В М Кравченко, В А Сидоров, В В Буцукин - Визуальная оценка состояния оборудования в технической диагностике - страница 1

Страницы:
1 

УДК 620.178.5

В. М. Кравченко, д-р. техн. наук, профессор

(Украина, Мариуполь, Приазовский государственный технический университет)

В. А. Сидоров, канд. техн. наук, доцент

(Украина, Донецк, Донецкий национальный технический университет)

В. В. Буцукин, канд. техн. наук, доцент

(Украина, Мариуполь, Приазовский государственный технический университет)

ВИЗУАЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ В ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ

Одной из ведущих тенденцией в современном горно-металлургическом и угольном оборудовании является повышение производительности машин и свя­занное с этим значительное увеличение нагрузок, размеров, массы и стоимости. Сочетание высокой производительности и существенной стоимости отдельных элементов оборудования привело к заметному увеличению экономических по­терь, связанных с неплановыми простоями для устранения отказов, возникаю­щих в ходе эксплуатации оборудования [1,2]. В связи с этим одним из основ­ных путей повышения экономической эффективности предприятий горно­металлургической и угольной промышленности является обеспечение высокой эксплуатационной надежности подобных изделий.

Как свидетельствует опыт эксплуатации и исследований горно­металлургического и угольного оборудования одним из важнейших условий эффективного обеспечения высокой эксплуатационной надежности подобного оборудования является организация сбора достоверной информации путем на­блюдения за работой машины в производственных условиях по заранее разра­ботанной программе, позволяющей учесть индивидуальные особенности ее эксплуатации [1-3]. Наиболее простым и доступным методом сбора такой ин­формации является визуальная оценка состояния оборудования при осмотрах. Визуальный осмотр может проводиться в динамическом режиме (при рабо­тающем оборудовании) и в статическом режиме (при остановленном). Этот ме­тод позволяет, как прямым путем обнаружить неисправность, так и косвенным подтвердить наличие повреждения или дефекта. Необходимо отметить отсутст­вие приборов и средств, способных реализовать функции выполняемые челове­ком при визуальном осмотре. Отличительной особенностью визуального ос­мотра являются трудности при формализации процесса и решения задачи рас­познавания.

Целью настоящей работы является обобщение опыта в области визуаль­ной оценки состояния оборудования.

Визуальный осмотр проводится исходя из возможностей человеческого зрения. Основным недостатком человеческого глаза является то, что при малой освещенности ему не помогают лучшие оптические приборы. Чаще всего ос­мотр проводится в условиях худшей освещенности, чем при дневном свете. Значения освещенности для выполнения визуального осмотра - 1000...2000 лк. Человеческий глаз эффективно приспосабливается к различной освещенности,глазу требуется от 10 до 15 минут для адаптации к изменению освещенности. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек около 90% информации получает благодаря зрению.

На расстоянии наилучшего зрения (25 см) нормальный человеческий глаз способен различить две точки, отстоящие одна от другой на 0,07 мм. В услови­ях оптимального освещения при хорошей контрастности человек способен оце­нить размер порядка 40 мкм. Порог остроты зрения при нормальной яркости объекта соответствует примерно 1'. Оптимальное условие различения объекта происходит при 30...40'. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отноше­нию к волнам, лежащим к волнам в середине спектра видимого света -500.600 нм. Этот диапазон соответствует излучению желто-зеленного цвета.

Необходимо отметить субъективность восприятия зрительной информа­ции. Человек видит то, что знает. Незнакомые, неопознанные мозгом предметы остаются вне поля зрения. Поэтому важнейшим вопросом является определение диагностических, различаемых особенностей осматриваемой поверхности. По отношению к металлическим деталям таким диагностическим признакам соот­ветствуют: цвет, форма, сплошность, шероховатость поверхности.

Трещины - это разрывы, преимущественно двухмерного характера. Огра­ничивающие поверхности трещин часто располагаются перпендикулярно к по­верхности детали. Абразивный износ - участки с повышенной шероховатостью вдоль направления действия абразива. Цвета побежалости - дефект поверхно­сти в виде пятнистой (от желтого до синевато-серого цвета) окисной пленки. Пятна ржавчины - дефект поверхности в виде пятен или полос с рыхлой струк­турой окисной пленки. Вмятины - дефект поверхности в виде произвольно рас­положенных углублений различной формы, образовавшихся вследствие повре­ждений и ударов поверхности. Риска - дефект поверхности в виде канавки без выступа кромок с закругленным или плоским дном, образовавшийся от царапа­ния поверхности металла. Могут быть тонкими и широкими.

При трении и изнашивании возникает ряд явлений и процессов, повреж­дающих и разрушающих поверхности деталей. Схватывание при трении - явле­ние местного соединения материалов сопряженных поверхностей вследствие взаимодействия молекулярных сил. Перенос металла - явление, состоящее в ме­стном соединении материалов сопряженных поверхностей, последующем его отрыве и переходе материала на другую поверхность. Заедание - процесс воз­никновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схваты­вания и переноса материала. Задир - повреждение поверхности в виде широких и глубоких борозд в направлении скольжения. Царапание - образование углуб­лений на поверхности трения в направлении скольжения при воздействии вы­ступов твердого тела или твердых частиц с рабочей поверхностью детали. От­слаивание - отделение с поверхности трения материала в форме чешуек. Вы­крашивание - отделение с поверхности трения материала, приводящее к обра­зованию углублений на поверхности трения. Сложным является не только рас­познавание характера повреждения, но и построение логических причинно-следственных цепочек появления повреждений.

Основные задачи, решаемые при визуальном осмотре: определение при­чин и характера разрушения и износа деталей по виду поверхности износа илиизлома; обнаружение трещин корпусных деталей, опор или основания; кон­троль поступления смазочного материала либо отсутствие подтеканий масла; контроль биений валов, муфт, затяжки резьбовых соединений.

Операции по контролю поступления смазки зависят от способа подачи смазочного материала к узлам механизма. При этом контролируется и отсутст­вие подтеканий масла - признака определяющего избыток смазки, неисправ­ность уплотнений или ослабление резьбовых соединений. Биения вала возни­кают при повреждениях подшипников, а биения муфт свидетельствуют либо об их повреждениях или о неправильной центровке валов.

Колебания масляной или водной пленки, появление пузырей в местах со­единений деталей - результат ослабления резьбовых соединений. На это указы­вает и появление порошка красного цвета (окиси железа), появляющегося в местах относительного перемещения деталей из-за насыщения поверхностных слоев металла кислородом, при воздействии растягивающих напряжений. На­личие четкой разделительной линии между корпусом механизма и фундамен­том, определяет необходимость затяжки резьбовых соединений.

К визуальным методам может быть отнесен и метод диагностирования редукторов по значению мертвого хода. При неподвижном выходном вале про­ворачивают входной до выбора зазоров в зубчатых передачах и по значению уг­ла поворота входного вала судят о степени износа зубьев.

К недостаткам визуальных методов можно отнести: малую вероятность обнаружения мелких поверхностных дефектов, зависимость результатов осмот­ра от субъективных факторов и условий контроля. Тем не менее, простота мето­дов контроля, малая трудоемкость, возможность осмотра больших площадей и достаточная информативность делает их незаменимыми при контроле техниче­ского состояния оборудования. Данные методы предваряют оценку техническо -го состояния, использование методов неразрушающего контроля, являясь ос­новным аргументом наличия повреждений либо дефектов.

Визуальный контроль с использованием оптических приборов называют визуально-оптическим. Эти методы наиболее доступны и просты при обнару­жении поверхностных дефектов и осмотра внутренних поверхностей. Разборка механизмов для осмотра требует значительных затрат средств и ресурсов. Для обнаружения повреждений в труднодоступных местах применяют специальные оптические приборы - технические эндоскопы.

Использование эндоскопов позволяет повысить эффективность ремонт­ных воздействий при общем снижении затрат на ремонт. Данный прибор помо­жет избежать излишней разборки и замены узлов и деталей, позволяя опреде­лить участки, где это необходимо. С помощью эндоскопа возможно получение предварительных сведений о времени и объеме требуемых работ. Эндоскоп в переводе с греческого: endon - внутри и skopeo - рассматривать. Эндоскопы разделяются на гибкие и жесткие. Бороскоп (borescope) в иностранной литера­туре это жесткие эндоскопы. Фиброскоп, флексоскоп - англоязычные названия гибких эндоскопов от fiber - волокно, flexible - гибкий.

Основа эндоскопа - оптическая система, состоящая из рабочей части с оп­тическими волокнами или линзами, с помощью которых изображение передает­ся от объекта к окуляру прибора. Чтобы сделать изображение видимым, изучае­мый объект необходимо осветить. Для этого применяют осветительную систему - осветитель с источником света и световодный кабель для передачи света от осветителя к объекту (рис. 1). Диапазон возможных исполнений эндоскопов весьма широк. Рассмотрение технических характеристик этого оборудования может составить тему отдельной статьи.

б)

Рис. 1. Технические эндоскопы: а) бороскоп; б) фиброскоп Основной областью применения эндоскопов является осмотр внутренних полостей механизмов: редукторов, трубопроводов, гидро- и пневмоцилиндров, двигателей внутреннего сгорания, турбин, компрессоров, газотурбинных, элек­трических двигателей, турбогенераторов, котлов, теплообменников. Диагности­ческими признаками деталей данных механизмов являются: трещины, задиры, следы схватывания поверхности, коррозия. Количество выявляемых с помощью эндоскопов дефектов и повреждений увеличивается в несколько раз по сравне­нию с традиционными методами.

Для осмотра в динамическом режиме используется, стробоскопический эффект для «остановки» вращающейся осматриваемой поверхности. Известны механические и электронные стробоскопы.

Человеческий глаз сохраняет зрительное восприятие в течение приблизи­тельно 0,1 секунды. Поэтому, при наблюдении быстровращающихся или колеб­лющихся тел глаз не может уловить последовательность изменения фаз процес­са. Наблюдатель в этом случае «видит» как одно целое всю область пространст­ва, ограниченную крайними положениями тела. Если колеблющееся или вра­щающееся тело освещать очень короткими (по сравнению с периодом обраще­ния тела) вспышками так, чтобы зрительное восприятие за промежутки между вспышками не успевало пропадать, то глаз будет воспринимать процесс не в ре­альной последовательности фаз, а в той последовательности, в которой он на­блюдает процесс в моменты времени, «остановленные» светом.

Например, при освещении периодическими вспышками вращающегося предмета точно через промежутки времени, равные периоду вращения, глаз бу­дет фиксировать предмет всегда в одном и том же положении, и наблюдателю предмет покажется остановившимся. Это явление используется для осмотра быстровращающихся деталей, определения истинной частоты вращения, для различения биений муфт, валов.

Аппарат, создающий пе­риодические вспышки, называ­ется стробоскопом. Конструкция стробоскопа представляет собой газосветную лампу, помещен­ную в центре светоотражатель-ного рефлектора. Включение лампы происходит от генератора электрических импульсов с ре­гулируемой частотой (рис.2). Стробоскоп позволяет прово­дить измерения сдвига фаз коле- Рис 2 Стробоскоп TMRS 1 производства фирмы SKF баний относительно отметки на вращающемся неуравновешенном роторе. Та­кое использование стробоскопа находит широкое применение при балансировке роторов на балансировочных станках и в собственных подшипниках.

Электронные стробоскопы (рис. 3) выполняют яркие вспышки дающие возможность освещать инспектируемое устройство на расстоянии, обеспечивая широкую видимую область. Диапазон до 12500 вспышек в минуту обеспечивает широкий диапазон использования. Частота вспышек настраивается оператором. Наличие функции сдвига фазы позволяет «замораживать» движение в положе­нии, рекомендованном для инспектирования оборудования, совершающего воз­вратно-поступательное или вращательное движение, без остановки машины.

Рис. 3. Электронные стробоскопы

В качестве стробоскопа может использоваться вращающийся диск с секториальной прорезью (рис. 4). Стробоскопический эффект достигается за счет совпа­дения скорости вращения изучаемого объекта и скоро­сти вращения диска, позволяющего осматривать объ­ект через равные промежутки времени.

Качество и удобство проведения визуальной оценки состояния оборудования заметно повышают увеличители и вспомогательные устройства. Визуаль­ный осмотр можно производить при небольшом уве­личении (х2, х4, х6, х10) с использованием широко распространенных приборов - измерительных луп с фиксированным фокусным расстоянием и осветителем,

переносных измерительных микроскопов с увеличением х 20, х 40, х 80, х 100.

В статье приведены основные направления и диагностические признаки од­ного из важнейших органолептических методов распознавания технического со­стояния оборудования - визуального. Действительный арсенал возможностей че­ловека как диагностического «прибора» гораздо шире. К сожалению, данный опыт, накопленный поколениями механиков, может исчезнуть. Сейчас прерывает­ся преемственность в передаче знаний, что должно быть восполнено обобщением ранее используемых методов контроля технического состояния в статьях, настав­лениях, инструкциях, учебниках. Эффективность органолептических методов сравнима с эффективностью приборных методов диагностирования и определяет­ся степенью использования полученной информации о техническом состоянии.

Рис.4. Диск стробоскопа

Выводы

1. Интенсивное развитие автоматизированных систем контроля техниче­ского состояния оборудования, характерное для последних двадцати лет, при­водит, при некритическом использовании опыта передовых стран, к постепен­ному вытеснению органолептических методов оценки технического состояния,утрате накопленного за двести лет промышленного развития опыта и знаний.

2. В связи с этим актуальным направлением в области технической ди­агностики оборудования является разработка комплексных рекомендаций по использованию органолептических методов диагностики, в том числе визуаль­ных, в сочетании с автоматизированными средствами контроля технического состояния как взаимодополняющих друг друга.

3. Комплексное использование визуальных методов и автоматизирован­ного контроля на основе системы датчиков даст возможность обеспечить все­стороннюю оценку технического состояния с «перекрестой» проверкой резуль­татов диагностики, что позволит повысить эксплуатационную надежность гор­но-металлургического и угольного оборудования.

Список литературы

1. Элькин И.Л. Испытания угледобывающих машин / И.Л. Элькин, С.С. Казаков, Г.Е. Шев­ченко . - М.: Недра, 1980. - 287 с.

2. Кравченко В.М. Техническое обслуживание и диагностика промышленного оборудования / В.М. Кравченко. - Донецк: ООО «Юго - Восток Лтд», 2004. - 504 с.

3. Кравченко В.М. Техническое дагностирование механического оборудования / В. А. Сидо­ров, В.Я. Седуш - Донецк: «Юго-Восток», 2009. - 459 с.

Рекомендовано до друку: професором Самусею В. І.

Страницы:
1 


Похожие статьи

В М Кравченко, В А Сидоров, В В Буцукин - Визуальная оценка состояния оборудования в технической диагностике