибрационного обследования агрегата. При этом обследовании дефектные и бездефектные узлы разделяются с помощью простейшего переносного прибора – виброметра, при необходимости дополняемого датчиком температуры.

Процессы адаптации системы мониторинга и диагностики к агрегатам с зубчатыми передачами усложняются и в случае, когда в агрегате с приводом в виде турбины (двигатель внутреннего сгорания – предмет отдельного анализа) используется многоступенчатая передача (коробка передач) с близко расположенными в одном корпусе подшипниковыми узлами с «общей» для всех подшипников высокочастотной вибрацией. Невозможность контролировать в агрегате без электропривода появление по току пульсирующих моментов или разделять высокочастотную вибрацию группы подшипников приводит к необходимости ограничиваться анализом узкополосных спектров вибрации передачи в нескольких (от двух) точках корпуса. Обнаружение износа и дефектов шестерен передачи в этом случае проводится по гармоническим рядам в сигнале вибрации, кратным частоте вращения соответствующего вала, а износа подшипников – по росту гармонических рядов вибрации, кратных соответствующей зубцовой частоте.

Что касается адаптации системы мониторинга к крупным планетарным редукторам, используемым в мощных агрегатах с существенными ограничениями на их габариты, такая адаптация проводится к каждому объекту индивидуально, с учетом особенностей конструкции и доступности для измерений вибрации каждой ступени редуктора.