RU2082143C1

RU2082143C1 - Method of diagnostics of cross crack of shaft

Info

Publication number: RU2082143C1
Application number: RU92016171A
Authority: RU
Inventors: Ю.Р. Воеводский
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Электросила"
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: testing. SUBSTANCE: radial runs-out of sections of shaft are measured in vertical plane in at least eight points over circumference of shaft. Two periods of run-out curve are plotted, mean line crossing curve so that value of run-out repeats in 180 deg in point of crossing is found. Relation of larger amplitude deviation of curve from mean line to lesser deviation is used as parameter characterizing presence or absence of cracks. Diagnostic indicator of presence of crack is excess of value 1.2 by this deviation. EFFECT: improved authenticity of method. 6 dwg

Description

Изобретение относится к области диагностики неисправностей. Существующие способы диагностики трещин валов в местах, недоступных для визуального осмотра и дефектоскопии, основаны на изменении изгибной жесткости вала, вызванном трещиной. Изгибная жесткость вала измеряется косвенными методами, например, по уклонам шеек вала, связанных с прогибом от собственного веса [1] Оценку изменения статического прогиба вала производят по величине уклонов двух шеек вала, измеренных при четырех его положениях, смещенных друг относительно друга на четверть оборота вала. Наличие трещины определяют по факту отклонения среднего значения разности уклонов двух шеек от ранее измеренной нормальной величины, степень повреждения сечения вала по относительной величине этого отклонения, продольное сечение трещины по положению вала, при котором разность уклонов шеек максимальна, а поперечное сечение трещины по соотношению изменений уклонов шеек между собой. The invention relates to the field of troubleshooting. Existing methods for diagnosing shaft cracks in places inaccessible for visual inspection and flaw detection are based on a change in the bending stiffness of the shaft caused by a crack. The bending stiffness of the shaft is measured by indirect methods, for example, according to the deviations of the shaft necks associated with deflection from its own weight [1]. The change in the static deflection of the shaft is evaluated by the value of the slopes of two shaft necks, measured at its four positions, shifted relative to each other by a quarter of a shaft revolution . The presence of a crack is determined by the fact of the deviation of the average difference between the slopes of two necks from the previously measured normal value, the degree of damage to the shaft section by the relative value of this deviation, the longitudinal section of the crack by the position of the shaft, at which the difference between the slopes of the necks is maximum, and the cross section of the crack by the ratio of the changes in the slopes necks between each other.

Способ диагностики трещины по уклонам шеек требует предварительного значения уклонов для данного вала; кроме того, чувствительность метода весьма низка из-за применения интегральной оценки в четырех угловых положениях вала, т.к. трещина закрывается на сжатой стороне, а также из-за практической трудности достаточно точного измерения уклонов. A method for diagnosing a crack by the slopes of the necks requires a preliminary value of the slopes for this shaft; in addition, the sensitivity of the method is very low due to the application of the integral estimate in the four angular positions of the shaft, because the crack closes on the compressed side, and also due to the practical difficulty of sufficiently accurate measurement of slopes.

За прототип принят способ диагностики поперечной трещины по изменению биения сечений вала [2]
Преимуществом метода является высокая чувствительность и возможность диагностики трещин, находящихся в сечениях, не нагруженных изгибающим моментом от веса вала. Метод требует применения специального оборудования для измерения, а также специальных условий опирания (подвеса) вала. Однако, изменение вибрации, центровки и биения чаще всего вызываются другими причинами, которые представляют иной уровень опасности для машины и могут быть устранены средствами наладки оборудования.For the prototype adopted a method for the diagnosis of transverse cracks by changing the runout of the shaft sections [2]
The advantage of the method is its high sensitivity and the ability to diagnose cracks in sections that are not loaded by bending moment from the weight of the shaft. The method requires the use of special equipment for measuring, as well as special conditions of bearing (suspension) of the shaft. However, changes in vibration, alignment and runout are most often caused by other causes that present a different level of danger to the machine and can be eliminated by means of setting up the equipment.

Целью изобретения является устранение этого недостатка, а именно, получения данных о причинах изменения биения, т.е. возможность объективной диагностики трещин. The aim of the invention is to eliminate this drawback, namely, to obtain data on the causes of a change in heartbeat, i.e. the possibility of objective diagnosis of cracks.

Поставленная цепь достигается за счет того, что в способе диагностики поперечной трещины вала, заключающемся в измерении радиальных биений сечений вала в вертикальной плоскости и определении параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, измерение радиальных биений производят по крайней мере, в восьми точках по окружности, затем строят два периода кривой биения, находят среднюю линию, пересекающую кривую таким образом, что величина биений в точке пересечения повторяется через 180^o, определяют амплитудные отклонения кривой в обе стороны от средней линии, в качестве параметра, характеризующего наличие или отсутствие трещины, выбирают отношение большего амплитудного отклонения кривой от средней линии к меньшему отклонению, диагностическим признаком наличия трещины является превышение этого отношения значения 1, 2.The circuit is achieved due to the fact that in the method for diagnosing a transverse shaft crack, which consists in measuring the radial runout of the shaft sections in the vertical plane and determining a parameter characterizing the presence or absence of a crack, the radial runout measurement is performed at least eight points around the circumference, then two periods of the beat curve are built, the middle line intersecting the curve is found in such a way that the beat value at the intersection is repeated through 180 ^o , the amplitude deviations of the curve are determined on both sides of the midline, as a parameter characterizing the presence or absence of a crack, choose the ratio of the greater amplitude deviation of the curve from the midline to the smaller deviation, the diagnostic sign of the presence of a crack is the excess of this ratio of 1, 2.

При этом обеспечивается получение объективных данных о наличии трещины при высокой чувствительности и полной диагностике. This ensures the obtaining of objective data on the presence of cracks with high sensitivity and complete diagnostics.

Изобретение поясняется чертежами фиг. 1 6, где на фиг.1 и 2 представлены кривые биения, вызванного остаточным прогибом и трещиной вала, на фиг.3-6 представлено поперечное сечение вала с вариантами расположения трещин. The invention is illustrated by the drawings of FIG. 1 to 6, where, in FIGS. 1 and 2, the run-out curves caused by residual deflection and a crack of the shaft are shown; FIGS. 3-6 show a cross section of the shaft with crack location options.

Способ диагностики поперечной трещины вала осуществляют следующим образом. A method for diagnosing a transverse shaft crack is as follows.

Измеряют радиальное биение характерных сечений (или уклоны шеек) минимум в восьми точках по окружности (на примере фиг. 1, 2 в 12 точках). Measure the radial runout of characteristic sections (or slopes of the necks) at least eight points around the circumference (for example, Fig. 1, 2 at 12 points).

Затем осуществляют обработку результатов измерений. Для этого строят кривую биения δ=f/(Φ^°), два периода (см. фиг. 1). Находят среднюю линию, пересекающую кривую в противоположных точках (через 180^o). Выбор такой линии обусловлен тем, что смешение оси величина δ, измеренная при нахождении трещины на горизонтальном диаметре не зависит от того, слева (фиг.3) или справа (фиг.4) находится трещина и, таким образом, должна быть одинакова при положении ротора через 180^o. При наличии раскрывающейся под весом ротора трещины отклонение значений d от средней линии будут различные при нахождении трещины сверху (фиг.5) и снизу (фиг.6). Для численной оценки этого различия измеряют амплитудные отклонения кривой а₁, средней линии к максимуму кривой, а₂ от средней линии к минимуму кривой.Then carry out the processing of measurement results. To do this, build a beating curve δ = f / (Φ ^° ), two periods (see Fig. 1). Find the midline crossing the curve at opposite points (through 180 ^o ). The choice of such a line is due to the fact that the mixing of the axis, the value of δ, measured when the crack was located on a horizontal diameter, does not depend on whether there is a crack on the left (Fig. 3) or on the right (Fig. 4) and, therefore, should be the same when the rotor is in position through 180 ^o . In the presence of a crack revealed under the weight of the rotor, the deviation of the values of d from the midline will be different when the crack is located above (Fig. 5) and below (Fig. 6). For a numerical assessment of this difference, the amplitude deviations of the curve a ₁ , the midline to the maximum of the curve, and ₂ from the midline to the minimum of the curve are measured.

При a₁/a₂1 кривая биения, вызванного остаточным прогибом фиг.1. С учетом реальных погрешностей измерения следует считать, что a₁/a₂=1,2 является критерием наличия трещины.At a ₁ / a ₂ 1, the beat curve caused by the residual deflection of FIG. 1. Given the real measurement errors, it should be assumed that a ₁ / a ₂ = 1.2 is a criterion for the presence of a crack.

При a₁/a₂= 1,25 соответствует трещине, занимающей 15% сечения вала, а a₁/a₂=2,0 трещине, занимающей около 50% сечения (см. фиг. 2).When a ₁ / a ₂ = 1.25 corresponds to a crack occupying 15% of the cross section of the shaft, and a ₁ / a ₂ = 2.0 to a crack occupying about 50% of the cross section (see Fig. 2).

Исследования проводились на роторах турбогенераторов. Research was carried out on the rotors of turbogenerators.

Для диагностики трещин в роторах оказывается достаточным разобрать муфты, соединяющие исследуемый ротор с соседними и установить индикаторы на полумуфты данного ротора в вертикальном направлении. To diagnose cracks in the rotors, it turns out to be sufficient to disassemble the couplings connecting the investigated rotor with the adjacent ones and install indicators on the half-couplings of this rotor in the vertical direction.

Claims

A method for diagnosing a transverse shaft crack, which consists in changing the radial runout of the shaft sections in the vertical plane and determining a parameter characterizing the presence or absence of a crack, characterized in that the change in radial runout is made at least eight points around the shaft circumference, then two periods of the runout curve are built , find the middle line crossing the curve so that the amount of beats at the intersection is repeated through 180 ^o , determine the amplitude deviations of the curve in both directions from the average lines, as a parameter characterizing the presence or absence of a crack, choose the ratio of the greater amplitude deviation of the curve from the middle line to the smaller deviation, and the diagnostic sign of the presence of a crack is the excess of this deviation of 1.2.