Помощь студентам в учебе
Организация ультразвуковой диагностики технологического оборудования (Российский биотехнологический университет)
|
Есть приложение.
Введение 3
Глава 1. Сбор и анализ действующих прогрессивных технологий ТОиР на современных предприятиях…4
1.1 Рекомендации по организации систем технического обсслуживания и ремонта по техническому состоянию технологического оборудования……5
Глава 2. Основные принципы и порядок построения системы технического обслуживания (ТО) и планово-предупредительного ремонта (ППР) технологического оборудования «по техническому состоянию» - (СТОиР-ТС)……6
2.1 Формирование плана ППР………………6
2.2 Организация мониторинга технического состояния парка технологического оборудования предприятия методом оперативной экспертной оценки технического состояния оборудования………………..6
2.3 Основные положения «оперативной экспертной оценки технического состояния станочного парка предприятия (методика оперативной экспертной оценки технического состояния оборудования)»…………7
2.4 Внедрение на предприятии «оперативной экспертной оценки технического состояния технологического оборудования»…………………..8
2.5 Основные положения методов оценки экономического эффекта от построения системы технического обслуживания и ремонта по техническому состоянию оборудования «по техническому состоянию»…9
Глава 3. Методы оценки технического состояния (диагностики) оборудования путем контроля параметров, влияющих на их надежность………………….10
3.1 Рекомендации по применению………………..10
3.2 Принципы построения «цифрового двойника» (электронный паспорт)……….44
3.3 Принципы организации цифрового процесса тоир по техническому состоянию для интеграции с современными ИТ - решениями в области управления производственными предприятиями……………………
Глава 4. Ультразвуковая диагностика. основные понятия….
4.1 Основные параметры ультразвука………
4.2 Разновидности ультразвуковых волн…
4.3 Интенсивность и мощность ультразвука…………..
4.4 Затухание ультразвука…………..
4.5 Отражение ультразвука от границы раздела сред………..
Глава 5. Основные принципы контроля состояния и диагностики машин и оборудования………………
5.1 Принципы метода ультразвукового контроля……….
5.2 Оборудование для ультразвукового контроля…….
Глава 6. Порядок сбора данных……….
6.1 Сравнительный анализ……..
6.2 Метод базового уровня…………
6.3 Сбор данных………
6.4 Критерии оценки………
Глава 7. Исследование в области ультразвуковой диагностики технологического оборудования……….
Заключение……..
Список использованной литературы……….
Приложение А. Методика расчета потенциальных экономических эффектов….45
Введение 3
Глава 1. Сбор и анализ действующих прогрессивных технологий ТОиР на современных предприятиях…4
1.1 Рекомендации по организации систем технического обсслуживания и ремонта по техническому состоянию технологического оборудования……5
Глава 2. Основные принципы и порядок построения системы технического обслуживания (ТО) и планово-предупредительного ремонта (ППР) технологического оборудования «по техническому состоянию» - (СТОиР-ТС)……6
2.1 Формирование плана ППР………………6
2.2 Организация мониторинга технического состояния парка технологического оборудования предприятия методом оперативной экспертной оценки технического состояния оборудования………………..6
2.3 Основные положения «оперативной экспертной оценки технического состояния станочного парка предприятия (методика оперативной экспертной оценки технического состояния оборудования)»…………7
2.4 Внедрение на предприятии «оперативной экспертной оценки технического состояния технологического оборудования»…………………..8
2.5 Основные положения методов оценки экономического эффекта от построения системы технического обслуживания и ремонта по техническому состоянию оборудования «по техническому состоянию»…9
Глава 3. Методы оценки технического состояния (диагностики) оборудования путем контроля параметров, влияющих на их надежность………………….10
3.1 Рекомендации по применению………………..10
3.2 Принципы построения «цифрового двойника» (электронный паспорт)……….44
3.3 Принципы организации цифрового процесса тоир по техническому состоянию для интеграции с современными ИТ - решениями в области управления производственными предприятиями……………………
Глава 4. Ультразвуковая диагностика. основные понятия….
4.1 Основные параметры ультразвука………
4.2 Разновидности ультразвуковых волн…
4.3 Интенсивность и мощность ультразвука…………..
4.4 Затухание ультразвука…………..
4.5 Отражение ультразвука от границы раздела сред………..
Глава 5. Основные принципы контроля состояния и диагностики машин и оборудования………………
5.1 Принципы метода ультразвукового контроля……….
5.2 Оборудование для ультразвукового контроля…….
Глава 6. Порядок сбора данных……….
6.1 Сравнительный анализ……..
6.2 Метод базового уровня…………
6.3 Сбор данных………
6.4 Критерии оценки………
Глава 7. Исследование в области ультразвуковой диагностики технологического оборудования……….
Заключение……..
Список использованной литературы……….
Приложение А. Методика расчета потенциальных экономических эффектов….45
В настоящее время отечественные предприятия в части поддержания работоспособности оборудования и качественного выполнения производственных программ вынуждены ориентироваться на нормативно-технические документы (НТД), разработанные в конце прошлого века.
Особо востребованной из указанных НТД была и остаётся до настоящего времени Методика: «Типовая система технического обслуживания и ремонта оборудования» («Типовая система ТОиР») [4], в которой предприятия находили сведения не только планового характера (когда, какой вид и какой степени трудоёмкости ремонт необходим), но и справочные материалы по ремонтосложности, содержанию выполняемых работ, режимам испытаний после ремонта и др. Такие материалы были разработаны для всей номенклатуры машин и оборудования, которые применялись на всех, различных по специализации, предприятиях страны. Они обеспечивали реализацию качественного выполнения производственных программ, и применение прогрессивных технологий технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОиР) в условиях плановой экономики.
Сегодня предприятия работают в условиях рыночной экономики, для которой требуется современная комплексная система ТОиР, поскольку нормативно-техническая документация разработки 1970- 1980-х годов по выполнению ТОиР в условиях плановой экономики, в т.ч. ГОСТ, ГОСТ Р, «Типовая система ТОиР», ОСТ, справочники и пр. потеряли возможность прямого применения и свою актуальность.
Наибольший опыт исследований по разработке и внедрению прогрессивных технологий ТОиР оборудования на отечественных предприятиях приобретен несколькими организациями и компаниями, в основном, в области различных методик безразборной диагностики - для отдельных единиц оборудования, для групп оборудования (участок, цех, завод), а также одновременного мониторинга состояния парка на нескольких предприятиях одной фирмы.
Данные исследования продолжаются и в настоящее время - в целях конкретизации самих технологий ТОиР, определения их эффективности и конкретизации методов безразборного диагностирования оборудования. Комплексный подход по решению в целом основных задач ТОиР – восстановления и поддержания параметров оборудования.
Зарубежные публикации в части внедрения прогрессивных технологий ТОиР на предприятиях развитых стран Запада, как правило, посвящены решению локальных вопросов (чаще всего методам безразборной диагностики технологического оборудования). Публикаций по построению современной комплексной системы ТОиР практически нет, а «Руководство по техническому обслуживанию, ориентированному на безотказность» (ТООБ), разработанное специалистами американского космического агентства (NASA) в 2008, включает в себя многовариантные методики организации технического обслуживания (ТО), анализ отказов. Функции по ТО сводятся к своевременной (т.е. плановой) замене быстро изнашиваемых элементов (комплектующих), что характерно для особо сложных электротехнических или транспортных (самолёты, суда) систем, но не для промышленного оборудования предприятий.
Аналогичные сведения приводятся в международных стандартах (МС) – в них излагаются в сравнении четыре наиболее распространённых типа стратегий технического обслуживания технологического оборудования:
• реактивное (обслуживание при поломках),
• профилактическое (плановое),
• предиктивное (при прогнозировании отказов до их возникновения),
• четвёртый вид технического обслуживания (ТО), ориентированного на надёжность,
но итогом сравнения является вывод, что единого, универсального подхода (варианта) к выбору варианта ТО – не существует.
В публикациях по ТО более общего характера: «Что такое компьютеризированная система управления техническим обслуживанием (CMMS)?» - излагается история появления и развития СММS в 1980-1990-е годы, наибольшее распространение (малые и средние предприятия). Конкретных рекомендаций по организации и реализации технологий в части ТОиР статья не предлагает.
Статья: «Как запустить успешную программу предиктивного обслуживания?» содержит некоторые рекомендации и критерии «цифровизации» одного из видов ТО ОО – «предиктивного, то есть ТО, выполняемое на базе прогнозирования отказов до их возникновения. Утверждается, что объединение людей, процессов и технологий является ключом к успешной программе предиктивного ТО. Не согласиться с этим нельзя, хотя это только частично касается организации комплексной системы ТОиР.
В публикациях, касающиеся вибродиагностики, анализ вибраций признан эффективным методом контроля технического состояния оборудования. Прогнозируется, что в будущем признаки неисправностей будут автоматически извлекаться из необработанных сигналов вибрации.
В одной из публикаций рассматривается: что такое профилактическое техническое обслуживание и из чего оно состоит, почему оно так важно, каковы его преимущества и недостатки. В статье также представлены примеры и шаблон плана профилактического технического обслуживания.
Таким образом, приведенные зарубежные материалы не содержат комплекс- ной системы ТОиР - в условиях рыночной экономики, часть материалов посвящена общим вопросам организации комплексной системы ТОиР, без какой - либо конкретизации формирования и организации соответствующих служб для реализации прогрессивных технологий ТОиР.
Особо востребованной из указанных НТД была и остаётся до настоящего времени Методика: «Типовая система технического обслуживания и ремонта оборудования» («Типовая система ТОиР») [4], в которой предприятия находили сведения не только планового характера (когда, какой вид и какой степени трудоёмкости ремонт необходим), но и справочные материалы по ремонтосложности, содержанию выполняемых работ, режимам испытаний после ремонта и др. Такие материалы были разработаны для всей номенклатуры машин и оборудования, которые применялись на всех, различных по специализации, предприятиях страны. Они обеспечивали реализацию качественного выполнения производственных программ, и применение прогрессивных технологий технического обслуживания и ремонта оборудования (ТОиР) в условиях плановой экономики.
Сегодня предприятия работают в условиях рыночной экономики, для которой требуется современная комплексная система ТОиР, поскольку нормативно-техническая документация разработки 1970- 1980-х годов по выполнению ТОиР в условиях плановой экономики, в т.ч. ГОСТ, ГОСТ Р, «Типовая система ТОиР», ОСТ, справочники и пр. потеряли возможность прямого применения и свою актуальность.
Наибольший опыт исследований по разработке и внедрению прогрессивных технологий ТОиР оборудования на отечественных предприятиях приобретен несколькими организациями и компаниями, в основном, в области различных методик безразборной диагностики - для отдельных единиц оборудования, для групп оборудования (участок, цех, завод), а также одновременного мониторинга состояния парка на нескольких предприятиях одной фирмы.
Данные исследования продолжаются и в настоящее время - в целях конкретизации самих технологий ТОиР, определения их эффективности и конкретизации методов безразборного диагностирования оборудования. Комплексный подход по решению в целом основных задач ТОиР – восстановления и поддержания параметров оборудования.
Зарубежные публикации в части внедрения прогрессивных технологий ТОиР на предприятиях развитых стран Запада, как правило, посвящены решению локальных вопросов (чаще всего методам безразборной диагностики технологического оборудования). Публикаций по построению современной комплексной системы ТОиР практически нет, а «Руководство по техническому обслуживанию, ориентированному на безотказность» (ТООБ), разработанное специалистами американского космического агентства (NASA) в 2008, включает в себя многовариантные методики организации технического обслуживания (ТО), анализ отказов. Функции по ТО сводятся к своевременной (т.е. плановой) замене быстро изнашиваемых элементов (комплектующих), что характерно для особо сложных электротехнических или транспортных (самолёты, суда) систем, но не для промышленного оборудования предприятий.
Аналогичные сведения приводятся в международных стандартах (МС) – в них излагаются в сравнении четыре наиболее распространённых типа стратегий технического обслуживания технологического оборудования:
• реактивное (обслуживание при поломках),
• профилактическое (плановое),
• предиктивное (при прогнозировании отказов до их возникновения),
• четвёртый вид технического обслуживания (ТО), ориентированного на надёжность,
но итогом сравнения является вывод, что единого, универсального подхода (варианта) к выбору варианта ТО – не существует.
В публикациях по ТО более общего характера: «Что такое компьютеризированная система управления техническим обслуживанием (CMMS)?» - излагается история появления и развития СММS в 1980-1990-е годы, наибольшее распространение (малые и средние предприятия). Конкретных рекомендаций по организации и реализации технологий в части ТОиР статья не предлагает.
Статья: «Как запустить успешную программу предиктивного обслуживания?» содержит некоторые рекомендации и критерии «цифровизации» одного из видов ТО ОО – «предиктивного, то есть ТО, выполняемое на базе прогнозирования отказов до их возникновения. Утверждается, что объединение людей, процессов и технологий является ключом к успешной программе предиктивного ТО. Не согласиться с этим нельзя, хотя это только частично касается организации комплексной системы ТОиР.
В публикациях, касающиеся вибродиагностики, анализ вибраций признан эффективным методом контроля технического состояния оборудования. Прогнозируется, что в будущем признаки неисправностей будут автоматически извлекаться из необработанных сигналов вибрации.
В одной из публикаций рассматривается: что такое профилактическое техническое обслуживание и из чего оно состоит, почему оно так важно, каковы его преимущества и недостатки. В статье также представлены примеры и шаблон плана профилактического технического обслуживания.
Таким образом, приведенные зарубежные материалы не содержат комплекс- ной системы ТОиР - в условиях рыночной экономики, часть материалов посвящена общим вопросам организации комплексной системы ТОиР, без какой - либо конкретизации формирования и организации соответствующих служб для реализации прогрессивных технологий ТОиР.
В способе безразборного контроля состояния элементов подшипников качения дополнительно измеряют изменение энергии акустического сигнала. В качестве параметра безразборного контроля состояния исследуемого подшипника используют коэффициент кинематического соотношения между элементами подшипника. По совокупности измеренных величин путем сравнения их с базовыми судят о техническом состоянии подшипника.
Метод относится к диагностированию технического состояния деталей машин и может быть использован, также, для диагностики технического состояния силовых радиально-опорных подшипников качения.
Известен способ безразборного контроля технического состояния радиальных подшипников качения, при котором измеряют энергию акустического сигнала, воспринимающего вибрацию подшипника, обусловленную наличием дефектов на его беговых дорожках. Недостаток этого способа заключается в чрезвычайно высокой чувствительности к изменению скорости вращения привода, а также в резком увеличении уровня шума с увеличением скорости.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающий измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника [2] Однако при использовании этого способа отсутствует начало отсчета, измерение состояния подшипника дает конечный результат в относительных единицах, что не позволяет в полной мере судить о степени износа подшипника.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности контроля.
Это достигается тем, что в способе безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающем измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника, в качестве параметра безразборного контроля состояния исследуемого подшипника используют коэффициент кинематического соотношения между элементами радиального подшипника, при этом дополнительно измеряют изменение угловых перемещений элементов подшипника, определяют коэффициент кинематического соотношения и по величинам полученных параметров путем сравнения их с базовыми для данного типа и класса подшипника судят о его техническом состоянии. Кроме того, дополнительно измеряют изменение энергии акустического сигнала.
Основными источниками ультразвука подшипника качения являются возмущающие силы, связанные с его кинематикой.
Кинематика подшипника качения соответствует кинематике планетарного механизма, причем внутреннее кольцо подшипника соответствует центральному колесу планетарного механизма, сепаратор водилу, тела качения сателлитам, наружное кольцо опорному колесу, при этом изменение геометрических размеров и формы любого элемента подшипника качения вызывает соответствующее изменение передаточного отношения планетарного механизма. Это приводит к увеличению зазора между элементами подшипника, и, как следствие, к увеличению энергии. В процессе износа подшипника его передаточное отношение уменьшается в зависимости от изменения геометрических параметров тел качения подшипника, что ведет к увеличению зазоров в подшипнике и равносильно понижению класса точности изготовленного подшипника, при этом с увеличением зазоров возрастает величина акустических шумов.
По мере износа исследуемого подшипника имеет место изменение геометрических размеров и формы тел качения от базового значения, выявляется закономерность увеличения энергии виброперемещений подшипника и изменения передаточного отношения планетарного механизма, при этом увеличение зазора между телами качения приводит к возрастанию энергии виброперемещений подшипника по нормальному закону распределения, а также к резкому возрастанию величины передаточного отношения планетарного механизма до максимального значения на границе базового значения с последующим постепенным ее уменьшением.
Подшипники считаются годными к эксплуатации, если измеряемые величины не выходят за пределы базового значения, определяемого классом точности в зависимости от технологических требований к качеству материалов подшипника, шероховатости поверхности и предельных отклонений размеров, формы и взаиморасположения сопрягаемых поверхностей.
Метод относится к диагностированию технического состояния деталей машин и может быть использован, также, для диагностики технического состояния силовых радиально-опорных подшипников качения.
Известен способ безразборного контроля технического состояния радиальных подшипников качения, при котором измеряют энергию акустического сигнала, воспринимающего вибрацию подшипника, обусловленную наличием дефектов на его беговых дорожках. Недостаток этого способа заключается в чрезвычайно высокой чувствительности к изменению скорости вращения привода, а также в резком увеличении уровня шума с увеличением скорости.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающий измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника [2] Однако при использовании этого способа отсутствует начало отсчета, измерение состояния подшипника дает конечный результат в относительных единицах, что не позволяет в полной мере судить о степени износа подшипника.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности контроля.
Это достигается тем, что в способе безразборного контроля состояния элементов радиальных подшипников качения, включающем измерение величины энергии акустического сигнала в зоне нагружения, обусловленного вибрацией подшипника, и временных интервалов угловых перемещений элементов подшипника, в качестве параметра безразборного контроля состояния исследуемого подшипника используют коэффициент кинематического соотношения между элементами радиального подшипника, при этом дополнительно измеряют изменение угловых перемещений элементов подшипника, определяют коэффициент кинематического соотношения и по величинам полученных параметров путем сравнения их с базовыми для данного типа и класса подшипника судят о его техническом состоянии. Кроме того, дополнительно измеряют изменение энергии акустического сигнала.
Основными источниками ультразвука подшипника качения являются возмущающие силы, связанные с его кинематикой.
Кинематика подшипника качения соответствует кинематике планетарного механизма, причем внутреннее кольцо подшипника соответствует центральному колесу планетарного механизма, сепаратор водилу, тела качения сателлитам, наружное кольцо опорному колесу, при этом изменение геометрических размеров и формы любого элемента подшипника качения вызывает соответствующее изменение передаточного отношения планетарного механизма. Это приводит к увеличению зазора между элементами подшипника, и, как следствие, к увеличению энергии. В процессе износа подшипника его передаточное отношение уменьшается в зависимости от изменения геометрических параметров тел качения подшипника, что ведет к увеличению зазоров в подшипнике и равносильно понижению класса точности изготовленного подшипника, при этом с увеличением зазоров возрастает величина акустических шумов.
По мере износа исследуемого подшипника имеет место изменение геометрических размеров и формы тел качения от базового значения, выявляется закономерность увеличения энергии виброперемещений подшипника и изменения передаточного отношения планетарного механизма, при этом увеличение зазора между телами качения приводит к возрастанию энергии виброперемещений подшипника по нормальному закону распределения, а также к резкому возрастанию величины передаточного отношения планетарного механизма до максимального значения на границе базового значения с последующим постепенным ее уменьшением.
Подшипники считаются годными к эксплуатации, если измеряемые величины не выходят за пределы базового значения, определяемого классом точности в зависимости от технологических требований к качеству материалов подшипника, шероховатости поверхности и предельных отклонений размеров, формы и взаиморасположения сопрягаемых поверхностей.