Начиная во второй половины 1960-х годов и в начале 1970-х ВМФ США начал разработку методов мониторинга состояния для улучшения надежности и возможности предсказания состояния своего бортового оборудования. Самые современных подводные лодки оснащались 1/8 и 1/10 октавными системами анализаторов фирмы General Radio Corporation (GRC). Ленточные самописцы фирмы GRC устанавливались с системами для постоянной записи показаний приборов и их сравнительного анализа.

Рэй Мишалек (Ray Misialek) из Центра технической поддержки кораблей ВМФ (Naval Ship Engineering Support Center) на верфи ВМФ в Филадельфии (Philadelphia Navy Yard) был одним из первых, кто оценил космические акселерометры в качестве инструмента для мониторинга промышленного оборудования (в его случае корабельного). Рэй провел большое количество испытаний и оценок для доказательства концепции, которая привела к заинтересованности поставщиков акселерометров к созданию промышленных датчиков. Используя датчики ускорения надводный флот внедрил октавный анализ и систему «Критерии Чапмана» ("Chapman Numbers"), представляющие собой логарифмические уровни, выраженные в дБ ускорения, скорости и перемещения. Методы были разработаны для оптимальной индикации состояния относительно простой и легкой интерпретацией численных измерений. К несчастью для всех, между моряками и пользователями в промышленности было мало обсуждений по мере развития прогресса. В результате методы, сами измерения и их интерпретация стали несовместимы. Возможность объединить исследования достижения ВМФ с быстрым изучением того, что происходит в промышленности, для взаимной выгоды обоих ведомств не была использована.

Газотурбинные агрегаты

Со временем была обнаружена и признана необходимость мониторинга как механических, так и аэродинамических условий для газовых турбин. Ранее Куртисс Врайт (Curtiss Wright) разработал и пропагандировал систему измерений ближнего акустического поля для оценки состояния механической части реактивных двигателей. Его усилия не увенчались успехом, хотя шум, записанный в кабине самолета во время полета и проанализированный, открыл много интересного из того, что касается двигателя.

Мониторинг ранних промышленных и аэро модифицированных газовых турбин осуществлялся обычно с помощью высокотемпературных датчиков скорости и общего уровня в фильтрах. Эти системы обеспечивали основную защиту в случае катастрофических отказов, но были малопригодны для прогнозирующего мониторинга за пределами мониторинга по трендам. Более подробный анализ этого оборудования, осуществленный с помощью дополнительных датчиков в 1970-х годах, дал гораздо больше информации, включая  прогноз состояния вспомогательных приводов и лопастей, а также развития проблем в камерах сгорания, которые были не видны в ранних системах.

С появлением широкофюзеляжных коммерческих самолетов, система мониторинга вибрации двигателей стала общей частью бортовых приборов. Бортовые системы мониторинга двигателей, впервые разработанные фирмами Endevco и Vibro-Meter, использовали высокотемпературные акселерометры и следящие фильтры, управляемые сигналом от тахометра для ограничения сигнала и значений амплитуды в кабине до частот, близких к скорости вращения компрессора (часто двух двигателей) турбины и вентилятора. Аналогичная система в основном применялась и в системах мониторинга, установленных стационарно на модифицированных газовых турбинах и для бортовых турбин на кораблях.

Фирма Гамильтон Стандарт (Hamilton Standard) разработала и установила несколько систем мониторинга работы газовых турбин (Trends). Первоначально система была направлена на анализ термодинамики и эффективности работы и удовлетворительно работала до 1990 годов. На сегодняшний день многие пользователи газовых турбин уверяют, что аэротермическая динамика является лучшим показателем работы турбины, чем вибрация, так как типичная турбина за время своей эксплуатации испытывает большую вариабельность в своей работе, чем в механическом состоянии.

Со временем, пользователи больших промышленных турбин, которые поняли преимущества мониторинга перемещения валов на машинах, оснащенных подшипниками скольжения, стали требовать системы мониторинга перемещения валов с бесконтактными датчиками. И хотя были большие трудности, особенно в прокладке кабелей вне турбины, Бентли Невада разработала решения этих проблем и теперь бесконтактные системы мониторинга перемещения вала являются практически стандартными для больших стационарных промышленных газовых турбин, оснащенных подшипниками скольжения.

Параллельные достижения в технологии

Многие специалисты, включая Джека Фрарей (Jack Frarey), тогда работавшего в MTI, a позднее в Shaker Research, Ральфа Джеймса (Ralph James) из Exxon и Брюса Байрда (Bruce Baird) из фирмы Боинг (Boeing), разработали методы раннего обнаружения дефектов подшипников качения с использованием огибающей высокочастотной вибрации и других методов. Работы, выполненные этими специалистами и другими первопроходцами, и полученный опыт легли в основу современного успеха в этой области.

         Ральф Бускарелло (Ralph Buscarello), еще один основной представитель в этой области, внес существенный вклад в знания и практику анализа вибрации и оценку состояния оборудования. Сконцентрировавшись на измерениях и методах, которые могли быть легко использованы на месте измерений, Ральф внес существенный вклад в базу знаний в области диагностики, разработки и внедрения практических методов диагностики типичных задач с помощью информации, получаемой из результатов измерений амплитуд и фаз.

Описание методов анализа было бы не полным без упоминания работ трех личностей, внесших существенный вклад в базу знаний в области анализа зубчатых передач и подшипников. Джеймс И. Тайлор (James I. Taylor) разработал методы анализа подшипников и зубчатых передач с использованием картин спектров и временного сигнала. Роберт Рандалл (Robert Randall) из фирмы Брюль и Къер усовершенствовал кепстральный анализ, особенно спектр от спектра для анализа зубчатых передач. Стоит отметить, что Боб Рандалл является автором двух замечательных статей, описывающих методы мониторинга машин, в мартовском и майском выпусках журнала Sound and Vibration за 2004 год. Джим Берри (Jim Berry) усовершенствовал методы анализа с помощью очень практически ценных и полных диагностических графиков. Они представляли собой такую ценность, что заменили в большинстве диагностических офисов календари компании Rigid Tool company (которые содержали полуобнаженных моделей женщин) как основой центр, привлекающий внимание.

Оценка технического состояния в Советском Союзе

Доктор Алексей Барков из Ассоциация ВАСТ в Санкт-Петербурге, Россия, внес следующий вклад в описание развития русских методов обнаружения дефектов в подшипниках качения (полное описание методов см. в статье «Оценка состояния и прогноз времени безаварийной работы подшипников качения» в июньском и сентябрьском выпусках журнала Sound and Vibration за 1995 г.):

Примерно, в 1971 г. советский ВМФ получил информацию, что для диагностики и обнаружения дефектов в подшипниках качения очень эффективным оказался метод ударных импульсов. Несколько научно-исследовательских институтов, занятых разработкой приборов, получили задание применить этот метод. С 1972 по 1974 гг, по крайней мере, 4 лаборатории были вовлечены в эту работу:

• Центральная лаборатория по вибрации судостроительной промышленности
• Центральная лаборатория ВМФ
• Институт машиностроения Академии Наук
• Наша лаборатория, занимавшаяся вопросами вибрации электротехнического оборудования для ВМФ

В заключительном отчете (датированным 1974 г.), по крайней мере, две лаборатории рекомендовали использование огибающей высокочастотной вибрации. Одна из этих лабораторий, наша, рекомендовала анализ спектра огибающей.

Результаты анализа спектра огибающей высокочастотной вибрации впервые были доложены в 1972 г. За этим последовало сравнение результатов, полученных двумя методами анализа спектров высокочастотной вибрации. Первым методом был сдвиг высокочастотной вибрации в низкочастотную область путем гетеродинирования. В этом случае в результирующем спектре не обнаруживались никакие гармонические составляющие. Во втором методе рассматривался спектр после демодуляции. В этом случае гармоники, возбуждаемые дефектами, были четко видны. Стало очевидным, что мы имеем дело с процессом модуляции мощности вибрации. В 1973 году мы разработали математический метод определения коэффициента модуляции.

В 1976 году мы узнали о результатах исследований в области обнаружения дефектов подшипников качения в фирме Боинг (Boeing) (патент 1974 года). Мы применили наши методы в гражданской промышленности и опубликовали наши результаты (советский патент 1979 г.), включая алгоритм расчета коэффициента модуляции в спектре огибающей.

В начале 1980 г. наша команда подготовила стандарт советского министерства судостроительной промышленности. Стандарт охватывал диагностику состояния подшипников качения с использованием метода анализа спектра огибающей высокочастотной вибрации. Наша команда опубликовала первую открытую статью, посвященную этим методам, в журнале «Судостроение» в 1986 году.

предыдущая   1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   следующая