3.2. Дефекти на ниво "механизъм" на оборудване

Дисбалансът на въртящите се маси на ротора е един от най-често срещаните дефекти във въртящото се оборудване, което обикновено води до рязко увеличаване на вибрациите на агрегатите. Поради тази причина на въпросите за диагностицирането и начините за отстраняване на дисбалансите трябва да се обърне голямо внимание.

Преди да започнете да разглеждате този въпрос, е необходимо да направите малко методологическо отклонение. Фактът за масовия дисбаланс на ротора, когато той има тенденция да се върти не спрямо своята геометрична ос, а спрямо оста на центъра на масата, които в случая не съвпадат, се определя в литературата с различни термини. Това е и „дисбаланс“, и „дисбаланс“, и „дисбаланс“. Ако внимателно прочетете литературата, можете да намерите още няколко подобни термина. В текста на нашата работа ще използваме руската дума „дисбаланс“, която ни е позната, и ако по някаква причина не ви харесва, тогава искрено ви се извиняваме.

Проблемите на правилната диагностика на наличието на дисбаланси в работещото оборудване са важен аспект в работата на всяка вибродиагностична служба. Инструментите за вибродиагностика са най-ефективният инструмент за бързо отстраняване на дисбаланси в оборудването. Те формират основата на цяла част от вибрационната работа, наречена вибрационна настройка на оборудването.

По-долу ще разгледаме най-често срещаните въпроси за диагностициране на дисбаланси в най-често срещаните практически прояви. Ясното познаване на тези стандартни прояви на дисбаланс ще позволи на внимателния читател да разработи по-конкретни правила за разпознаване на дисбаланси. Тези адаптивни правила, прецизирани от вас, ще вземат предвид специфичните дисбаланси, които са специфични за "вашето" оборудване.

3.2.1.1. Общи въпроси за диагностициране на дисбаланси

Естеството на появата на дисбаланс в оборудването може да бъде различно, да бъде резултат от много характеристики на дизайна и работата на различни единици. Като цяло, след известно систематизиране и обобщение, цялото това разнообразие от причини за появата на дисбаланси може, разбира се, условно да се обедини в групи. Това:

• Дефект при производството на въртящ се ротор или неговите елементи, възникнал във фабриката, при ремонтна фирма, пропуснати в резултат на недостатъчен контрол на качеството на продукцията при производителя на оборудването, резултат от удари по време на транспортиране, лоши условия на съхранение.
• Неправилно сглобяване на оборудването при първоначален монтаж или след ремонт, некачествено закрепване на елементите.
• Резултатът от процесите на неравномерно износване и разрушаване на структурата на въртящ се ротор, неговото стареене, появата на различни остатъчни деформации след ненормални условия, особено динамични удари.
• Резултат от периодични въздействия на реални технологични процеси и експлоатационни характеристики това оборудванекоето води до неравномерно нагряване и изкривяване на роторите.

Независимо от причините за възникване, според външните им признаци, спецификата на проявление в цялостната картина на вибрациите, всички дисбаланси могат условно да бъдат разделени на два вида - статичен дисбаланс и динамичен дисбаланс. Особеностите на проявата на тези основни видове дисбаланси в вибрационните сигнали и получените на тяхна база спектри, особеностите на тяхната диагностика ще бъдат разгледани в тази глава по-долу, в отделни подраздели.

Основните, най-често срещаните и познати на всички признаци за наличието на дисбаланс на въртящите се ротори във вибрационните сигнали могат да се считат за следните:

• Сигналът за времеви вибрации е сравнително прост, с относително малко високочестотни хармоници. Вибрационният сигнал е доминиран от вибрация с период, съответстващ на скоростта на въртене на вала - честотата на въртене на ротора.
• Амплитудата на всички хармоници от „механично естество“ (обикновено това са хармоници от първата до десетата) в спектъра е много по-малка, не по-малко от 3-5 пъти, от амплитудата на хармоника на честотата на въртене на ротор. Ако направим сравнение по отношение на мощността, тогава поне 70% от мощността на вибрационния сигнал трябва да бъде концентрирана в обратната хармоника.

Тези признаци на дисбаланс се появяват във всички вибрационни сигнали, записани на опорния лагер. В най-голяма степен те се проявяват във вертикална посока и в напречна посока.

Почти винаги простото и разбираемо диагностично правило, че „дисбалансът върви в кръг“ е напълно вярно. Съотношението на амплитудата на първия хармоник във вертикална посока към аналогичния хармоник в вибрационния сигнал в напречната посока е в диапазона от приблизително 0,7 ¸ 1,2 и рядко излиза извън неговите граници.

Обикновено първият хармоник във вертикална посока е равен на, а често и малко по-малък от първия хармоник на вибрацията в напречна посока. Изключение правят машините с конструктивни специфични характеристики. Пример са турбогенераторите, които винаги имат по-висока вертикална вибрация. Причината е неравномерната радиална твърдост на ротора, при която прорезите на надлъжната намотка са концентрирани близо до полюсите. Трябва да се разбере, че неравномерната радиална твърдост на роторите е най-силно изразена във втория хармоник, което не е толкова важно при диагностициране на дисбаланси.

Отклонения от това правило възникват и при увеличени странични хлабини в опорните лагери, което води до повишена подвижност на ротора в напречна посока. Това е възможно и при много големи разлики в степента на съответствие на носещите стелажи във вертикална и напречна посока.

Нивото на вибрация в аксиална посока, в случай на дисбаланс, обикновено е по-ниско от нивото на вибрация в радиална посока. Това правило не се спазва, когато лагерите са силно съвместими в аксиална посока и (или) когато възникне дисбаланс, когато по някаква причина валът се огъва. При такъв дисбаланс в вибрацията на аксиалната посока, първият хармоник може да не е доминиращ, сигналът може да съдържа значителни хармоници от други честоти, например втората, третата.

Обикновено вибрационният модел на дисбаланс се появява едновременно на два лагера на управлявания механизъм. Само на един от лагерите дисбалансът се диагностицира доста рядко и само в случаите, когато е напълно концентриран директно в зоната на лагера.

Ако по време на измервания на вибрациите е възможно да се промени работната скорост на ротора, тогава обикновено се вижда ясно, че най-често с увеличаване на скоростта на въртене вибрациите от дисбаланс се увеличават интензивно. С привидната простота на подобно твърдение, ние сме принудени да отбележим със съжаление, че измерването на вибрациите при променлива скорост води до усложнение на процедурата за диагностика на дисбаланс. Проблемът се задълбочава от появата на графиката на зависимостта на вибрациите от честотата на въртене на пиковете, съответстващи на "критичните честоти на ротора". Малко диагностици разбират правилно значението на термините "първа критична честота", "втора критична честота" и т.н. Тези въпроси принадлежат към областта на модалния анализ, доста са сложни и, най-важното, са важни само за много големи ротори. За подробно разглеждане на този въпрос просто нямаме достатъчно място, всички, които се интересуват от този въпрос, трябва да се обърнат към други източници.

При липса на други дефекти в състоянието, при постоянна скорост на ротора, вибрациите от дисбаланса му доста често зависят от режима на работа на агрегата, са свързани с неговото натоварване. С други думи, в зависимост от режима на работа на различно оборудване, масовият дисбаланс ще се прояви в измервания на вибрации в различна степен.

Във всеки тип оборудване този ефект ще се прояви по различни причини:

• В електрическите машини (електродвигатели) увеличаването на натоварването води до увеличаване на електромагнитните сили на взаимното привличане на ротора и статора, което води до намаляване на вибрационните признаци на дисбаланс.
• При центробежните помпи и вентилатори повишаването на производителността също води до стабилизиране на положението на ротора на помпата (работното колело на вентилатора) спрямо фиксираните елементи на пътя на потока. Трябва да се отбележи, че тук е възможен и обратният ефект - при наличие на геометрична асиметрия или дефекти в пътя на потока, с увеличаване на производителността на помпено оборудване и вентилатори, признаците на дисбаланс ще се увеличат.

Вибрацията от дисбаланс в много случаи е опасна не само поради своята амплитуда, тя е възбуждащ фактор, който води до "проявление" в състоянието на оборудването на признаци на други дефекти. Тук действа принципът на "взаимно умножаване" на влиянието на няколко дефекта. Ако няма възбудителна сила, която най-често е въздействието на дисбаланса на масите на ротора, тогава не се появяват други дефекти, главно опорната система на агрегата.

Характеристиките на проявата на дисбаланс в оборудването и степента на неговото влияние върху състоянието на агрегатите на пръв поглед са много прости. Въпреки това, практиката многократно потвърждава сложността и гъвкавостта на проявата на дисбаланси в оборудването. Донякъде напомня една добре позната поговорка на практичните лекари - хирурзи. „Коя от всички операции е най-простата - апендицит. Коя операция е най-трудна - също апендицит. Всичко това еднакво може да се каже и за дисбаланса. Струва ни се, че всеки, който се е занимавал сериозно с диагностиката и отстраняването на дисбалансите, ще се съгласи с подобно твърдение.

Нека обясним това с практически пример.

На благоприятния фон на добре работещ блок вибрациите внезапно се увеличават значително. Оперативните служби канят двама специалисти по вибрации (това е нашата теоретична опция). Извършената от двамата специалисти диагностика на състоянието според спектрите на вибрационните сигнали ясно показва наличието на цял "букет" от дефекти в блока. Има два възможни сценария за развитие на събитията.

Един специалист прави категорично заключение за лошото състояние на лагерите, незадоволителна центровка, наличие на дефекти в основата и т. н. В тази страхотна диагноза се говори мимоходом за масовия дисбаланс на ротора, като за дефект, който се осъществява , но не и най-опасният. Основният извод е много категоричен - агрегатът има няколко сериозни и развити дефекта. Уредът трябва да бъде спрян и ремонтиран. Определено е необходимо да забравите за възможността за „достигане“ до планиран ремонт.

Вторият диагностик прави по-задълбочен, по-компетентен анализ на състоянието на единицата. Например, той смята, че първият обратен хармоник в спектъра на вибрационния сигнал е следствие от наличието на дисбаланс, а масленият хармоник, който съпътства увеличената хлабина в лагера, възниква само поради възбуждащия ефект на силата на дисбаланса. Крайната вибрация на плъзгащия лагер се определя от няколко параметъра - увеличен хлабина в лагера, несъосност и лек дисбаланс, който възбужда тези вибрации. По същия начин се анализират проблемите на състоянието на подравняване на механизмите, състоянието на основата.

Следователно тези вибрации на агрегата, както на лагера, така и на основата, са причинени от една причина - дисбалансът на масите на ротора, въпреки че на пръв поглед дисбалансът не е основният дефект. Диагностикът взема решение да извърши балансиране в собствените си лагери. В резултат на елиминирането на дисбаланса силата, която възбужда трептенията на масления клин, изчезва и вибрациите най-често спадат рязко до нормална стойност. Дефектите в лагерите и основата, каквито бяха, все още остават, но вече не се появяват при вибрации, няма вълнуваща сила. Вибрацията на уреда е нормална, пълен успех в регулирането на вибрациите на уреда!

Задълбочено познаване на физическите процеси в оборудването от опитен диагностик, дори в някои случаи интуитивно, носи своите положителни резултати, от които могат да се разграничат следните:

• Operation има на разположение външно безопасен уред, работещ в приемлив диапазон от нива на вибрации. Този модул, при определени условия, може да бъде "тихо" финализиран преди планиран ремонт, когато е възможно да се отстранят дефектите.
• Специалист, който разбира добре причините за вибрациите в определено оборудване, значително повишава рейтинга си.
• По-малко опитен диагностик, който външно направи всичко правилно, губи рейтинга си, състоянието на устройството се е подобрило, без да елиминира дефектите, които е идентифицирал, което означава, че те не са съществували. Всъщност повечето от идентифицираните от него дефекти не изчезнаха, те просто престанаха да се диагностицират от спектрите на вибрационните сигнали, но това вече не представлява интерес за никого.

Този пример, доста показателен и стандартен, е даден, за да демонстрира малка част от проблемите от различно естество, които възникват при диагностициране и отстраняване на дисбаланси в оборудването. различни видове.

Можете също да се обърнете към по-задълбочено изявление на известния специалист по балансиране на ротора, автора на популярната книга A. S. Goldin - „ако има дисбаланс - баланс, ако няма дисбаланс - също баланс“. Той винаги блестящо прилагаше този важен постулат на практика.

Ако обобщим тази информация, тогава можем да стигнем до правилно разбиране на работата по „успокояване на оборудването“, което в много случаи е по-ефективно от работата по „отстраняване на дефекти на оборудването“. В този брой не всичко е просто и недвусмислено, така че няма да се задълбочаваме в него, оставяйки разглеждането на тънкостите на читателя.

3.2.1.2. Статичен дисбаланс

Това е най-простият, но и най-често срещаният тип дисбаланс във въртящите се ротори. Диагнозата му не създава големи проблеми, сравнително лесно се диагностицира. При значително количество статичен дисбаланс може да се определи дори при изведено от експлоатация оборудване, без да се използват устройства за контрол на вибрациите. Неподвижният ротор със силен статичен дисбаланс винаги ще има тенденция да се установи в положение, където най-тежката точка е на дъното. За да се намали ефектът от триенето в лагерите, роторът може да се завърти бавно на ръка, след което може да се настрои по-точно с тежката точка надолу. Диагностиката на дисбаланса по този начин е възможна, докато статичният момент от дисбаланс е по-голям от общия момент от триене в лагерите и уплътненията на ротора.

Обикновено такава проста процедура за намиране на мястото на дисбаланс не е достатъчна за балансиране на ротори, въртящи се със значителна скорост. Стандартната практическа ситуация е, че роторът в изключено състояние може да спре във всяка позиция, няма външен дисбаланс и по време на работа вибрациите се увеличават. Процедурата за по-точна и окончателна диагностика на наличието на дисбаланс и последващо балансиране трябва винаги да се извършва при работната скорост на въртене на ротора, като се използват съвременни вибрационни уреди за диагностициране на дисбаланс - анализатори на вибрационния спектър.

За да се илюстрират особеностите на проявата и диагностиката на дисбаланс с помощта на вибрационни сигнали, на Фигура 3.2.1.1. Дадени са вибрационният сигнал, регистриран върху опорния лагер на механизма в измерението на скоростта на вибрация и неговия изчислен спектър.

Съгласно 3.2.1.1.a., формата на вибрационния сигнал е много близка до класическия синусоидален сигнал, чиято честота е равна на честотата на въртене на ротора, първият хармоник на честотата на въртене.

Показани на фиг. 3.2.1.1.b. моделът на разпределение (мощността) на вибрацията върху основните хармоници, съответстващ на статичен дисбаланс, е външно прост и разбираем. Спектърът е ясно доминиран от хармоничния пик на честотата на въртене на ротора. Спектърът също съдържа (може да присъства) втория и третия хармоник от честотата на въртене на ротора. Всички тези допълнителни хармоници по амплитуда са много по-малки от обратните хармоници, обикновено десетки пъти.

В сигнала и в спектъра, показани на Фигура 3.2.1.1, за обобщение и условно усложняване на диагностичната картина са показани и няколко „малки” хармоника. Те са показани в нискочестотната част на спектъра, а там също е показана някаква комбинация от хармоници, като "повишаване в честотната лента" или "гърбица" в спектъра. Същата "гърбица" може да бъде във високочестотната зона на спектъра, при честоти над 1000 херца. Не бива да им обръщате специално внимание, това са хармоници от второ ниво на диагностика, косвено причинени от дисбаланс или триене в уплътненията.

Вече казахме по-горе, че такъв модел на разпределение на хармоници в спектъра на вибрациите обикновено се извършва в две посоки (вибрационни измервания), вертикална и напречна. Освен това амплитудите на първите хармоници в тези два спектра, на всеки лагер, обикновено са приблизително еднакви по величина. Разликата в амплитудите на обратните хармоници за лагери може да бъде голяма, до няколко пъти.

При статичен дисбаланс на масите на ротора, в аксиална посока, най-често има по-ниско общо ниво на вибрация (RMS). Нека обясним причините за възникването на самата вибрация в аксиална посока, тъй като в някои насокиспоред вибрационната диагностика има информация, че няма аксиална вибрация при дисбаланс. Със сигурност се случва, но е рядко. В повечето практически случаи при наличие на дисбаланс е налице аксиалната компонента на вибрацията, а често и увеличена.

Вибрацията, в оригиналната й интерпретация, е проекцията на траекторията на прецесията на пространствения вибрационен вектор на контролираната точка (лагер) върху посоката на оста на монтаж на сензора за вибрации. Кривата на прецесия на лагера (траекторията на края на пространствения вектор на вибрация на контролираната точка), дължаща се на силата от дисбаланс, теоретично трябва да преминава в равнина, перпендикулярна на оста на ротора.

На практика картината на контролираната прецесия на точката е по-сложна. Движението в равнина, перпендикулярна на оста на въртене, винаги води до движения на контролираната точка в аксиална посока. Това възниква поради особеностите на монтажа на лагера вътре в опората, неравномерната твърдост на опорите по различни оси, трептенията на лагера около хоризонталната ос, перпендикулярна на оста на въртене на ротора и т.н. Всичко това общо води до появата на значителен аксиален компонент в движението на лагера при дисбаланс

При масов дисбаланс на въртящ се ротор, аксиалната вибрация е почти винаги налице, но има някои характеристики. По отношение на нивото, то винаги е по-малко от радиалните компоненти. В спектъра на аксиалните вибрации могат да се заемат значителни, наред с първия хармоник на обратната честота, вторият и третият му хармоник. Колкото по-голямо е изместването на опората на лагера, толкова по-висока е относителната амплитуда на по-високите хармоници, особено на втория, в спектъра на аксиалните вибрации.

Елиминирането на масовия дисбаланс на въртящ се ротор не може да се извърши без регистриране на ъгловата фаза на "положението на тежката точка на ротора" спрямо координатите на ротора - зоната на повишена маса на ротора. За да се контролира този параметър, вибрационните сигнали по време на регистрация се синхронизират с помощта на маркировка, обикновено залепена върху вала на модула, и специализиран фазов маркер. За синхронни машини със стабилна синхронна скорост като синхронизираща маркировка можете да вземете всеки параметър на синусоидата на захранващата мрежа, тъй като този параметър се различава от фазовата позиция на ротора само по стойността на ъгъла на натоварване на синхронния електрически машина. На празен ход този параметър е почти нула.

Всеки от трите основни хармоника в вибрационния сигнал, които са важни при диагностицирането на дисбаланса, има своя собствена ъглова (начална) фаза. Действителната позиция на точката на дисбаланс се определя от началната фаза на първия хармоник на вибрационния сигнал, докато фазите на по-високите хармоници обикновено зависят от конструктивните характеристики на ротора на диагностицираното оборудване и обикновено само затрудняват намерете точката на дисбаланс.

За величината на началната фаза на първия хармоник на вибрационния сигнал, когато диагностицирате статичен дисбаланс, можете да посочите следните диагностични характеристики.

• Фазата на първия хармоник трябва да е достатъчно стабилна, неподвижна, т.е. да не се променя с течение на времето.
• Фазата на първия хармоник във вертикална посока трябва да се различава от фазата на първия хармоник в напречна посока с около 90 градуса. Всичко това се обяснява доста просто - тежката точка на ротора по време на въртене ще се движи последователно от една измервателна ос към друга, от вертикална към напречна и отново към вертикална ос.
• Фазите на първите хармоници на едни и същи вибрационни проекции върху два различни лагера на диагностицирания ротор трябва да се различават малко една от друга. При чисто статичен дисбаланс изобщо не трябва да има фазово изместване. Когато динамичен дисбаланс се наслагва върху статичен дисбаланс, фазовото изместване по протежение на лагерите започва да расте. При фазово изместване от 90 градуса приносът на статичните и динамичните дисбаланси към общата вибрация е приблизително еднакъв. При по-нататъшно увеличаване на динамичния компонент в дисбаланса, фазовото изместване на първите хармоници на двата лагера се увеличава и при 180 градуса общият дисбаланс има чисто динамична първопричина.

Освен това, по отношение на диагностиката на статичен дисбаланс, може да се отбележи, че ако в процеса на изследване е възможно да се измерят вибрациите при различни скорости на ротора, това ще увеличи точността на диагностиката. Амплитудата на първия хармоник в спектъра на вибрациите, поради статичен дисбаланс, ще се променя със скоростта и ще се увеличава приблизително пропорционално на квадрата на скоростта на ротора.

Откритият чисто статичен дисбаланс на масите на ротора може най-просто да бъде коригиран от служителите на службите за вибродиагностика чрез монтиране на една или повече балансиращи тежести в зоната, диаметрално противоположна на тежката точка в една или повече корекционни равнини. Подобен резултат се постига чрез процедурата „отстраняване на излишния метал“, но само от тежката страна на ротора.

3.2.1.3. Динамичен дисбаланс

Причината за появата на термина "динамичен дисбаланс" е доста проста. От самото име ясно следва, че се появява само когато роторът се върти, тоест само в динамични режими. В статични режими, със стационарен ротор, динамичният дисбаланс не се диагностицира по никакъв начин, това е основната му разлика от статичния дисбаланс.

Причината за възникването на динамичен дисбаланс може да се обясни с доста прост пример. Роторът трябва да бъде мислено „нарязан“ като труп на няколко диска. Получените дискове ще бъдат разположени на общ вал, но всеки от тях може да има различни свойства.

Има три практически варианта:

• Идеалният случай е, когато всички получени дискове нямат статичен дисбаланс, тогава роторът, сглобен от тези дискове, също няма да има дисбаланс.
• Отделните роторни дискове имаха статични дисбаланси. Роторът е сглобен от дискове по такъв начин, че също има тотален дисбаланс. Въпросът какво е, статичен или динамичен, все още не е разгледан.
• Идеалният случай е, когато отделни дискове със статичен дисбаланс се комбинират в едно цяло, така че сглобеният ротор да няма дисбаланс. Статичните дисбаланси на отделните дискове бяха напълно взаимно компенсирани.

Тези три практически случая на производство на комбиниран ротор, например работно колело на многостепенна помпа, ни позволяват да разгледаме всички основни видове дисбаланси, срещани на практика. Като се имат предвид тези три случая, може да се твърди, че в третия, най-труден случай, роторът има динамичен дисбаланс, а във втория случай - статичен и динамичен дисбаланс едновременно.

На фиг. 3.2.1.2. са показани два схематични чертежа, показващи съставни ротори, сглобени от дискове, всеки от които има статичен дисбаланс и със същата величина.

На диаграма 3.2.1.2.a. показва ротор, сглобен от дискове с дисбаланси. Монтажът на ротора на помпата е направен по такъв начин, че общият дисбаланс на целия ротор е равен на сумата от дисбалансите на дисковете, т.е. всички дисбаланси са в една и съща ъглова зона на ротора. Това е практически пример за получаване на статичен дисбаланс.

На диаграма 3.2.1.2.b. също е показан ротор, сглобен от 4 диска с дисбаланси. Но в този случай монтажът на ротора на помпата е направен по такъв начин, че общият дисбаланс на целия ротор е равен на нула, тъй като два диска, от една страна, са монтирани с дисбаланси в една посока. На другите два диска, от другата страна на ротора на помпата, дисбалансът е насочен в обратна посока, тоест завъртян на 180 градуса.

В статичен режим дисбалансът на такъв комбиниран ротор ще бъде равен на нула, тъй като съществуващите дисбаланси на работните колела на помпата са взаимно компенсирани. Съвсем различна картина на центробежните сили, възникващи върху ротора и предавани към опорните лагери, ще се получи, когато роторът се върти. Двете сили, показани на долната фигура, ще създадат динамичен момент, създавайки две сили, действащи върху двата опорни лагера в противофаза. Колкото по-бързо се върти роторът, толкова по-силен ще бъде динамичният момент, действащ върху лагерите.

Това е динамичен дисбаланс.

Въпреки че не дадохме такава дефиниция на статичния дисбаланс в предишния раздел, то може да звучи така: „Статичният дисбаланс е концентриран в една ъглова зона на ротора и е локализиран по надлъжната ос на ротора в точка в някаква разстояние от опорните лагери."

В този случай за динамичен дисбаланс може да се използва следното определение: „Динамичният дисбаланс се разпределя по надлъжната ос на ротора, а в различни точки по оста на ротора ъгловата локализация на дисбаланса е различна“.

На практика никога няма само чисто статичен дисбаланс или чисто динамичен – винаги има тяхната сума, в която има принос на всеки вид дисбаланс. Това дори доведе до появата в литературата и в практиката на някои диагностици на термина "наклонена двойка сили", който отразява проявлението на сбора от дисбаланси от два вида.

Чрез фазовото изместване на първите хармоници на въртящата се честота върху два опорни лагера на един ротор (в синхронизирани или синхронни спектри) е възможно да се оцени приносът на всеки тип дисбаланс към цялостната картина на вибрациите.

При фазово изместване на първите хармоници на около 0 градуса имаме работа с чисто статичен дисбаланс, при 180 градуса - с чисто динамичен дисбаланс. При 90 градуса фазово изместване на първите хармоници, приносът от двата вида дисбаланс е приблизително еднакъв. При междинни стойности на ъгъла на изместване е необходимо да се интерполира, за да се оцени приносът на един или друг дисбаланс. Вече споменахме тази функция, когато описвахме статичен дисбаланс, тук сме я представили в малко по-различен вид.

Завършвайки разговора за динамичния дисбаланс, трябва да се каже, че амплитудата на първия хармоник в спектъра на вибрациите при промяна на скоростта се променя пропорционално повече от квадрат от степента на промяна в скоростта на ротора. Това е така, защото всяка сила от локален дисбаланс е пропорционална на квадрата на скоростта (скорост на въртене). При динамичен дисбаланс върху това се наслагват два фактора.

Първо, динамичният дисбаланс предизвиква вибрации, пропорционални на разликата в силите. Но ако квадратирате разликата в силите като една единствена сила, получавате един резултат. Ако квадратурираме всяка сила поотделно и след това извадим квадратите, тогава резултатът ще бъде напълно различна фигура, отколкото в първия случай, много по-голяма.

Второ, силите от динамичния дисбаланс действат върху ротора и започват да го огъват. С напредването на ускорението роторът променя формата си, така че центърът на масата на тази част от ротора да се измества към вече съществуващия дисбаланс. В резултат на това действителната стойност на дисбаланса започва да се увеличава в още по-голяма степен, допълнително увеличавайки огъването на ротора и вибрациите на опорните лагери.

Аксиалните вибрации при динамичен дисбаланс обикновено имат малко по-голяма амплитуда, отколкото при чисто статичен дисбаланс. Това се дължи главно на по-сложното отклонение на ротора и по-голямата подвижност на лагерите в аксиална посока.

3.2.1.4. Нестационарен дисбаланс

Много проблеми при вибрационната диагностика на дефекти във въртящо се оборудване се създават от нестационарния дисбаланс, който понякога може бавно да се увеличава, а понякога да се появи неочаквано и също така внезапно да изчезне. Освен това на пръв поглед няма закономерности в този процес. Поради тази причина този вид дисбаланс понякога се нарича „лутане“.

Естествено, в този случай, както обикновено, е вярна класическата забележка, че „чудеса не се случват в света, липсва информация“. Винаги има конкретна причина за появата на нестационарен дисбаланс и задачата на диагностика е да го определи правилно.

Доста е трудно и дори невъзможно да се дадат някакви общи препоръки за диагностициране на такава причина за повишени вибрации в оборудването. Причините за нестационарния дисбаланс обикновено се разкриват само в резултат на доста строги, често дългосрочни проучвания.

По-долу просто ще разгледаме характеристиките на диагностицирането на нестационарен дисбаланс, като използваме най-простите практически примери, които се отнасят до най-честите причини, водещи до появата на такъв дефект. На практика има по-сложни и объркващи случаи, но това се случва много по-рядко.

Топлинен дисбаланс

Това е най-често срещаният вид дисбаланс, който се променя в хода на работа, за който терминът "блуждаещ дисбаланс" е подходящ.

Например, в ротора на голяма електрическа машина, по някаква причина, един от проходните канали е запушен, през който в аксиална посока преминава охлаждащ въздух или газ. Или в асинхронен електродвигател един или няколко пръта от късо съединение, разположено наблизо, са повредени. И двете от тези причини водят до един и същ дефект. Нека опишем особеностите на проявата на такъв дефект по-подробно.

В нашата практически примерроторът на електрическата машина преди монтажа е балансиран на балансираща машина и има необходимите параметри за качество на балансиране. След включване на помпения агрегат за първите приблизително 15 ÷ 20 минути, вибрациите на двигателя са нормални, но след това започва да расте и след около два часа достига своя максимум, след което вече не се увеличава. Диагностиката на спектъра на вибрационния сигнал дава картина на класически дисбаланс. Устройството е спряно за регулиране на вибрациите.

На следващия ден специалистите от диагностичната служба започват да балансират помпения агрегат, разбира се, в режим на празен ход. След приключване на работата по балансиране, измерването на вибрациите в режим на празен ход дава благоприятна картина - всичко е нормално. При стартиране в работен режим картината на бавно нарастване на вибрациите се повтаря без промени в същата последователност.

В този прост, почти учебник случай всичко е обяснено много просто. Поради нарушаването на равномерността на продухването на ротора през вътрешните канали, той се нагрява неравномерно и след известно време, определено от времевата константа на термичното нагряване, се огъва. По същия начин всичко се случва с дефекти в късо съединената клетка на асинхронен електродвигател - зоната на ротора, където се намират дефектните пръти, се оказва по-малко нагрята, роторът също се огъва, вибрациите на лагера започват да се увеличават поради външния вид на топлинен дисбаланс.

За да се диагностицира такава причина, трябва да се проследи промяната на вибрациите по време на стартиране и загряване. С помощта на дистанционни пирометри е възможно да се контролира температурата на ротора. По големината на фазата на вибрация е възможно да се определи зоната на локално термично прегряване на ротора.

Ясно е, че е невъзможно да се балансира такъв ротор за нормална работа във всички режими на оборудване. Може да се балансира за един режим на процеса, но това трябва да се направи при дадено натоварване. Вярно е, че в този случай роторът ще има повишени вибрации в режим на празен ход или веднага след включване на устройството. Това ще се случи поради причината, че при стартиране температурното поле на ротора ще бъде нестабилно и няма да има повишени вибрации поради инсталираните балансиращи тежести.

Пълното премахване на такъв дисбаланс е възможно само чрез отстраняване на причините за неравномерно нагряване на ротора по време на работа.

Аеродинамични и хидравлични дисбаланси

Тези два вида нестационарен дисбаланс, както и термичен дисбаланс, са свързани с технологичните режими на работа на въртящото се оборудване. Просто в горния пример дисбалансът е причинен от термично огъване на ротора под натоварване, докато в тези примери е причинен от хидравлични или аеродинамични сили.

Ако диагностицираме вентилатор или центробежна помпа, то почти винаги имаме няколко активни лопатки на работното колело (ротора), които изхвърлят работната течност, течност или газ, под някакъв ъгъл от центъра към периферията на ротора. Това води до факта, че всяко острие ще бъде засегнато от собствената си сила.

Тези радиални реактивни сили, действащи върху лопатките на ротора, винаги са взаимно компенсирани, тъй като лопатките са разположени около обиколката под равни ъгли. Но това се случва само ако всички работни колела и водещата лопатка на помпата или вентилатора нямат механични дефекти.

В противен случай това ще се случи, ако има дефекти на работните остриета - стружки, пукнатини, промени в ъгъла на наклон. В този случай няма да има пълна компенсация на радиалните сили около обиколката на работното колело, ще има сила в областта на дефектното острие. От гледна точка на анализа на вибрационните процеси, ще имаме радиална некомпенсирана сила, налична честота, равна на скоростта на ротора, т.е. първия хармоник. С други думи, в спектъра на вибрационния сигнал ще имаме всички признаци на дисбаланс, хидравличен или аеродинамичен.

Основната разлика от обичайния дисбаланс в този случай ще бъде, че стойността на некомпенсираната радиална сила, която причинява първия хармоник на вибрациите, ще зависи от натоварването на помпата или вентилатора, т.е. зависи от технологичните параметри на оборудването, самият дисбаланс ще бъде нестационарен.

Нека покажем ефекта от аеродинамичния дисбаланс на примера на вентилатор на котела, чиято работа се регулира чрез отваряне на специални амортисьори - амортисьори. Такива вентилатори се използват широко в практиката.

Ъгълът на монтаж на една от лопатките се различаваше от ъглите на монтаж на всички други остриета - това беше дефект в работата. Поради това аеродинамичната радиална сила на това острие, действаща върху вала на ротора, беше по-малка от силата на другите лопатки. След монтажа колелото на вентилатора беше балансирано при работната скорост на ротора, с напълно отворени амортисьори. Тъй като производителността на вентилатора беше нулева, аеродинамичният дисбаланс не можеше да се появи. Вентилаторът е пуснат.

По време на работа в работен режим, при отворени амортисьори, върху лагерите на вентилатора започва да се записва тревожно ниво на вибрация. Представител на службата за вибродиагностика диагностицира дисбаланса при натоварване и работата по балансиране започна. Вентилаторът е изведен от експлоатация, достъпът до работното колело е отворен. Картината на дисбаланса е изчезнала, което е разбираемо. В този режим, с нулева производителност, колелото беше балансирано преди. В работен режим вентилаторът работеше с различна производителност, с различни стойности на радиалните аеродинамични сили, което създаваше картина на дисбаланс.

След проверка на ъглите на монтаж на работните лопатки, идентифициране на причината за дефекта, беше решено колелото да се балансира в работен режим, със затворени странични щитове, при натоварването, с което вентилаторът работи най-често. В бъдеще, след планиран ремонт, нямаше проблеми с този вентилатор.

Дисбаланс с хистерезис

Това е много интересен практически случай на диагностициране на дисбаланс, който срещнахме в нашата практика.

Беше диагностициран дисбаланс на възбудителя на турбогенератора и по време на спирането на поддръжката започна работа по отстраняването му. Беше разкрита интересна особеност. При стартиране на турбинния агрегат нямаше дисбаланс, той се появи внезапно няколко минути след началото на въртенето на ротора при работната скорост. Тъй като изстрелванията бяха без електрически товар, задвижвани от турбина, проблемът с термичните завои изчезна веднага.

По време на пробния пуск, когато се появи дисбаланс, турбинният агрегат бавно беше спрян, намалявайки скоростта на ротора. При честота приблизително 0,6 от номинала дисбалансът изчезна. Повишете отново скоростта на ротора и дисбалансът възникна отново с честота от 0,97 номинална. Повтарящите се ускорения и прекъсвания на ротора показват приблизително същата картина.

Предполага се, че хистерезисът на дисбаланса върху ротора се дължи на наличието на еластичен елемент, който под действието на центробежни сили при почти номиналната скорост се измества с малко по-голям радиус и води до дисбаланс. Връщането му към по-малък радиус става с намаляване на скоростта на въртене. Хистерезисът на дисбаланса се дължи на повишено триене, когато елементът се движи в жлеба.

Диагнозата беше напълно потвърдена. Елементът на намотката на ротора имаше способността да се движи с голямо усилие в жлеба. Когато центробежната сила надвиши силата на изместване, секцията на намотката се огъва и се измества. Хистерезисът се дължи на силите на триене, когато намотката се движи в гнездото. Намотката беше фиксирана в една позиция с допълнителен клин и проблемът изчезна.

Повтаряме, че този случай на нестационарен дисбаланс не е често срещан, той е даден тук, за да илюстрира разнообразието от форми на проявление и трудностите при диагностициране на дисбаланси в практическата работа.

Електромагнитен дисбаланс

Това също е много интересен примерпрояви на нестабилен дисбаланс. Може да се прояви в синхронни двигатели и генератори, както и в асинхронни двигатели.

Парадоксалното проявление на такъв електромагнитен дисбаланс се крие във факта, че той има максимална проява на празен ход на електрическата машина. С увеличаване на натоварването на блока, първият хармоник в спектъра на вибрационния сигнал може да намалее или дори да изчезне напълно, т.е., според формалните признаци, дисбалансът на масите на ротора се елиминира сам.

Обяснението на това явление е доста просто. С увеличаване на натоварването на електрическата машина, магнитната индукция в пролуката между ротора и статора на електрическата машина се увеличава. Тъй като тангенциалният компонент на електромагнитните сили, който осигурява въртящия момент на електрическата машина, е равномерно разпределен в процепа, той започва да играе стабилизираща роля, центрирайки въртящия се ротор в електромагнитната (!) междина на статора.

Ако преди това роторът имаше дисбаланс, причинен например от механично отклонение на ротора, тогава с увеличаване на натоварването роторът ще се стабилизира в процепа, т.к. отклонението ще бъде елиминирано от тангенциалните сили на електромагнитното привличане на ротора към статора. Формално това ще съответства на намаляване на нивото на дисбаланса на ротора на електрическата машина.

3.2.1.5. Начини за премахване на дисбаланса на масите на ротора

За дисбаланса на въртящите се ротори можем да кажем, че този дефект „е пълно притежание на услугата за диагностика на вибрации“. Ако услугата за вибрационна диагностика установи дефект в електродвигателя, тогава електрическата служба се ангажира с отстраняването му, ако се установи дефект в лагера, тогава той се отстранява от ремонтния екип от механици. Ако се диагностицира дисбаланс в оборудването, тогава самата услуга за диагностика на вибрации се ангажира с неговото отстраняване.

Има два най-често срещани начина за премахване на масовия дисбаланс на въртящите се ротори:

• Отстраняване на дисбаланси с помощта на преносими инструменти (или вградени функции на системи за наблюдение) - балансиране на роторите в техните собствени опори (лагери). Демонтажът на оборудването в този случай се извършва в минимален обем, достатъчен за достъп до равнините на балансиране. По правило по време на такава работа дисбалансът се елиминира чрез инсталиране или премахване на балансиращи тежести с подходяща маса и дизайн.
• Балансиране на ускорително-балансиращи стойки (RBC). Такова балансиране се извършва след производството на роторите или след техния ремонт. Роторът е монтиран на опорите на стойката, задвижван е и балансиран. Възможностите за регулиране на масите тук са много по-големи, можете да използвате коригиращи тежести върху равнините на балансиране или можете да премахнете механично излишните маси във всяка точка на ротора.

Преди да започнем кратко обсъждане на тези два начина за премахване на дисбалансите, е необходимо да направим няколко общи методологически забележки.

Първо е необходимо да се определи размерът на измерените вибрации

На практика най-често се използват стойностите на скоростта на вибрация и вибрационното изместване. Измерванията в измерението на вибрационното ускорение не се използват поради силните "шумни" сигнали. Възниква съвсем коректен въпрос какви мерни единици са за предпочитане, в който случай работата ни ще бъде по-ефективна?

Няма напълно еднозначен отговор на този въпрос, поради математическата взаимовръзка на вибрационната скорост и сигналите за изместване на вибрациите. От сигнала за скоростта на вибрациите може недвусмислено да се получи сигнал за изместване на вибрациите. Трябва да се отбележи, че няма такава напълно недвусмислена връзка „в обратната посока“. Подобно преобразуване на сигнала, както казват математиците, може да се извърши само с грешка, равна на „интеграционната константа“. Вярно е, че може да се отбележи, че такава точност, поради симетрията на силата на нашите вибрационни сигнали спрямо оста на времето, обикновено е напълно достатъчна за практика.

В тази връзка изглежда, че въпросът за избора на измерението на представянето на вибрационните сигнали по време на работа по балансиране в по-голяма степен се определя от личните предпочитания на всеки специалист. За него е много по-приятно да каже, че роторът е балансиран „от нули” (първият хармоник на вибрационното изместване е нула), отколкото да каже, че остатъчните вибрации са някаква, дори малка стойност. Тази причина, разбира се, е „показна”, от второстепенно значение, но е и значима.

По-интересен въпрос е какъв всъщност е основният знак за успешното завършване на процеса на балансиране? Пълното премахване на първия хармоник в вибрационния сигнал ли е, или нещо друго? Може би по-важно е "успокояването" на агрегата, ние завършихме раздела за статичния дисбаланс, като опишем пример за този подход. Ясно е, че това е по-сложен и квалифициран подход за балансиране на отговорни и скъпи единици.

Разбираме, че това е предмет на отделна и доста сложна дискусия, така че ще я завършим само с идентифициране на проблема. Трябва да се решава от специалисти, казано най-общо методически план, а всеки практически диагностик поотделно, във връзка с неговата приложна дейност.

Второ, преди да се опишат проблемите и характеристиките на практическото балансиране на роторите, е необходимо да се определи наборът от "значителни хармоници"

Достатъчно е да се вземат предвид параметрите на един първи хармоник или е необходимо да се вземат предвид, например, вторият и третият хармоник в спектъра на вибрационния сигнал.

На пръв поглед изглежда очевидно, че целият процес на балансиране на ротора, дори в неговите собствени опори, или на балансираща стойка, трябва да се извършва според параметрите на първия хармоник в спектъра на вибрационния сигнал. Спокойно можем да кажем, че в 95% от практическите случаи познаването на амплитудата и фазата на първия хармоник е достатъчно за успешно балансиране.

Ситуацията е по-сложна с останалите 5% случаи на балансиране. Най-често това вече не е "занаят" на балансиране, а "изкуството" на анализ и балансиране работа. Това вече не е премахване на дисбаланса, а комплексно затихване на вибрациите на роторите на мощни и сложни агрегати.

Не напразно специалистите по балансиране на сложни ротори (за които авторът на тази работа не се смята) декларират, че роторът на турбогенератор, работещ в нормален вибрационен режим, не винаги има идеални параметри, когато бъде изнесен за ремонт. Това твърдение се основава на факта, че такъв ротор, инсталиран в RBC, винаги има остатъчен дисбаланс.

Така че такъв дисбаланс се предлага да бъде внимателно фиксиран и след като роторът бъде излязъл от ремонт, този дисбаланс трябва да бъде възстановен също толкова внимателно. Само в този случай може да се очаква работата на турбогенератора без повишен първи хармоник. Можем само да гадаем за цялата сложност на процесите на трептене в такива ротори, но ни се струва, че в този случай е желателно да се вземе предвид по-голям брой хармоници, особено вторият и третият.

Нека се върнем към самата процедура по балансиране на роторите и разбира се ще започнем с балансиране в собствените си опори. Това е най-често срещаната практическа процедура за балансиране.

На първо място е необходимо да се обясни процеса на балансиране в собствените му опори. Тази процедура, външно доста проста, ви позволява ефективно да намалите вибрациите на работещото оборудване без разглобяване.

За да направите това, вижте Фигура 3.2.1.3.
Тази фигура показва три етапа на извършване на едноплоскостно балансиране на ротора в неговите собствени опори.

а). Фиксирано върху работещо оборудване повишена вибрация, който има амплитуда V 0 и съответния фазов ъгъл. За да направите това, върху вала на блока беше залепена маркировка и беше използван фазов маркер, а върху опорния лагер на ротора във вертикална посока беше инсталиран сензор за регистриране на вибрации.

б). След временно спиране на уреда, тестова тежест се монтира върху равнината на балансиране на ротора, обикновено в произволна посока. Според мястото на инсталиране на нашия товар (на фигурата), той трябваше да създаде вектор на вибрация, показан на фигурата и равен на V G1. Особеността на процедурата за такова балансиране е, че стойността на това натоварване, за по-нататъшни изчисления, може да бъде зададена от потребителя във всякакви единици - грамове, парчета, шайби, гайки, милиметри и т.н. Просто трябва да разберете, че в същите единици получавате резултатите от изчислението за настройка на "правилното" балансово тегло.

Тук можете да дефинирате един много важен параметър, използван при балансирането – коефициентите на влияние. В различните литературни източници понятието за коефициенти на влияние е дадено малко по-различно, така че няма да се стремим към максимална точност на описанието, ще опишем само физическото значение. Коефициентът на влияние е векторна стойност, коефициент на пропорционалност, показващ как да се определи количеството на необходимото коригиращо тегло за даден тип единица и за дадена равнина на балансиране.

говорене с прости думи, е коефициентът на преобразуване на остатъчната вибрация от дисбаланса в стойността на коригиращото натоварване. Нека читателят не се страхува от получаване на стойности на едно измерение от параметри на напълно различно измерение, измерението на коефициентите на влияние е доста сложно, включва вибрации, маса и линейни размери.

Нека се върнем към нашия пример за балансиране. Уредът се пуска отново в експлоатация и отново се записват параметрите на първия хармоник на вибрациите. Получихме вектора на вибрацията в "пробния" цикъл V P, показан на фигурата. Ясно е, че този вектор е сумата от два вектора - вектора на остатъчния дисбаланс V 0, присъстващ на ротора, и вектора на дисбаланса, въведен от пробното натоварване V Г1 . Основната цел на по-нататъшните векторни изчисления е да се определи големината на вектора на остатъчния дисбаланс. Тази стойност може да се определи чрез параметрите на въведения вектор на дисбаланс. Съвсем ясно е, че това може да се направи само в системата от мерни единици, приети от диагностика (нестандартни и всякакви).

° С). Познаването на стойността на вектора на остатъчния дисбаланс (дори в ядки, милиметри) дава възможност да се определят параметрите на „правилното“ коригиращо тегло в същите единици. Тя трябва да бъде разположена диаметрално противоположно на вектора на остатъчния дисбаланс на ротора, да има равна стойност с него и да бъде разположена на същия радиус като тестовата тежест. Самото тестово тегло трябва или да бъде отстранено от ротора, или трябва да бъде съставен вектор, включен в коригиращото тегло.

Процесът на балансиране (в благоприятен случай) може да се счита за завършен в този момент или, ако е необходимо, ще е необходима друга подобна итерация.

В момента почти всички уреди за измерване на вибрации, анализатори на вибрационни сигнали, са оборудвани с вградена функция за балансиране на ротори в собствените им опори, така че тази процедура в 90% от случаите не създава големи проблеми на диагностиците. В други 5 ÷ 7% от случаите роторът може да бъде балансиран, но броят на повторенията (тестови пускания) с инсталирането на тежести може да достигне десет или повече. В 2% от случаите не е възможно да се балансира ротора на място, въпреки всички усилия на диагностика. Това се случва по една или друга причина, която засегнахме съвсем повърхностно по-горе.

Балансиране на балансиращи стойки

За специализирани устройства, предназначени за балансиране на ротори, има няколко имена в литературата. Това са балансиращи стойки, балансиращи машини и ускоряващи балансиращи машини. Ще използваме термина стойка за балансиране в следващата презентация.

Името на устройството за балансиране не казва нищо за процеса на балансиране. Промени настъпват при използване на стойки с различен принцип на работа. Според този параметър може да се даде следната класификация:

• Предрезонансни балансиращи стойки. Предрезонансът е такава стойка, в която честотата на естествените (резонансни) трептения на опорите на лагера е много по-висока от честотата на въртене на ротора в режим на балансиране.
• Стойки за балансиране на резонанса. Такива стойки имат максимална чувствителност в резонансен режим.
• Резонансни стойки за балансиране. В такива стойки честотата на естествените резонансни трептения на опорите е много по-ниска от честотата на въртене на ротора в режим на балансиране.

Описанието на конструктивните характеристики и работата по балансиращите стойки е толкова обемно, че дори няма да се опитваме да го направим. По-скоро бихме ви предложили да се обърнете към трудовете на известни експерти в тази област, например A.S. Голдина, Е. В. Уриева, в която любопитният читател може би ще намери отговори на всичките си въпроси.

Нека завършим дискусията за начините за проява и отстраняване на различни видове дисбаланси, като изясним някои термини, използвани в практиката. Въпреки наличието на два вида дисбаланси, статични и динамични, процедурата за балансиране винаги или почти винаги се нарича динамично балансиране. Това е абсолютно правилен термин, но отразява само, че диагностиката на дисбаланса се извършва на въртящ се ротор, когато това може да се направи по-добре и по-точно. В този случай видът на дисбаланса няма никакво решаващо значение, особено когато се извършва многоплоскостно балансиране.

Балансиращи устройства на нашето производство

• SBU - серия от балансиращи машини от резонансен тип с хоризонтална ос на въртене
• ViAna-1 – вибрационен анализатор, CIP роторно балансиращо устройство
• Диана-2М - двуканален анализатор на вибрационни сигнали с балансиране
• ViAna-4 – универсален 4-канален рекордер и анализатор на вибрационни сигнали, балансиране на ротора
• Атлант-8 - многоканален синхронен рекордер и анализатор на вибрационни сигнали

Описание:

В момента се отделя голямо внимание на въвеждането на енергоспестяващи технологии и решаването на проблемите с дисбаланса и подобряването на системата за измерване и отчитане на природен газ на всички нива на неговата технологичен процесдобив, транспортиране и използване.

Подобряване на системата за измерване и измерване на газ с цел намаляване на дисбаланса и въвеждане на енергоспестяващи технологии в газовата индустрия

В. А. Левандовски, управител,

О. Г. Гущин, канд. технология Sci., технически мениджър, Elster Gaselectronics LLC,

А. В. Федоров, Изпълнителен директор,

Н. Л. Егоров, водещ изследовател, ЗАО "Метрологичен център на енергийните ресурси"

През 1998 г. са създадени две руско-германски предприятия Gazelektronika LLC и ElsterRusGazPribor LLC за задоволяване нуждите на вътрешния пазар от газоизмервателна техника. През ноември 2004 г., в резултат на реорганизацията на Gazelectronics LLC под формата на сливане с него, ElsterRusGazPribor LLC беше преименувано в ELSTER Gazelectronics LLC, което е техен наследник не само по отношение на правата и задълженията, но и в поддържането на производствените традиции свързани с производството на модерна високопрецизна и надеждна газоизмервателна техника, разработване на съвременни технологии в областта на енергоспестяването и изпълнение на работа по създаването на нови инструменти за газовата индустрия.

В момента се отделя голямо внимание на въвеждането на енергоспестяващи технологии и решаването на проблеми с дисбаланса и усъвършенстването на системата за измерване и отчитане на природния газ на всички нива от технологичния му процес на производство, транспорт и използване. Това се потвърждава от програмата за подобряване на системата за измерване и измерване на газ, внедрена от Mezhregiongaz LLC и Regiongazholding OJSC в следните области:

Идентифициране на обема на потребления газ в газоразпределителната мрежа и отразяването му в договорни отношения с ГДО;

Рационализиране на нормирането на газа, консумиран от населението;

Усъвършенстване на средствата за измерване и отчитане в ГРС на газопреносни организации и потребители на газ;

Създаване на пълноценна система за измерване на потока на газ, транспортиран през газоразпределителната система.

Несъвършенството на газомерната система и ниската точност на търговските измервателни уреди са основните причини за неефективното използване на природния газ, дисбаланса и финансовите загуби в системата доставчик-потребител. Следователно мерките, свързани с въвеждането на енергоспестяващи технологии в газовата индустрия и прилагането на посочените по-горе направления, са от организационен, правен и технически характер и трябва да са насочени към идентифициране и отстраняване на причините за неефективно използване на природния газ, дисбаланс. и финансови загуби.

Тази статия разглежда проблема за намаляване на дисбаланса на природния газ в системата доставчик-потребител и не засяга счетоводната политика, която съществува в газовата индустрия.

Балансът на количеството газ в системата доставчик-потребител

На фигурата е показана схематична диаграма на системата за измерване и измерване на газ, която позволява минимизиране на дисбаланса на всички нива на технологичния процес на производство, транспортиране и използване на природен газ.

При използване на технически обосновани измервателни уреди (GMS), горната схема ще позволи прилагането на най-простия и справедлив начин за премахване на дисбаланса от гледна точка на конкретен доставчик и потребител чрез компенсиране на дела на загубите (DV пост, потребление на DV) поради грешката на техния GMS от общия дисбаланс (DV e) .

където V cons, V cons i , ∆ post, ∆ cons i са отчетното количество газ и границите на абсолютните грешки на ултразвуковия генератор съответно на доставчика и потребителя;

∆V пост, ∆V потребление - дисбаланси съответно на доставчика и потребителя;

∆V e е общият дисбаланс.

По големината на дисбаланса ∆Ve може да се съди за правилното функциониране на газомерната система по време на нейното транспортиране, разпределение и използване. Правилната работа на системата за измерване на газ се потвърждава от изпълнението на следното неравенство:

	(2)
		(3)
		(4)

където ∆V ad е допустимата стойност на дисбаланса;

∆ минус е общата абсолютна грешка на потребителското ултразвуково тестване.

Неспазването на (2) показва неизправност на газопреносната или измервателната система. Анализът на ситуацията се извършва от метрологичните служби на доставчика.

За да направите това, на първия етап се сравняват консумираните обеми газ през отчетния период с периодите, които съответстват на изпълнението на (2).

При липса на база за сравнение контролните измервания се извършват в потребителски измервателни станции с помощта на измервателни уреди с по-висок клас на точност. За да направите това, в измервателните станции на потребителите трябва да се осигурят зони за инсталиране на контролно-измерителни комплекси. Резултатите от контрола се считат за положителни, ако е изпълнено следното неравенство:

където V брояч, ∆ брояч - количеството газ и абсолютната грешка на контролно-измервателния комплекс.

Изпълнението (5) не замества функцията за проверка на потребителския измервателен блок, а само показва, че измерванията са извършени с грешка, която не надвишава грешката на потребителското измервателно устройство повече от два пъти. Това означава, че контролираното ултразвуково изследване може да бъде както метрологично валидно, така и неподходящо.

Неизпълнението на неравенството (5) означава, че управляваният комплекс е метрологично неподходящ. Ако потребителските измервателни уреди са преминали контрола и са признати за метрологично годни, тогава трябва да се провери UZG на доставчика.

Възниква въпросът до каква степен посоченото разширение на грешката може да изкриви критерия ∆V add.

Нека разгледаме газоразпределителна система с N консуматори, чиито обеми на потребление и относителни грешки ще се приемат за приблизително еднакви за простота: V потребление ≈ същото, d V потребление ≈ същото. В този случай абсолютните грешки при измерване на потребителските измервателни станции също ще бъдат приблизително еднакви: ∆V потребление ≈ същото. В случай на големи разлики в тези стойности е необходимо да се формират групи от потребители с приблизително еднакви стойности на тези стойности и да се извършат всички разсъждения в рамките на една и съща група и след това да се комбинират. По формула (4) получаваме

Ако резултатите от контрола са положителни, можете да пишете

Разделяйки числителя и знаменателя на V пост и вземайки V пост = потребление на NV, получаваме

(8)

По този начин наблюдението на потребителски измервателни уреди с помощта на работещ измервателен уред с достатъчно голям N дава възможност да се идентифицира метрологично дефектен блок, ако неговата грешка надвишава допустимите граници със стойността на грешката на контролното средство за измерване. Освен това, ако резултатите от контрола са положителни, тогава дори при метрологично дефектен измервателен блок в рамките на приетите граници, грешките в измерването имат малък ефект върху стойността на дисбаланса. Това се дължи на факта, че резултатът от сумиране на обемите на газ от потребителите има значително по-малка грешка в сравнение с грешката при измерване на обемите на газ от доставчик.

Описаният метод за контрол дава възможност да се изключат метрологични източници от дисбаланса или, обратно, да се насочат към тях, ако стойността му е приблизително по-голяма от |∆ пост | +2∆ потребление (за изчисления при специфични условия тази стойност се определя по-точно) или ако относителната стойност на дисбаланса е приблизително повече от два пъти относителната грешка на измервателния блок на доставчика. Това заключение е валидно, ако приемем предположението, че грешките на всички потребителски измервателни уреди надхвърлят допустимите граници, но не надхвърлят сбора от допустимите граници на контролираните и контролните средства за измерване. Ако само част от дозиращите възли са метрологично дефектни, описаният метод за управление е ефективен при по-малка стойност на дисбаланса. Ако всички потребителски измервателни възли са преминали контрола с положителни резултати, трябва да проверите измервателния възел на доставчика с помощта на стандарт и в зависимост от резултата да продължите да търсите други източници на дисбаланс.

Към (8) е необходимо да се направи следната забележка. Тази формула, както и подобни формули за геометрично сумиране на грешките, е валидна за N< 10. При N >Формулата 10 може да не е справедлива. Това се дължи на факта, че неизключените корелирани системни грешки, чиито източници са например стандарти, могат да бъдат 1/3 от максимално допустимата грешка на измервателния уред и с увеличаване на N те не намаляват. Това означава по-специално, че стойността на ∆cont, получена по формула (4), трябва да се сравни със стойността на , и ако тогава трябва да се приеме

1. Балансът на количеството газ трябва да се извърши, за да се оцени функционирането на системите за транспортиране, разпределение, използване и отчитане на газ. Критерият за правилното функциониране на тези системи е допустимата стойност на дисбаланса.

2. За да се изключат метрологичните характеристики на консуматорските измервателни уреди от причините за дисбаланса, в повечето случаи е достатъчно тези уреди да се контролират с работещи средства за измерване с доста добра (най-добра в своя клас) точност.

3. Важни компоненти на баланса са: оценка на действителните загуби, както и оценка на количеството газ в тръбопроводите, особено при високо налягане, получена в резултат на използване на перфектна газомерна система (виж фигурата).

литература

1. A. L. Zakgeim и A. E. Fridman, „За проблема с дисбаланса на индикациите на средствата за търговско отчитане на енергийните носители“, Вестн. газ. Клуб "Газ-Информ", 2004, No1.

2. Федоров А. В., Егоров Н. Л. Експертиза нормативни документиза метрологична поддръжка на измерването на природен газ в Московска област: Изследователски доклад, 2004 г.

Не знам как стоят нещата при ГДС на други юридически лица - мога да говоря само за ГДС на собствения си трансгаз.

Трансгаз е доставчик на газ за RTG, който доставя газ на директни потребители и се разплаща с тях. Следователно трансгаз, като юридическо лице, няма финансов интерес от изкривяване на показанията на потоците, а представители на IWG не могат да извършват никакви манипулации с разходомери на газ в GDS transgas (това не са техни обекти).

Ситуацията, когато IWG не е в състояние да събере плащане от потребителите за цялотогаз, отделен от GDS, се срещат навсякъде и, както показва практиката, в 99% от случаите това не се дължи на неправилно (във всички смисъл) измерване на газовия поток в GDS. Представители на IWG ежегодно посещават всички наши SRS с проверки. На възлите за измерване на потока те запечатаха всичко възможно (и дори това, което, както смятахме, не можеше да бъде запечатано). Всички промени на параметрите се записват в електронни архивикалкулатори и се дублират (чрез системата за телемеханика) на компютрите на диспечерската служба.

"Напускането на нула" е по-скоро типично за сензорите за налягане (особено "абсолютните"), но ако потокът на газа започне да се различава от средните стойности, тогава причините веднага започват да се изясняват.

Затова предлагам „не търсете черна котка в тъмна стая, особено ако я няма“.

Алексей Георгиевич, да, нямаше да "търся котки", просто беше зададен въпрос относно теоретичнитевъзможността за манипулиране на баланса на GDS - теоретично има възможности ...

Що се отнася до практически, тук съм напълно съгласен с теб, вероятността е доста малка - доколкото знам, всички регионално представителствоИма междинни доставчици на Transgaz, със собствени измервателни уреди ... И изглежда, че балансите в системата се проследяват доста строго - колко количество е влязло в системата чрез бустерни станции, същото количество трябва да излезе през GDS, така че за да измамите качествено, трябва едновременно да настроите SI на всички етапи на доставките на газ, което е малко вероятно ...

Но когато газът влезе в MRG, тогава там се появяват много повече черни дупки, например - не само, че MRG използва различна плътност на газа за изчисления (относителна, във въздуха), те също така по някакъв начин я усредняват за някои от своите изчисления (за сезон, шест месеца, година - трудно е да се каже) - възможно е всичко да е законно там, но отвън изглежда подозрително ...

Отново температурни коефициенти за SI без температурна корекция, инсталирани на улицата - къде се взема предвид, че SI е на улицата, как се прилагат? И ако SI е в стаята, но дебитът е достатъчно голям (колона, чайник) и газът няма време да се загрее и става достатъчно студен, това отчита ли се някъде?!

ФЕДЕРАЛНО ДЪРЖАВНО УНИТАРНО ПРЕДПРИЯТИЕ

„ВСЕРУСКИ НАУЧНИ ИЗСЛЕДВАНИЯ
ИНСТИТУТ ПО МЕТРОЛОГИЧЕСКА СЛУЖБА»

(FGUP VNIIMS)

СТАНДАРТ НА РУСИЯ

ТИПИЧНА ПРОЦЕДУРА ЗА ИЗМЕРВАНЕ
(ДЕФИНИЦИИ) КОЛИЧЕСТВА ПРИРОДЕН ГАЗ ЗА
ПОТРЕБИТЕЛИ НА ТЕРИТОРИЯТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

Регистриран във Федералния регистър на методите за измерване под №.
FR.29.1.2002.00690

МОСКВА
2002

РАЗРАБОТЕН ОТ ФГУП "ВНИИМС"

ИЗПЪЛНИТЕЛИ: Б.М. Беляев

А.И. Вересков (ръководител на темата)

ОДОБРЕН ОТ ФГУП "ВНИИМС" на 09.12.2002г.

РЕГИСТРИРАН ФГУП "VNIIMS" 09.12. 2002 г

ВЪВЕДЕН ЗА ПЪРВИ ПЪТ

ТИПИЧНА ПРОЦЕДУРА ЗА ИЗМЕРВАНЕ
(ДЕФИНИЦИИ) КОЛИЧЕСТВА ПРИРОДЕН ГАЗ ЗА
РАЗПРЕДЕЛЕНИЕ НА НЕБАЛАНС МЕЖДУ ДОСТАВЧИЦИ И
ПОТРЕБИТЕЛИ НА ТЕРИТОРИЯТА НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ

Техниката е разработена, като се вземат предвид изискванията на GOST R 8.563-96 GSI. Методи за извършване на измервания, MI 2525-99 “GSI. Препоръки по метрология, одобрени от Държавните научни метрологични центрове на Държавния стандарт на Русия", "Правила за доставка на газ в Руската федерация", одобрени от правителствотона Руската федерация на 5 февруари 1998 г. под № „Правила за счетоводство на газ“, регистрирана в Министерството на правосъдието на Русия на 15 ноември 1996 г. под № 1198.

1 ОБЛАСТ НА УПОТРЕБА

1.1. Тази методология установява процедурата за измерване (определяне) на количеството природен газ за разпределяне на дисбаланса между доставчици и потребители на територията на Руската федерация с помощта на програмата "Баланс на природен газ".

2. МЕТОДИ НА ИЗМЕРВАНЕ

За измерване (определяне) на количеството природен газ в разпределението на дисбаланса се извършва статистическа обработка на изходните данни:

2.1.1. Определете структурата на взаимоотношенията в системата "доставчици-потребители".

2.1.1.1. Определете общия брой n доставчици и потребители (по-нататък - участници в счетоводната операция или участници). Всеки участник е назначен индивидуален номер, което може да приеме стойност от 1 до n.

2.1.1.2. Определя се общият брой m газопреносни точки (наричани по-долу точки) и им се приписват номера от 1 до m.

2.2. Процедурата за измерване (определяне) на стойностите на количеството газ по време на счетоводни операции (наричани по-долу счетоводни стойности).

Определянето на счетоводните стойности се извършва в съответствие с метода за анализ на статистически данни, описан в приложението. Решението на проблема с определянето на счетоводните стойности е алгоритмично и се реализира с помощта на програмата за баланс на природен газ, разработена от FSUE VNIIMS. Алгоритъмът за изчисляване на счетоводните стойности е даден в приложението. Всички изчисления по метода се извършват с помощта на програмата в автоматичен режим.

2.2.1. Данните, изброени в т. се обработват с помощта на програмата Баланс на природен газ съгласно една от опциите на т. Резултатът е:

2.2.1.2. Коригиращи стойности към първоначалните резултати от измерване, равни на разликата между отчетните и измерените стойности.

2.2.1.3. Стойността на дисбаланса на първоначалните резултати от измерване във всяка точка, равна на разликата между сумата от измерванията на доставчиците и сумата от измерванията на потребителите в тази точка (наричана по-долу първоначален дисбаланс в точката).

2.4.1. Изборът на една от опциите за решение за елемент (и двете опции са реализирани в програмата) се предоставя на потребителя на методологията. Това се ръководи от следните съображения.

Счетоводни стойности uj, определени по т. се различават от първоначалните резултати от измерването vj с не повече от максимално допустимата абсолютна грешка ∆j. Такова условие е въведено, тъй като нарушаването му може да предизвика разногласия между участниците в счетоводната операция. В този вариант разпределението на дисбаланса може да се окаже пълно или непълно в зависимост от конкретните числови стойности на изходните данни.

В тази връзка е предвиден и втори вариант за решаване на проблема – съгласно п. Дисбалансът е напълно разпределен, като условието за ограничена корекция може да бъде изпълнено или нарушено.

2.4.2. Най-добрият вариант за решаване на проблема е равенството на остатъчния дисбаланс на нула с ограничена корекция на първоначалните резултати от измерването. За да проучи тази възможност, програмата анализира първоначалните данни. получавате

3.2. Математическият софтуер взема предвид специалната форма и структурата на данните на конкретни задачи. Структурата на отношенията в системата "доставчици-потребители" трябва да се задава от клиента софтуерпод формата на диаграма (фигура) и таблица и съгласувани с разработчика. За пример за определяне на структурата на връзката вижте приложенията, .

3.3. Възможно е да се избере стойността на контролния параметър p (виж приложението, стр.), който влияе върху решаването на задачата по следния начин: неговата стойност определя дали дисбалансът ще бъде разпределен в по-голяма степен между участниците в счетоводна операция, която отчита големи количества, или разпространението му ще бъде по-равномерно между всички участници. Въз основа на това изберете най-подходящата стойност на параметъра в диапазона, посочен в параграф . Възможни са следните опции.

3.3.1. При разработването на програма се избира и фиксира определена стойност на параметъра.

3.3.2. Използват се резултатите от анализа на данните и препоръката за избор на стойността на p, получена от програмата. Тества се статистическата хипотеза относно съответствието на грешките на резултатите от измерването на нормалното разпределение (тестът се извършва от програмата в автоматичен режим). Ако хипотезата е приета, се препоръчва стойността p = 2.

3.3.4. Последователността от действия, формулирана в стр., се изпълнява от програмата в автоматичен режим.

3.4. Възможно е да се фиксират първоначалните измерени (или определени от нормите на потребление) стойности на количеството газ за някои от участниците. Тези стойности са включени във входните данни, но не се коригират (това означава, че счетоводните стойности са равни на стойностите във входните данни, които се използват за изчисляване на дисбаланса и остават непроменени в процеса на решаване проблемът). При извършване на плащания по програмата тази възможност може да се приложи по отношение на всеки от участниците, по-специално, когато газът се доставя на битови потребители.

4.4. При измерване с газомери без температурна компенсация в съответствие с GOST R 50818-95 „Обемни диафрагмени газомери“, корекционните коефициенти се използват за привеждане на измерения обем газ до стандартни условия в съответствие с MI 2721-2002 „Типова техника за измерване на мембранен газ метра без температурна компенсация”.

4.5. Условия на измерване. При извършване на измервания се спазват следните условия.

4.5.1. Работен газ - природен газ - в съответствие с GOST 5542-87 "Горими природни газове за промишлени и битови цели".

4.5.2. Условия на работа: паспортните данни на измервателния уред съответстват на действителните работни условия за дадения регион.

4.6. Обработка на резултатите от измерването.

4.6.1. За получаване на счетоводни стойности се използват коригиращи стойности (равни на разликата между отчетните и измерените стойности), корекционни фактори към резултатите от измерването (равни на съотношението на счетоводната стойност към измерената стойност), данните, изброени в параграф . обработени по метода, описан в раздел.

4.6.2. Изчислението се извършва по програма "Баланс на природен газ".

4.6.3. Счетоводните стойности на количеството газ, корекционните коефициенти за резултатите от измерването се изчисляват и прилагат от експлоатационните организации на газоразпределителната система.

4.6.4. Пример за изчисляване на счетоводни стойности, корекционни стойности, корекционни коефициенти за резултатите от измерването е показан в Приложението.

4.7. Регистрация на резултатите от измерването и изчисляване на счетоводни стойности.

4.7.2. Информацията, изброена в клауза, се съхранява в компютърна база данни на експлоатационните организации на газоразпределителната система.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Примерът за изчисление се основава на програмата за баланс на природен газ, разработена от FSUE VNIIMS.

Необходимо е да се определят счетоводните стойности и да се разпредели дисбалансът в количеството газ според резултатите от измерванията за отчетния период в системата "доставчици-потребители" със структурата на връзката, показана на фигурата в приложението. Диаграмата показва 10 участници в счетоводната операция и 3 газопреносни точки. Всички участници участват в разпределението на дисбаланса. В примера е възприето номерирането на участниците, показано на фигурата.

Първоначални цифрови данни от измерване vj(m3) и граници на грешка ∆ jследното:

В съответствие с тази схема и правилото п. се формира таблица. Първият ред съответства на първия елемент. 1 се поставя на първа и втора позиция на първия ред, т.к доставчици отговарят на тези позиции, -1 се поставя на трето, четвърто и пето, т.к тези позиции съответстват на консуматори, 0 се поставя в останалите позиции от първия ред, тъй като участниците с номера 6 - 10 не са свързани с първия артикул. Редовете, съответстващи на втория и третия параграф, се попълват по същия начин. Вземете маса.:

У дома » Инвестиции » Определяне на причините за масления дисбаланс. Подобряване на системата за измерване и измерване на газ с цел намаляване на дисбаланса и въвеждане на енергоспестяващи технологии в газовата индустрия. Причини за масов дисбаланс