В книге изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, позволившие разработать отечественные стационарные и переносные технические средства, методики и технологии, программные средства виброконтроля и вибродиагностирования дефектов основных узлов и трубопроводной обвязки, работающих агрегатов с газотурбинными, электрическими и поршневыми приводами. Беспрерывное вибодиагностирование позволило останавливать газоперекачивающие агрегаты и компрессорные установки для ремонта при условии действительной необходимости с учетом технической и экономической целесообразности - по фактическому состоянию, прогнозировать и рационально вырабатывать остаточный ресурс, предупреждать аварийные ситуации, снижать объемы ремонтов и профилактических осмотров, оценивать качество ремонтных работ. Представлены усовершенствованные технологии балансировки роторов в собственных подшипниках и на балансировочных станках в условиях ремонтной базы. Сформулированы и реализованы организационно-методические мероприятия по формированию и развитию диагностирования в газовой отрасли. Создан ряд основополагающих отраслевых нормативных актов по вибродиагностике газоперекачивающего оборудована. Представлены данные об экономическом эффекте от внедрения систем виброконтроля и вибродиагностирования. Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых изготовлением и эксплуатацией газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях, а также может быть полезна научным работникам, аспирантам и студентам вузов для использования в системе профессионального образования по технической диагностике. СОДЕРЖАНИЕ ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ………………………………………………………………..9 ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………………………11 РАЗДЕЛ 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПА И КУ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ………….17 1.1. Эксплуатационные особенности для вибродиагностирования ГПА на КСиКУ на АГНКС…………………………………...17 1.2. Проблемы вибродиагностирования, определяемые конструктивными особенностями ГПА и КУ 18 1.2.1. Конструктивные особенности ГПА с газотурбинным приводом типов ГТН-25, ГТ-750-6, ГТК-10, ГПА-16 с двигателем ДЖ-59 анализ видов дефектов узлов как объектов вибродиагностирования……………………………………………...18 1.2.2. Конструктивные параметры и анализ видов дефектов узлов ЭГПА ипа СТД-4000 как объектов вибродиагностировани22 1.2.3. Конструктивные особенности газомоторных компрессоров типов 10ГКН, МК8, ДР12 и анализ видов дефектов как объектов вибродиагностирования ……………………………………………………………………………………………..26 1.2.4. Конструктивные особенности КУ АГНКС и анализ показателей надежности и видов дефектов акт объектов вибродиагностирования …………………………………………………………………………………………………………35 1.3. Состояние проблемы диагностирования ГПА и КУ АГНКС ………………………………………………………………………..40 1.3.1. Методы и средства вибродиагностирования ГПА с газотурбинным приводом……………………………………………..41 1.3.2. Методы определения динамической устойчивости трубопроводной обвязки ГПА………………………………………...46 1.3.3. Методы и средства вибродиагностирования электроприводных ГПА ………………………………………………………48 1.3.4. Методы и средства вибродиагностирования газомоторных компрессоров ………………………………………………….50 1.3.5. Методы диагностирования КУ АГНКС и средства, применяемые для него…………………………………………………52 1.4. Задачи исследования …………………………………………………………………………………………………………………….54 1.5. Выводы к разделу ………………………………………………………………………………………………………………………..54 РАЗДЕЛ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПИСАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК И ВИБРАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ГПА И КУ………………………………………………………………………………………………………………………………………….56 2.1. Динамические характеристики виброактивности ГПА ……………………………………………………………………………….56 2.2. Динамика колебаний трехвальных газотурбинных ГПА ……………………………………………………………………………..57 2.3. Исследование динамики ротора ГПА при нарушениях посадки вала в подшипниках скольжения………………………………61 1.6. Теоретические основы построения методик балансировки ротора ГПА на стенде и в собственных подшипниках……………68 1.7. Обоснование скачкообразных изменений среднего значения вибросигнала для выбора величины временной задержки при формировании предупредительных и аварийны;: сигналов устройств вибродиагностирования ГПА и КУ………74 1.8. Особенности вибрационного диагностирования циклических машин и определение информативных параметров технического состояния узлов ГМК …………………………………………………………………………………………79 1.9. Исследование динамических характеристик КУ АГНКС ……………………………………………………………………………85 1.2.5. Спектральные характеристики сил, действующих на подшипники коленчатого вала КУ………………………………...87 1.2.6. Определение скорости изменения сил, действующих на подшипники коленчатого вала КУ…………………………….90 Динамическая устойчивость тру5опроводной обвязки ГПА на КС ……………………………………………………………………...91 1.2.6. Определение амплитуды пульсации давления и резонансных характеристик в системе "коллекторы - тупики" ……93 1.2.6. Математическая модель определения расходов газа на участке трубопроводной обвязки КС……………………………98 1.2.6. Определение собственных частот колебаний в трубопроводах линий всасывания и нагнетания……………………….104 1.2.6. Высокочастотные колебания газового потока в нагнетателе и на выходящем трубопроводе ……………….……….106 1.2.6. Собственные частоты оболочек труб ………………………………………………………………………………………108 Выводы к разделу …………………………………………………………………………………………………………………………111 РАЗДЕЛ 3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ГПА И КУ …………………………………………………………………………………………………………..113 Собственные частоты конструктивных элементов ГПА, определяемые непосредственно в условиях эксплуатации………113 1.3.6. Измерение разности фаз и амплитуд малых угловых и поступательных колебаний при расцентровках и перекосах валов в подшипниках и муфтах ГПА………………………………………………………………………………………..114 | 2.4. Определение расцентровок осей между валом нагнетателя ……………………………………116 2.5. и редуктора…………………………………………………………………………………………………………….……116 2.6. Определение параметров вибрации для оценки технического ……………………………………118 2.7. состояния пусковой муфты ГТУ. …………………………………….118 Изменение величины жесткости подшипниковых опор в условиях эксплуатации……………………………………………118 1.10. Импульсы вибросигналов подшипника стробированные на временной оси при стабильной частоте вращения роторных машин…………………………………………………………………………………………………………………………………120 1.11. Перекрестная амплитудная селекция вибрационных параметров двух подшипников, расположенных на одной шатунной шейке коленчатого вала ГМК…………………………………………………………………………………………………………………………120 Изменение величины угла между плоскостью движения шатуна и вектора максимальной амплитуды вибрации по периметру цилиндра ГМК и КУ ………………………………………………………………………………………………………………………..125 1.12. Неравномерность вибрационных импульсов, источниками которых являются процессы сгорания в силовые цилиндрах Идентификация моделей вибросигнала……………………………………………………………………………………………………129 Идентификация многомерных систем ……………………………………………………………………………………………………..131 1.13. Методика определения границ допустимых уровней вибрации основных узлов ГПА и КУ…………………………………...134 1.14. Основные направления поиска виброх.иагностических признаков ГПАиКУ..: …………………………………………………135 1.15. Планирование эксперимента при оценке погрешности измерительных систем………………………………………………...136 1.16. Алгоритмы обработки вибросигналов ………………………………………………………………………………………………140 1.17. Выводы к разделу …………………………………………………………………………………………………………………….145 РАЗДЕЛ 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗ ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ГПА И КУ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ……………147 Экспериментальные исследования вибрационного состояния ГПА ……………………………………………………………………147 1.3.7. Методика, аппаратура и анализ результатов измерения параметров вибрации газотурбинных ГПА типа ГТН-25……147 1.3.8. Методика, аппаратура и анализ результатов измерения параметров вибрации ГПА-16………………………………….153 1.3.9. Исследование и контроль нестабильности вибрационных характеристик трехвальных ГПА…………………………...165 1.3.10. Определение средних уровней вибрации для оценки технического состояния агрегатов ГТ-750-6 и ГТК-10…………166 1.3.11. Экспериментальные исследования причин повышенной вибрации нагнетательных трубопроводов ГПА ГТН-25, ГТК-25И, ГТК-10И …………………………………………………………………………………………………………………..169 1.3.12. Экспериментальные исследования балансировки роторов ГТК-25И, ГТК-10И на балансировочном станке и в собственных подшипниках ……………………………………………………………………………………………………176 Экспериментальные исследования вибрационного состояния основных узлов ЭГПА типа СТД-4000 в условиях эксплуатации и определение границ допустимых уровней вибрации …………………………………………………………………………………….181 1.18. Экспериментальные исследования вибрационного состояния основных узлов газомоторных компрессоров..................185 1.2.7. Методика вибрационного исследования цилиндропоршневой группы и подшипников скольжения одноцилиндровой установке ГМК 10ГКН……………………………………………………………………185 1.2.8. Комплексные экспериментальные исследования подшипниковых узлов, ЦПГ и ТК ГМК 10ГКН в условиях компрессорной станции……………………………………………………………………………………………………..189 1.2.9. Комплексные экспериментальные исследования подшипниковых узлов ГМК МК8 и ДР12 в условиях компрессорной станции……………………………………………..................................................................................................................198 1.2.10. Экспериментальные исследования параметров вибрации шатунных подшипниковых узлов цилиндропоршневой группы ГМК типа ДР12 в условиях компрессорной станции……………………....202 Методика, аппаратура и анализ результатов виброизмерений пяти типов КУ < АГНКС ……………………………………..205 Обоснование достоверности результатов экспериментальных исследований ...215 Выводы к разделу …………………………………………………………………..219 РАЗДЕЛ 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ И ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫХ ГПА ………………………………………………………………………………………………221 1.3.13. Применение математического моделирования при разработке стационарной системы СПВК-14. Программные средства виброконтроля и вибродиагностирования ГПА ГТН-25 ……………………………………………………………………..221 5.1.1. Технология виброконтроля и вибродиагностирования основных узлов ГПА ГТН-25. Анализ результатов вибродиагностирования……………………………………………………………………………………………………….230 1.3.14. Стационарная система СПВК-8 виброконтроля и вибродиагностирования ГПА-16 с газотурбинным двигателем ДЖ-59 и программные средства………………………………………………………………………………………………………………...233 5.2.1. Технология виброконтроля и вибродиагностирования ГПА-16 с двигателем ДЖ-59. Результаты вибродиагностированияВибрационно-диагностический комплекс газоперекачивающих агрегатов ГТ-750-6 и ГТК-10 244 2.8. Переносной прибор спектрального вибрационного контроля СВиК-60 244 2.9. Усовершенствованная методика экспресс-оценки технического состояния ГТ-750-6 по частотным составляющим спектра вибрации. - Анализ результатов виброисследований ……………………………248 2.10. Переносной прибор спектрального вибрационного контроля СВиК-100 ……………………………………………..250 1.19. Усовершенствованная методика экспресс-оценки технического состояния ГТК-10 по частотным составляющим спектра вибрации. Анализ результатов виброисследований …………………………………………………………………….253 1.20. Усовершенствованные программные средства для автоматизированного анализа технического состояния агрегатов ГТ-750-6 и ГТК-10 ……………………………………………………………………………………………………………..258 1.20. Стационарная система СПВК-8 виброконтроля и вибродиагностирования ГПА типа ГТ-750-6 : …………………………………………………..261 Методика балансирования роторов ГТК-25И и ГТК-10И на станке ремонтной базы и в собственных подшипниках………….263 1.20. Переносной анализатор вибрации АВ-ЭГПА и программное обеспечение диагностирования узлов ЭГПА типа СТД-4000 5.6.1. Технология вибродиагностирования ЭГПА типа СТД-4000. Результаты вибродиагностирования………………….271 Выводы к разделу ………………………………………………………………………………………………………………………279 РАЗДЕЛ 6. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГМК И КУ…………….........................281 Переносные приборы спектрального вибрационного контроля СВиК ГМК и программные средства диагностирования основных узлов ГМК 10ГКН, МК8, ДР12, 2330 Соорег-Веззетег ……………………………281 1.3.15. Технология вибродиагностирования шатунных подшипников, цилиндро-поршневой группы, турбокомпрессора, газовпускных клапанов ГМК 10ГКН. Результаты пибродиагностирования 292 1.3.16. Технология вибродиагностирования подшипников скольжения коленчатого вала ГМК МК8. Анализ результатов вибродиагностирования …………………………………………………………………………………………………..297 1.3.17. Технология вибродиагностирования шатунных подшипников коленчатого вала ГМК ДР12. Результаты вибродиагностирования …………………………………………………………………………………………………..299 1.3.18. Методика вибродиагностирования шатунных подшипников коленчатого вала и силовых цилиндров 2330 Соорсг-Веззегпег ……………………………………………………………………………………………………………………300 Стационарный многоканальный анализатор спектров вибрации ГМК 10ГКН "Пульсар-В" ……………………………………..302 Переносная автоматизированная система сбора и обработки данных вибродиагностирования КУ АГНКС………….…………307 2.11. Программные средства вибродиагностирования основных узлов КУ АГНКС………………………………………...310 2.12. Технология виброконтроля и вибродиагностирования основных узлов КУ отечественного и зарубежного производства. Анализ результатов вибродиагностировани ……………………311 1.21. Усовершенствованная методика экспресс-оценки технического состояния ГТК-10 по частотным составляющим спектра вибрации. Анализ результатов виброисследований ……………………………………………………………………….253 1.22. Усовершенствованные программные средства для автоматизированного анализа технического состояния агрегатов ГТ-750-6 и ГТК-10 ……………………………………………………………………………………………………………….258 1.22. Стационарная система СПВК-8 виброконтроля и вибродиагностирования ГПА типа ГТ-750-6……………………….261 Методика балансирования роторов ГТК-25И и ГТК-10И на станке ремонтной базы и в собственных подшипниках…………263 1.22. Переносной анализатор вибрации АВ-ЭГПА и программное обеспечение диагностирования узлов ЭГПА типа СТД-4000 5.6.1. Технология вибродиагностирования ЭГПА типа СТД-4000. Результаты вибродиагностирования………………….271 Выводы к разделу ……………………………………………………………………………………………………………………….279 РАЗДЕЛ 6. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ТЕХНОЛОГИИ ВИБРОДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГМК И КУ…………………………………………..281 Переносные приборы спектрального вибрационного контроля СВиК ГМК и программные средства диагностирования основных узлов ГМК 10ГКН, МК8, ДР12, 2330 Соорег-Веззетег ……………………………281 1.3.19. Технология вибродиагностирования шатунных подшипников, цилиндро-поршневой группы, турбокомпрессора, газовпускных клапанов ГМК 10ГКН. Результаты пибродиагностирования 292 1.3.20. Технология вибродиагностирования подшипников скольжения коленчатого вала ГМК МК8. Анализ результатов -098-иагностирования …………………………………………………………………………………………………………………..297 1.3.21. Технология вибродиагностирования шатунных подшипников коленчатого вала ГМК ДР12. Результаты вибродиагностирования ……………………………………………………………………………………………………299 1.3.22. Методика вибродиагностирования шатунных подшипников коленчатого вала и силовых цилиндров 2330 Соорсг-Веззегпег ………………………………………………………………………………………………………………….…300 Стационарный многоканальный анализатор спектров вибрации ГМК 10ГКН "Пульсар-В" ……………………………………...302 Переносная автоматизированная система сбора и обработки данных вибродиагностирования КУ АГНКС…………………….307 2.13. Программные средства вибродиагностирования основных узлов КУ АГНКС …………………………………………310 2.14. Технология виброконтроля и вибродиагностирования основных узлов КУ отечественного и зарубежного производства. Анализ результатов вибродиагностировани ………………….......311