Гурин з
Тема індивідуального завдання: «Побудова систем діагностування гідроприводу»
Гідропривід - це сукупність пристроїв, призначених для приведення в рух машин і механізмів за допомогою гідравлічної енергії. Обов'язковими елементами гідроприводу є насос і гідродвигун [1, c.148].
Для переміщення робочих органів устаткування підприємств металургійної промисловості і в інших галузях промисловості і, зокрема, для здійснення зворотно - поступального руху робочих органів широко використовують гідравлічні приводи, особливо в тих випадках, коли необхідні значні зусилля на робочих органах машини при малих габаритних розмірах приводу, висока плавність переміщення і експлуатаційна надійність. Застосування гідравлічних приводів доцільно і тоді, коли потрібно забезпечити безступінчасте регулювання їх швидкості, високу частоту реверсування й автоматичне керування.
Широке застосування отримав гідропривід з механічним управлінням (гидромеханічеський привід), що складається з розподільного пристрою золотникового типу, виконавчого механізму у вигляді гідроциліндра, а також вхідних керуючих і вихідних силових тяг. Ці приводи призначені для переміщення керованих елементів вручну або автоматично.
Залежно від принципу дії виконавчого механізму гідроприводи поділяються на гідравлічні обертального і поступального руху. У гідроприводах обертального руху в якості виконавчих механізмів застосовують гідромотори, а в гідроприводах поступального руху - гідроциліндри. Багато складальні одиниці і деталі цих приводів, в тому числі і деталі гидромоторов, мають багато спільного в конструктивному і технологічному відносинах. Найбільш широке застосування знайшли приводи поступального руху, що відрізняються простотою, високою надійністю і технологічністю конструкцій.
Переваги та недоліки гідросистем
Переваги гідросистем [1, c.150], [2, c.15]:
1. Передача великих зусиль на малому просторі.
2. Висока концентрація енергії.
3. Можливість акумулювання енергії.
4. Плавне зміна значень рушійних сил (швидкостей, сил, моментів і так далі).
5. Хороша контрольованість виникає сил.
6. Швидкий реверсивний режим завдяки малим масам (незначні моменти інерції) приводних елементів.
7. Висока динаміка перемикання.
8. Рівномірний рух (безударное і безвібраційних).
9. Великий діапазон передачі.
10. Простий спосіб перетворення обертальних рухів в прямолінійні руху або навпаки.
11. Конструктивна свобода дій при розміщенні елементів конструкцій.
12. Просторове відділення приводу і відведення потужності за допомогою труб і гнучких трубопроводів.
13. Можливість автоматизації всіх видів рухів і допоміжних рухів за допомогою керуючих розподільників і електричної передачі команди.
14. Можливість застосування стандартних елементів і груп конструктивно об'єднаних елементів.
15. Запобігання від перевантажень.
16. Незначний знос, оскільки мастило гідравлічних елементів проводиться за допомогою робочого середовища.
17. Високий термін служби.
18. Можливість регенерації енергії.
Недоліки гідросистем [1, c.151], [2, c.15]:
1. Втрати тиску і напору (рідинне тертя) в трубопроводах і органах управління.
2. Залежність в'язкості масла від температури і тиску.
3. Стисливість рідини.
4. Учечкі робочої рідини через ущільнення і зазори, особливо при високих значеннях тиску.
5. Більш низький ККД (з наведених вище причин), ніж у порівнянних механічних передач.
6. Необхідність забезпечення в процесі експлуатації чистоти робочої рідини і захисту від проникнення в неї повітря.
7. Пожароопасноть в разі застосування горючого робочої рідини.
Основні елементи і несправності гідросистем
Основними елементами в гідросистемах металургійних машин, для яких необхідно виявлення несправностей і причин відмов в експлуатаційних умовах, є насоси, гідророзподільники, гідромотори, гідроциліндри, перепускні і запобіжні клапани [3, c.197]. В результаті зносу поверхонь сполучень насосів знижується об'ємний к.к.д. що знижує ефективність насосного агрегату в цілому. При несправності гідророзподільників і гідроциліндрів збільшуються внутрішні перетікання і зовнішні витоку робочої рідини, що також знижує об'ємний к.к.д. гідросистеми. Зазначені несправності викликають в Гидропровод шум, вібрації, стуки, підвищення температури робочої рідини і так далі. Вихід з ладу гідроприводу машини вимагає швидкої постановки діагнозу і негайного прийняття рішення.
Характерні види несправних станів гідросистеми [4]:
- тиск в нагнітаючої магістралей не відповідає технічним умовам;
- тиск в силовий магістралей перевищує допустимий;
- подача гидронасосов менше допустимої;
- зовнішня негерметичність перевищує допустиму;
- пульсація тиску за гідронасосом перевищує допустиму;
- кількість робочої рідини в гідробаку менше допустимого;
- сили тертя виконавчого механізму вище допустимого;
- втрати тиску в гідроагрегат вище допустимих;
- забрудненість робочої рідини вище допустимої;
- температура робочої рідини вище допустимої.
Визначити несправності можна двома способами:
- за допомогою органів почуттів;
- за допомогою приладів та інструментів.
Найпростіші несправності гідросистеми можна визначити за допомогою органів почуттів - побачивши, почувши, відчувши. На практиці багато проблем вирішуються саме таким способом, без застосування будь-яких інструментів, приладів та обладнання. Якщо за допомогою органів почуттів не вдалося виявити несправність, то необхідно використовувати прилади: манометри, витратоміри і так далі.
Принципова схема гідроприводу для здійснення зворотно - поступального руху робочого органу показана на малюнку 1 [3, c.13].
Малюнок 1 - Принципова схема гідроприводу:
1 - електродвигун; 2 - насос; 3 - трубопровід; 4 - запобіжний клапан; 5 - бак; 6 - гідроциліндр; 7 - поршень; 8 - вантаж; 9 - розподільник; 10 - дросель
Принцип роботи гідроприводу (рисунок 1).
Насос 2, що приводиться електродвигуном 1, всмоктує рідину з бака 5 і перекачує її по трубопроводу 3 в гідроциліндр 6 через розподільник 9 і дросель 10. Розташований в кінці трубопроводу поршень 7 чинить опір руху рідини. Тиск в порожнині «б» наростає до тих пір, поки не буде подолано опір поршня і поршень з вантажем 8 не прийде в рух. Щоб уберегти систему від перевантаження (не допустити підвищення тиску в системі вище максимального заданого рівня), встановлюється запобіжний клапан 4. Пружина в такому клапані механічно притискає кульку до сідла, а існуюче в трубопроводі тиск діє на поверхню кульки. Шарик відкриває клапан, коли сила тиску рідини, що впливає на кульку, перевищить зусилля пружини. З цього моменту тиск більше не збільшується, так як рідина, що нагнітається насосом зливається в бак. Напрямком руху поршня управляє розподільник 9. Якщо змінити положення золотника в розподільнику, можна з'єднати трубопроводи А і P. У цьому випадку рідина через розподільник тече від насоса в порожнину «а». Поршень рухається вниз і вантаж опускається. Рідина з камери «б» через розподільник надходить в бак 5.
Визначення системи технічної діагностики, мети і завдань діагностування гідроприводу
Система технічної діагностики - це комплекс засобів автоматизованого контролю працездатності і пошуку несправностей гідросистем [3, c.197].
Мета діагностування - підвищити надійність металургійного обладнання. Відмови машин і механізмів тягнуть за собою тяжкі наслідки, наприклад, втрати виробництва, підвищена витрата запасних частин, матеріалів, енергії, трудових ресурсів. Методи технічної діагностики дозволяють без розбирання виявити дефекти і механічні пошкодження, вивчити динаміку їх розвитку, своєчасно підготувати та реалізувати технічні рішення, що попереджають відмови [6, c.266].
При розробці систем діагностування гідравлічних приводів машин вирішуються такі основні завдання:
- розробка алгоритмів діагностування гідравлічних приводів;
- прогнозування зміни їх технічного стану при експлуатації;
- вибір методів діагностування;
- розробка засобів діагностування [5].
На етапі експлуатації технічна діагностика сприяє вирішенню таких завдань:
- встановлення наявності або отсутсвия в об'єкті діагностування дефектних елементів і виявлення допущених при складанні помилок;
- оцінці працездатності машин перед пуском їх в роботу після ремонтів;
- виявлення виникаючих під час експлуатації несправностей.
Вибір системи вимірювання і засобів діагностування
Вибір системи вимірювання
Для діагностування гідроприводу застосовуються різні іструменти, прилади та обладнання. Для того, щоб встановити вплив потоку сигналів на потік потужності, необхідно виміряти параметри режиму роботи, при цьому приймаються в першу чергу вимірювані гідравлічні параметри (тиск, потік, температура та інші). Також повинні піддаватися вимірюванню механічні параметри: переміщення, сила, число оборотів, швидкість або прискорення.
Вибір системи вимірювання проводиться за наступними критеріями:
- необхідна точність вимірювання;
- допустимий температурний діапазон;
- верхня і нижня граничні частоти;
- допустимий діапазон тиску;
- відстань між чутливим елементом і обробкою даних вимірювань;
- поведінка по відношенню до впливів навколишнього середовища;
- наявність відповідних типів;
Чутливі елементи датчиків повинні бути простої конструкції, вигідними за ціною, взаємозамінними і повинна бути можливість їх повсюдного застосування [2, c.27].
Технічні засоби діагностування відносяться до вимірювально-інформаційних систем і використовуються для визначення стану технічних систем. Вони включають апаратурні засоби, програмні засоби та експлуатаційно-технічну документацію [5]. Технічні засоби діагностування (ТСД), до яких відносяться апаратурні і програмні засоби, об'єднані єдністю вирішення завдань технічної діагностики із заданою вірогідністю.
ТСД в залежності від призначення систем діагностування призначені для вирішення наступних завдань:
- визначення працездатності (справності, правильності функціонування);
- прогнозування зміни стану;
- визначення працездатності і пошуку дефектів;
- визначення і прогнозування працездатності;
- визначення працездатності, пошуку дефектів і прогнозування зміни стану.
У найзагальнішому випадку структура технічної системи діагностування включає наступні блоки:
- датчиків, що забезпечують перетворення різних фізичних величин в електричні сигнали;
- комутації, що забезпечують підключення різних величин за певною програмою;
- пам'яті для зберігання еталонних значень допусків, проміжних результатів;
- індикації та реєстрації для відображення результатів, одержуваних у результаті виконання процедур вимірювання, контролю, обчислення та діагностування;
- обробки, обсяг операцій в яких може змінюватися в широкому діапазоні від простих логічних операцій при видачі результату контролю за узагальненим параметром до складних обчислень при визначенні функціональних залежностей в процесі вимірювання або рішення задачі прогнозування (екстраполяції) в процесі діагностування. Для реалізації блоку обробки залучаються обчислювальні засоби;
- управління, що реалізує прийняту програму діагностування.
Розглянемо, як приклад, комплект обладнання для діагностики і настройки СДМ-6-450 (малюнок 2) [7].
Малюнок 2 - Комплект обладнання для діагностики і настройки СДМ-6-450:
1 - універсальний гідротестер; 2 - датчики витрати, тиску, температури і частоти обертання валу дизеля; 3 - електронний мікропроцесорний прилад; 4 - з'єднувальні рукава; 5 - триходові крани; 6 - перехідники; 7 - рез'бовие пробки для відводу робочої рідини в бак; 8 - арматура; 9 - ультрозвуковий течеискатель; 10 - блоки контролю «стукають» з'єднань і калібрування; 11 - акумулятор; 12 - індикатор з адаптером забруднення робочої рідини; 13 - магнітний фільтр; 14 - пристосування для установки датчика частоти обертання на вал відбору потужності; 15 - мультиметр.
Це обладнання дозволяє:
- вимірювати подачу насосів і витрата в елементах гідроприводу (10 - 400 л / хв), внутрішні витоку, температуру робочої рідини, тиск в гідролінії (0,5 - 40 МПа), частоту обертання валу дизеля (100 - 6000 об / хв);
- налаштовувати індивідуально первинні і вторинні запобіжні клапани;
- знаходити місце внутрішніх витоків в гідролінії і оцінювати їх величину;
- діагностувати не менше 250 машин в рік;
- прогнозувати безвідмовну роботу гідроприводу.
Для діагностування гідроприводу також доцільно застосовувати діагностичний комплект «Гідротестер ГТ-600М» (малюнок 3) [8].
Малюнок 3 - Загальний вигляд гідротестера ГТ - 600М
Він призначений для визначення технічного стану гідроагрегатів в гідроприводах машин, верстатів, вантажопідіймальних кранів, прокатних станів, пресів і обладнання різного призначення.
Розглянемо алгоритм діагностування насосної установки.
На малюнку 4 представлена схема діагностичної системи насосної установки одного з прокатних станів з виведенням інформації на пульт оператора насосних установок і головний пульт управління станом.
Малюнок 4 - Пульт управління та діагностики
Спільними діагностичними параметрами є тиск масла в гідросистемі, температура і рівень масла в баку, стан фільтрів, факт включення і виключення елементів гідросистеми. Температура, тиск і рівень масла визначаються за допомогою датчиків, встановлених в контрольованих точках, а факт включення і виключення приводів насосів і гідроапаратури визначається за допомогою датчиків положення або замикання контактів в електричних ланцюгах управління приводом насосів.
Система працює наступним чином.
На пульті постійно включені лампи індикації рівня і температури масла в баку, забрудненості фільтрів, положення циркуляційного насоса (включений, вимкнений). При необхідності включається система підігріву масла. Якщо зазначені параметри гідросистеми в нормі, то оператор за допомогою ключів може зібрати для включення електричні схеми приводів насосів. У міру готовності схем загоряються індикаторні лампи. Запуск приводу насосів (при будь-якій кількості підготовлених до запуску) здійснюється за допомогою спеціального тумблера. Також за допомогою окремого перемикача одночасно вимикаються всі насоси. Виконання зазначених операцій відображається за допомогою сигнальних ламп. Не виключається вимикання приводу будь-якого насоса за допомогою ключа. Тиск в гідросистемі контролюється за допомогою датчиків тиску і відображається за допомогою сигнальних ламп на пульті в трьох положеннях (тиск нормальний, тиск низький, тиск дуже низький). При низькому і дуже низькому тиску, що свідчить про аварію в гідросистемі, насоси можуть бути вимкнені. Також відключаються насоси при досягненні в баку рівня рідини нижче позначки «Долити». Перевищення рівня масла в баку свідчить про аварію в системі, тоді запуск насосів неможливий. При цьому включається звукова сигналізація [3, c.198].
В даний час в металургійній, гірничій та в інших галузях промисловості гідравліка і гідропривід знаходять все більше застосування. Значить повинні розроблятися шляхи їх діагностування, сервісного обслуговування. Все це має на увазі проектування та впровадження систем діагностування гідроприводу. Використання цих систем дозволить: забезпечити контроль стану і пошук несправностей елементів гідроприводу; зменшити втрати виробництва і витрата матеріальних і трудових ресурсів; підвищити надійність обладнання.
Список використаних джерел
ДОДАТКОВІ ІНТЕРНЕТ - ДЖЕРЕЛА