ДИАГНОСТИКА СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ КРУПНОГАБАРИТНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДАТЧИКОВ

DIAGNOSTICS OF SURFACE STATE OF OVERSIZE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT ELEMENT WITH THE USE OF ELECTROMAGNETIC DETECTORS

AlexandrGostischev

Student of Department of Mechanical Engineering, BSTU named after V. G. Shukhov,

Russia, Belgorod

SergeyStarostin

Electric furnace melting shop foreman JSC«OEMK»

Russia, StaryOskol

ViktoriyaMinasova

Postgraduate student, lead engineer, Department of Mechanical Engineering, BSTU named after V. G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Исследования выполнены в рамках гранта Проект ПСР.

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена схема диагностики поверхностей нагружаемых элементов технологических агрегатов с использованием электромагнитных датчиков. Предложенный авторами вариант использования электромагнитного датчика в системах диагностики позволяет прогнозировать состояние поверхностей качения элементов технологического оборудования.

ABSTRACT

This paper presentsthe model ofdiagnosticsof surfaces ofprocess unit loading elements with the use ofelectromagnetic detectors. The authors make suggestion of usingthe electromagnetic detector in diagnostics systems that allow to predict the state of rolling surface ofprocess equipment elements.

Ключевые слова: Агрегат, поверхность, элемент, диагностика, датчик, управление.

Keywords: Process unit, surface, element, diagnostics, detector, control. 

Высоконагруженные узлы технологических агрегатов промышленности строительных материалов эксплуатируются в особо тяжелых условиях, что вызывает активный износ поверхностей их элементов.

Разработанные методы восстановления изношенных поверхностей позволяют восстановить работоспособность технологического оборудования без прерывания технологического цикла [1]. Но эти методы применимы только в том случае, если износ поверхности элемента технологического оборудования не превышает предельно допустимую величину, не позволяющую произойти аварии. Авария на технологическом оборудовании требует замен элемента или узла, что приводит к значительным затратам. Эксплуатация технологического агрегата должна обеспечивать своевременную диагностику рабочих поверхностей элемента, а это не всегда возможно в условиях предприятия по производству строительных материалов. Это работа в автоматическом режиме, не возможность остановки агрегата, опасные зоны расположения диагностируемых объектов, не укомплектованность обслуживающего персонала, а также,” человеческий фактор”.

Следовательно, постоянную диагностику состояния элементов технологического оборудования промышленных строительных материалов, необходимо выполнить в автоматическом режиме и результаты диагностики состояния оборудования должны регистрироваться, и отправляться на диспетчерский пункт предприятия. Анализ данных по работе оборудования или изменении параметров самого оборудования, окружающей среды могут свидетельствовать о возникновении и приближении  внештатной ситуации, для чего принято решение о высылке на объект ремонтного персонала, с целью устранения ситуации или принятия решения об остановки агрегата или его ремонте. Подобная диагностика выполняется по косвенным параметрам работы оборудования и, как отмечено выше, требует уточнения состояния. А главное назначаемые косвенные признаки ситуации в узле диагностируют отклонения в работе, что сигнализирует о приближении аварийной ситуации.

К прямым параметрам, отличающим наличие износа на поверхности элементов технологического агрегата, относятся наличие и величина дефектов, а также изменение толщины поверхностного слоя. При этом явным преимуществом такой диагностики является не фиксирования аварийной или предаварийной ситуации, а ее приближение.

На кафедре ТМ БГТУ им. Шухова проводилась работа по созданию систем, позволяющих определять величину дефектов и состояние рабочей поверхности, например как описано в работах [3, 5], в которых приводят два различных способа контроля величины снижаемого припуска при механической обработке поверхностей качения деталей типа “тело вращения”. Было доказано, что при наличии системы определения величина припуска в автоматическом режиме, при контроле тока в цепи приводов специального металлорежущего оборудования [6], возможная обработка заготовки с неравномерным и неоднородным материалом припуска. [7]. Авторы, считают, что в приводимых работах практически разработана система диагностики, основанная на бесконтактных способах контроля состояния поверхности элементов технологического оборудования, но по какой-то причине не предлагаемая авторами перечислительных работ.

Стоит отметить, что определение состояние рабочих поверхностей элементов технологических агрегатов может быть разработано и реализовано только на основе бесконтактных методов контроля и измерений. Контактный метод – дополнительное измерение, дополнительный узел технологического агрегата, сигнализирующий о его надежности. Среди известных способов контроля снятия припуска стоит отнести определение расстояния от датчика до поверхности элемента, состояние которой определяется, при этом ось объекта должна быть стационарна, согласно схеме на рисунке 1, где датчик 2 расположен на определенном расстоянии l от объекта 1. Это справедливо не только для объектов, имеющих стационарную ось вращения, но и других элементов с неизменяемой измерительной осью [4].

Рисунок. 1. Схема измерений расстояния до объекта со стационарной осью вращения

В качестве датчиков могут быть использованы: оптические системы [2] ультразвуковые, электромагнитные, электростатические, т.е. любые системы, обеспечивающие определенное расстояние l. Так как расстояние Lостается неизвестным, то при износе поверхности изменяется радиус R, увеличивая расстояние l, что и фиксируется датчиком 2.

Наибольшей надежностью обладают электромагнитные датчики, т.к. они исключают влияние пыли и жидкостей на достоверность измерений, и именно на использовании этих датчиков рабочая схема регистрации состояния поверхностей объекта, приведенная на рисунке 2.

Рисунок. 2. Схема регистрации состояния поверхности объекта

Т.к. и на рисунке 1 датчик 2 фиксирует расстояние l до объекта 1. Предполагается, что в зависимости от расстояния l изменяется величина выходного напряжения на выходе датчика, имеющего величину, изменяющуюся во времени.

Аналоговой сигнал датчика 2 преобразуется в цифровую форму при помощи АЦП и отправляется в устройство хранения информация (УХИ) и на компьютер. При этом на компьютер поступает величина исходного сигнала о начальном значении l, если разница между исходным и текущем значением l превышает предельную допустимую величину через устройство сигнализации оповещается обслуживающий персонал. При этом через устройство связи данные об изменении расстояния между датчиком и поверхностью изделия передается в центральную систему управления агрегатом. Полученными данными можно воспользоваться для слежения за динамикой процесса и прогнозирования износа рабочих поверхностей. Схемы измерений, но без использования ее для диагностики ее текущего состояния поверхности элемента оборудования описано [8].

Современная элементная база позволяет реализовать контрольную систему непосредственно в агрегате, обеспечив ее беспроводную связь системой управления оборудования.

Список литературы:

1. Бондаренко Ю. А. Технологические методы и способы восстановления работоспособности крупногабаритного промышленного оборудования без его демонтажа приставными станочными модулями // монография. Белгород. - 2005.
2. Жуков Е.М., Блудов А.Н. Автоматизированное определение величины припуска направленного железнодорожного колеса // Информационные системы и технологии. - 2014. - № 5 (85). - С. 74-80.
3. Погонин А.А., Чепчуров М.С., Старостин С.В. Снятие характеристик процесса механической обработки крупногабаритных деталей // Тяжелое машиностроение. -2005.- № 3.- С. 15-16.
4. Тимирязев В.А., Вороненко В.П., Схиртладзе А.Г. Основы технологии машиностроительного производства. Санкт-Петербург, - 2012. (1-е, Новое)
5. Чепчуров М.С., Блудов А.Н. Восстановление поверхностей катания железнодорожного оборудования с использованием адаптивного управления // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2012. - № 8. - С. 24-26.
6. Чепчуров М.С. Измерение и регистрация тока в цепи привода оборудования // Ремонт. Восстановление. Модернизация. - 2008. - № 9. - С. 46-48.
7. Чепчуpов М.С. Обработка деталей с неравномерным по структуре материалом припуска // Технология машиностроения. - 2008. - № 10. - С. 12-14.
8. Чепчуpов М.С. Контроль и регистрация основных параметров резания при обработке крупногабаритных деталей// Технология машиностроения. - 2008. - № 3. - С. 11-12.