ДИАГНОСТИКА И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ВЕРТИКАЛЬНОГО НЕФТЯНОГО НАСОСА НПВ 3600-90

В.А. Смирнов

    Приведено описание процесса диагностирования и прогнозирования остаточного ресурса радиально-опорного подшипника вертикальных насосов, применяемых на нефтеперекачивающих станциях на подпорных линиях. Кратко даны особенности объекта, принципы его диагностирования, краткое описание диагностической программы. для системы ДСА-2001

Рис.1. Нефтеперекачивающий насос НПВ 3600-90

ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА.

    Вертикальные нефтеперекачивающие насосы типа НПВ 3600-90 применяются на подпорных линиях подачи нефти к магистральным насосам, установленным на нефтеперекачивающих станциях (НПС). В состав агрегата входят одноступенчатый вертикальный насос производительностью 3,6 м3/с и приводящий его во вращение вертикальный 3-х фазный асинхронный электродвигатель типа ВАОВ-710/L-4 с короткозамкнутым ротором, выполненный во взрывозащищенном исполнении мощностью 1250 кВт. Двигатель предназначен для работы на открытых площадках от сети переменного тока с номинальным напряжением 10000 В и частотой 50 Гц (ток статора-130А) во взрывоопасных помещениях и наружных установках. Соединение двигателя с насосом осуществляется посредством шлицевых муфт, компенсирующих осевые усилия, действующие на вал двигателя.

УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЯ.

- Основные узлы двигателя: статор, ротор, подшипниковые узлы взрывозащиты, крышки подшипников, подшипники, внутренние и наружные центробежные вентиляторы, подставки.
    Статор состоит из станины, пакета статора, обмотки. Станина состоит из двух торцевых плит, стянутых между собой продольными ребрами, и наружного цилиндра, приваренного к плитам. От осевого перемещения пакет статора зафиксирован при помощи шпонки.
    Ротор состоит из вала с напрессованным на него сердечником, пазы которого залиты алюминием. Сердечник ротора состоит из отдельных пакетов. Сам ротор динамически отбалансирован совместно с внутренними вентиляторами, насаженными на вал двигателя.
    Подшипниковый узел взрывозащиты состоит из двух неподвижных крышек, образующих кольцевой паз, в котором размещены три "плавающих" латунных кольца, свободно установленных на валу.
    На двигателе в верхней его части установлен сдвоенный шариковый радиально-упорный подшипник серии 6-44633ОЛ, в нижней части - роликовый подшипник серии 70-32330. На насосе в верхней части установлены два радиально-упорных шарикоподшипника серии 46330, а в нижней части - упрочнённый подпятник. В промежуточной части насоса установлена опора скольжения.
     Конструктивной особенностью агрегата является наличие высоконагруженного радиально-упорного подшипника двигателя, который определяет межремотный ресурс агрегата в целом.
    В настоящее время период между осмотрами и заменами смазки подшипников двигателя установлен равным 2000 часам, но, как правило, в силу объективных причин этот срок в среднем выше на 1000...2000 часов, поэтому основной задачей диагностирования агрегатов данного типа является оценка степени износа подшипников и выдача рекомендаций по сроку и объему ремонта.

Характерные частоты проявления некоторых неисправностей подшипников агрегата НПВ-3600-90 приведены в табл.1.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ВИБРАЦИЮ АГРЕГАТА:
- подшипники качения;
- роторы электродвигателя и насоса;
- подшипник скольжения насоса;
- узел соединения валов двигателя и насоса.

Таблица 1. Частоты проявления некоторых неисправностей подшипников качения агрегата
НПВ-3600-90.

МЕТОДИКА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ.

     Основой методики диагностирования подшипников качения агрегатов НПВ-3600-90 является определение вибрационных параметров, характеризующих износ и разрушения подшипников. По результатам проведенных исследований на агрегатах JАО "Верхневолжскнефтепровод" (JАО "ВВН") были определены частотные области, характерные для разрушений высоконагруженных подшипников качения.
    Эти области располагаются в диапазоне 3...7 кГц. Высокочастотный характер возбуждения в этих областях определяется изменением сил трения в высоконагруженном подшипнике, работающем в условиях частичного или полного проскальзывания тел качения.
Сравнительные данные для нормального и изношенного подшипников приведены в табл. 2.
     Наиболее чувствительной характеристикой износа подшипников качения электродвигателя является спектральная плотность виброускорения - (м/c2)2 в полосе 3...7 кГц.
     Характерные спектры для плохих и хороших подшипников качения электродвигателя вертикальных насосов приведены на рис. 2-4.
На рис.5 представлена усредненная прогнозная кривая, позволяющая приближенно оценивать время до замены подшипников. Кривая получена по данным обследований агрегатов НПВ-3600-90 АО "ВВМН".
     Указанные характеристики вибрации вертикальных насосов, а также ряд других, полученных в процессе исследований, были использованы для разработки программы диагностики, которая была разработана с использованием редактора методик из состава "Эксперт-1".
    Автоматизированное диагностирование состояния подшипников может осуществляться по шагам или полностью автоматически (в зависимости от желания оператора).

Рис.2. Спектры виброускорения (т.1о) плохого (1) и хорошего (2) радиально-упорного подшипника электродвигателя вертикального насоса.

Рис.3. Спектры виброускорения (т.3о) плохого (1) и хорошего (2) радиально-упорного подшипника электродвигателя вертикального насоса.

Рис.4. Спектры виброускорения (т.2о) плохого (1) и хорошего (2) радиально-упорного подшипника электродвигателя вертикального насоса.

Рис.5. Усредненная прогнозная зависимость спектральной плотности виброускорения в полосе 3...7 кГц от времени наработки подшипников качения электродвигателя агрегата НПВ-3600-90.

МАРШРУТ ОБСЛЕДОВАНИЯ

    Виброобследование проводится по. маршруту, который определяет перечень точек и направлений измерений, а также режимы анализа вибрационных сигналов.
    Маршрут сформирован в виде отдельных заданий, каждое из которых содержит необходимую информацию по его выполнению. Количество заданий для исследования состояния подшипников агрегата- 6. Измерения проводятся в 3-х точках на рабочем режиме работы агрегата (рис.6). В каждой точке измерения проводятся в 2-х направлениях- осевом и радиальном и в 2-х частотных диапазонах - 2 и 8 кГц с разрешением, соответственно, 0,8 и 3,2 Гц. Измеряемый параметр- виброускорение. Время выполнения маршрута - 10-15 мин.
     Каждое задание обеспечивает одновременное измерение вибрации по двум каналам при использовании диагностической системы ДСА-2001. Полученные в ходе выполнения маршрута данные автоматически заносятся в базу данных.
    Для выполнения маршрута оператору следует устанавливать датчики в точки измерения, правильно сориентировав их по направлениям измерения, и запустить режим "Измерение" прибора ДСА-2001 (далее следовать подсказкам на дисплее). При измерении предусмотрен визуальный контроль измеренных спектров.

ДИАГНОСТИРУЕМЫЕ НЕИСПРАВНОСТИ

     Программа позволяет диагностировать износ и разрушение дорожек и тел качения подшипников качения двигателя и насоса.

Рис. 6. Схема установки датчиков в точки измерения: 1 - вибродатчик; 2 - кронштейн; 3 - объект.

Таблица 2. Сравнительные данные уровня виброускорения (м/с2) и спектральной плотности ( (м/с2)2 ) для изношенного и хорошего радиально-упорного подшипника электродвигателя агрегата НПВ-3600-90.

	В начало статьи