RU1784851C - Method for turbo-compressor bearing defects revealing - Google Patents
Method for turbo-compressor bearing defects revealingInfo
- Publication number
- RU1784851C RU1784851C SU904872895A SU4872895A RU1784851C RU 1784851 C RU1784851 C RU 1784851C SU 904872895 A SU904872895 A SU 904872895A SU 4872895 A SU4872895 A SU 4872895A RU 1784851 C RU1784851 C RU 1784851C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- harmonic
- level
- cepstrum
- turbocharger
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: турбокомпрессорост- роение, в частности в области вибрационной диагностики подшипников скольжени . Сущность изобретени : способ обнаружени дефектов подшипника турбокомпрессора заключаетс в том, что дополнительно определ ют кепстр вибрационного сигнала,7 т.е. прибегают в нелинейным преобразооа- ни м вибрации в виде логарифмического спектра с последующим обратным преобразованием Фурье и выделением второй роторной рахмоники кепстра. А об автоколебани х ротора суд т по преЕыше- нию уровн второй роторной рахмоники нормированного значени . При обнаружении автоколебаний ротора дополнительно производ т синхронное усреднение по времени вибрационного сигнала с частотой синхронизации, равной 1/2 роторной гармоники , а затем выдел ют уровень 1/2 роторной гармоники путем пр мого преобразовани Фурье и о величине зазо- ров о подшипника /, ротора суд т по превышению уровн 1/2 роторной гармоники синхронизированного нормированного значени . 4 ил. (Л СUsage: turbocompressor engineering, in particular in the field of vibration diagnostics of plain bearings. SUMMARY OF THE INVENTION: A method for detecting defects in a bearing of a turbocharger is to further determine a cepstrum of a vibration signal, 7 i.e. they resort to nonlinear transformations of vibration in the form of a logarithmic spectrum, followed by the inverse Fourier transform and separation of the second rotor cepstrum rothmonics. And rotor auto-oscillations are judged by exceeding the level of the second rotor rachmonics of the normalized value. If rotor auto-oscillations are detected, a vibrational signal is synchronously averaged over time with a synchronization frequency equal to 1/2 of the rotor harmonic, and then 1/2 level of the rotor harmonic is extracted by direct Fourier transform and the size of the clearance of the bearing judged by the excess of 1/2 of the rotor harmonic of the synchronized normalized value. 4 ill. (L C
Description
Изобретение относитс к турбокомп- рессоростроению, в частности к вибрационной диагностике подшипников скольжени без остановки и разборки турбокомпрессора , и может быть использовано во всех област х народного хоз йства, где примен ютс турбокомпрессоры с подшипниками скольжени .The invention relates to turbocompressor engineering, in particular to vibration diagnostics of plain bearings without stopping and disassembling a turbocompressor, and can be used in all areas of the economy where turbocompressors with plain bearings are used.
Цель изобретени - повышение надежности и долговечности путем повышени достоверности обнаружени дефектов.The purpose of the invention is to increase reliability and durability by increasing the reliability of defect detection.
На фиг. 1 представлен низкочастотный спектр (AUTO SPEC) и кепстр (CEPSRUM) вибрации турбокомпрессора тепловоза ЗТЭЮМ № 1087. В спектре по оси абсцисс отложены значени частоты, с максимальной длиной шкалы 400Тц; по оси ординат среднеквадратичное значение виброскорости (СКЗ) с максимальной длиной 1,79 мм/с, в спектре по оси абсцисс отложены значени времени с максимальной длиной шкалы 1 с; по oci4 ординат уровень кепстра с максимальной длиной шкалы 8,66 дБ; на фиг. 2 - кепстр вибрации турбокомпрессора тепловоза ЗТЭЮМ смаксимальной шкалой по оси абсцисс соответствен но 31,3 мс и 125 мс; на фиг. 3 - низкочастотный спектр после синхронного усреднени (ENH SPEC) и спектр мощности (AUTOSPEC) вибрации турбокомпрессора в частотном диапазоне до 400 Гц; на фиг. 4 - блок-схема устройства дл реализации предлагаемого способа.In FIG. 1 shows the low-frequency spectrum (AUTO SPEC) and the cepstrum (CEPSRUM) of the vibration of a turbocharger of a ZTEYUM diesel locomotive No. 1087. Frequency values with a maximum scale length of 400 Tz are plotted in the spectrum along the abscissa axis; along the ordinate axis, the rms value of vibration velocity (RMS) with a maximum length of 1.79 mm / s, time values with a maximum scale length of 1 s are plotted in the spectrum along the abscissa axis; on oci4 ordinates, the level of the cepstrum with a maximum scale length of 8.66 dB; in FIG. 2 - vibration cepstrum of a ZTEYUM diesel locomotive with a maximum scale along the abscissa axis, respectively, 31.3 ms and 125 ms; in FIG. 3 - low-frequency spectrum after synchronous averaging (ENH SPEC) and power spectrum (AUTOSPEC) of a turbocharger vibration in a frequency range up to 400 Hz; in FIG. 4 is a block diagram of a device for implementing the proposed method.
Установлено, что если спектрограмма содержит периодические составл ющие (гармоники), то существует зависимостьIt was found that if the spectrogram contains periodic components (harmonics), then there is a dependence
4. О© СЛ4. About © SL
ежду гармониками спектра f и рахмоника- и кепстра Т, а также рассто нием между тдельными гармониками Af и частотой линий кепстра AT: f 1/t; Af 1/АТ.between the harmonics of the spectrum f and the rachmonic and cepstrum T, as well as the distance between the individual harmonics Af and the line frequency of the cepstrum AT: f 1 / t; Af 1 / AT.
Представленное соотношение продемонстрировано на примере спектра и кепстра виброскорости корпусов подшипников урбокомпрессора ТК-34. В спектре наблю- аютс дйзёльные гармоники fg 14 Гц, Afg 14 Гц, а BtfkericTpe соответствующие дизельные рахмоники Тд 71,3 мс АТд 71,3мс.The presented ratio is demonstrated by the example of a spectrum and a cepstrum of vibration velocity of bearing housings of the TK-34 urban compressor. In the spectrum, dyelonic harmonics fg 14 Hz, Afg 14 Hz, and BtfkericTpe the corresponding diesel rhmonics TD 71.3 ms ATD 71.3 ms are observed.
Дл иде тификации роторных и половинных роторных гармоник (подшипниковых частот) вибрации турбокомпрессора необходимо уменьшить разрешающую способность кепстра по времени. In order to iden tify rotor and half rotor harmonics (bearing frequencies), the vibrations of a turbocompressor need to reduce the time resolution of the cepstrum.
На кепстрограмме обнаружены перва ,3 мс и втора 2ТР 8,54 мс рахмоники, соответствующие роторной гармонике fp On the cepstrogram, the first, 3 ms and second 2TP 8.54 ms rahmonics were found, corresponding to the rotor harmonic fp
232 Гц и половинной роторной гармонике 1/2fp 116 Гц спектра (фиг. 2), Кроме того, обнаружена известна дизельна рахмоии- ка Тд 71,3 мс. Таким образом, с помощью232 Hz and a half rotor harmonic of 1 / 2fp 116 Hz of the spectrum (Fig. 2). In addition, a known diesel turbocharger TD 71.3 ms was detected. So using
второй рахмоники кепстра идентифицированы роторна и половинна роторна гармоники вибрации турбокомпрессора, перекрываемые источники сильного постороннего шума (дизельными гармониками),the second cepstrum rhmonics identified rotor and half rotor harmonics of the turbocharger vibration, overlapping sources of strong extraneous noise (diesel harmonics),
По турбокомпрессору с цилиндрическими подшипниками скольжени , были идентифицированы роторна гармоника fp 232By turbocharger with cylindrical plain bearings, rotor harmonics fp 232 were identified
Гц и половинна роторна гармоника 1/2fp 116 Гц, значительно превышающа амплитуду роторной гармоники (фиг. 1). Например , половинна роторна гармоника составл ет 7,63 мм/с, а роторна 1,6 мм/с. Автоколебательные режимы вращени ротора обнаружены на всех испытываемых турбокомпрессорах. Амплитуда половинной роторной гармоники спектра вибрации 1/2fp 136 Гц составл ет 6,67 мм/с и соизмерима с амплитудой дизельной гармоники 6,82 мм/с (фиг. 3). Роторна гармоника турбокомпрессора при этом составл ет 1,7 мм/с. Hz and half rotor harmonic 1 / 2fp 116 Hz, significantly exceeding the amplitude of the rotor harmonic (Fig. 1). For example, the half rotor harmonic is 7.63 mm / s and the rotor harmonic is 1.6 mm / s. Self-oscillating modes of rotation of the rotor are detected on all turbochargers tested. The amplitude of the half-rotor harmonic of the 1 / 2fp 136 Hz vibration spectrum is 6.67 mm / s and is comparable with the diesel harmonic amplitude of 6.82 mm / s (Fig. 3). The rotor harmonic of the turbocharger is 1.7 mm / s.
Таким образом, в низкочастотном спектре вибрации турбокомпрессора обнаружена подшипникова частота (половинна роторна гармоника) и установлена св зь обнаруженных диагностических признаков с дефектами в подшипниках скольжени , в частности автоколебани ми ротора. Пороговый уровень второй роторной рахмоники кепстра устанавливаетс дл каждого типа турбокомпрессора и определ ет Гот уровень , превышение которого в услови х эксплуатации позвол ет вы вить начальную стадию разрушени подшипника т.е. определить отклонение технического состо ни контролируемого турбокомпрессора от бездефектного .Thus, a bearing frequency (half rotor harmonic) was detected in the low-frequency vibration spectrum of the turbocharger and a connection was found between the detected diagnostic features and defects in the sliding bearings, in particular rotor auto-oscillations. The threshold level of the second rotary cepstrum rahmonics is set for each type of turbocharger and determines the Goth level, the excess of which under operating conditions allows us to identify the initial stage of bearing failure, i.e. determine the deviation of the technical condition of the controlled turbocharger from the defect-free one.
Обнаружение роторных гармоник и подшипниковых частот, св занное с выделением сигнала, в общем случае осуществл етс увеличением отношени сигнала к шуму путем синхронного усреднени по времени. Выделение сигналов в описанном вышеThe detection of rotor harmonics and bearing frequencies associated with signal extraction is generally carried out by increasing the signal-to-noise ratio by synchronous time averaging. Isolation of signals in the above
0 смысле эффективно с точки зрени устранени некоррелированных шумов, наложен- . ных на повтор ющиес (периодические) сигналы, и способствуют существенному увеличению отношени сигнала к шуму. Од5 нако дл применени процесса усреднени во временной области необходимо знание синхронизирующей частоты.0 sense effective in terms of eliminating uncorrelated noise superimposed. repeated signals (periodic), and contribute to a significant increase in the signal-to-noise ratio. However, to apply the time averaging process, knowledge of the clock frequency is necessary.
При обработке вибросигналов турбокомпрессоров , после обнаружени ротор0 ных гармоник и подшипниковых частот, проводитс синхронное усреднение во временной области с помощью дополнительного фильтра. Синхронизаци роторной гармоники fp 273 Гц и подшипниковойWhen processing vibration signals of turbochargers, after the detection of rotor harmonics and bearing frequencies, synchronous averaging is performed in the time domain using an additional filter. Synchronization of rotor harmonic fp 273 Hz and bearing
5 частоты (фиг, 3) позволила повысить уровень шума более чем в два раза и выделить рельефнее амплитуды исследуемых чвстот в спектре. Например, амплитуда роторной гармоники уменьшилась со значени 9;785 frequencies (Fig. 3) made it possible to increase the noise level by more than two times and to distinguish more clearly the amplitudes of the studied frequencies in the spectrum. For example, the amplitude of the rotor harmonic decreased from a value of 9; 78
0 мм/с до 4,78 мм/с, а амплитуда подшипниковой частоты с 6,67 мм/с до 2,62 мм/с.0 mm / s to 4.78 mm / s, and the amplitude of the bearing frequency from 6.67 mm / s to 2.62 mm / s.
Пороговое значение синхронизированного уровн виброскорости, в частотном диапазоне соответствующем одной второйThe threshold value of the synchronized level of vibration velocity in the frequency range corresponding to one second
5 роторной гармоники, устанавливаетс дл каждого типа турбокомпрессора и определ ет тот уровень, превышение которого в услови х эксплуатации позвол ет вы вить дальнейшую стадию разрушени подшип0 ника и определить значительные отклонени зазоров в подшипниках контролируемой турбомашины от бездефектной .5 of the rotor harmonic is set for each type of turbocharger and determines the level, exceeding which under operating conditions allows us to identify a further stage of bearing failure and to determine significant deviations of the clearances in the bearings of the controlled turbomachine from the defect-free.
Дл реализации способа обнаружени To implement the detection method
5 дефектов в подшипнике турбокомпрессора предлагаетс устройство (фиг. 4), содержащее вибродатчик 5, который посредством подковообразного магнита 4 крепитс к корпусу турбокомпрессора 1. Электриче0 ский сигнал с датчика 5 подаетс и усиливаетс в логарифмическом усилителе 6. Усиленный олектричэский сигнал (напр жение ), пропорциональный величине виброскорости колебаний корпуса турбомашины5 defects in a turbocompressor bearing, a device is proposed (Fig. 4), comprising a vibration sensor 5, which is attached to the housing of a turbocharger 1 by means of a horseshoe-shaped magnet 4. An electrical signal from sensor 5 is supplied and amplified in a logarithmic amplifier 6. An amplified electrical signal (voltage), proportional to the magnitude of the vibration velocity of the turbomachine
5 в логарифмическом масштабе поступает на след щий полосовой фильтр 7, настроенный на половинную частоту вращени ротора fp/2, где fp - частота вращени ротора. Полоса пропускани фильтра Af fM3Kc - ft-imi, где fM3Kc frnviH - максимальна и минимальна частота пропускани фильтра выбираетс из услови : f макс fnnH 1,26; Af/fp ,26, . частота полосы пропускани не превышает 1/3 октавы.5 on a logarithmic scale enters the next band-pass filter 7, tuned to half the rotor speed fp / 2, where fp is the rotor speed. Filter bandwidth Af fM3Kc is ft-imi, where fM3Kc frnviH is the maximum and minimum filter frequency selected from the condition: f max fnnH 1.26; Af / fp, 26,. the bandwidth does not exceed 1/3 octave.
Максимальное и минимальное значе- ние частоты фильтра равно Тмакс (fp + Дт)/2; fMMH (fp- Af)/2,T.e. фильтр настроен на половинную частоту вращени ротора. Такой частотный диапазон позвол ет использовать необходимую разрешающую способность по частоте и во времени.The maximum and minimum values of the filter frequency are Tmax (fp + Dt) / 2; fMMH (fp- Af) /2,T.e. the filter is set to half the rotor speed. Such a frequency range makes it possible to use the necessary resolution in frequency and time.
Отфильтрованный электрический сиг- .нал, пропорциональный среднеквадратичному значению виброскорости о логарифмическом масштабе в частотном ди- апазоне, соответствующем половинной частоте вращени ротора с фильтра 7 подаетс на специализированное цифровой устройство 8 микропроцессор, где преобразуетс в величину кепстра и выдел етс в виде вто- рой роторной рахмоники. Уровень второй роторной рахмоники капстра подаетс на устройство сравнени 9 (компаратор), содержащее демультипликатор.The filtered electrical signal, proportional to the rms value of the vibration velocity on a logarithmic scale in the frequency range corresponding to half the rotational speed of the rotor from the filter 7, is fed to a specialized digital device 8 by a microprocessor, where it is converted into a cepstrum value and is extracted as a second rotary rahmoniki. The level of the second rotor rachmonica capra is supplied to a comparator 9 (comparator) containing a demultiplier.
Результат сравнени с нормированным уровнем второй рахмоники кепстра через демультипликатор и аналого-цифровой преобразователь 10 подаетс на индицирующее устройство 11, где отображаетс уровень кепстра. Если уровень вычисление- го значени кепстра в микропроцессоре 8 превышает нормированное значение в устройстве сравнени 9, то отфильтрованный электрический сигнал через демультипликатор устройства сравнени подаетс на спе- циализированное цифровое устройство микропроцессор 8, где происходит синхронное усреднение сигнала, а затем вычисление одной второй роторной гармоники. Частота синхронизированной одной второй роторной гармоники спектра подаетс на устройство сравнени 9. Результаты сравнени с нормированным уровнем одной второй гармоники спектра через демультипликатор и аналого-цифровой преобразователь 10 подаетс на индицирующее устройство 11, где отображаетс уровень синхронизированной подшипниковой частоты и идентифицируетс окончательный диагноз. Питание схемы осуществл етс от блока пи- танм 12. Встроенный калибратор 13 и переключатель 14 обеспечивает самоконтроль устройства.The result of comparing with the normalized level of the second cepstrum rachmonica through the demultiplier and analog-to-digital converter 10 is supplied to the indicating device 11, where the cepstrum level is displayed. If the level of calculation of the cepstrum value in the microprocessor 8 exceeds the normalized value in the comparison device 9, then the filtered electrical signal is sent through the demultiplier of the comparison device to the specialized digital device microprocessor 8, where the signal is averaged synchronously, and then one second rotor harmonic is calculated. The frequency of the synchronized one second rotary harmonic of the spectrum is supplied to the comparison device 9. The results of the comparison with the normalized level of one second harmonic of the spectrum through the demultiplier and analog-to-digital converter 10 are supplied to the indicating device 11, where the level of the synchronized bearing frequency is displayed and the final diagnosis is identified. The circuit is powered from the power unit 12. The built-in calibrator 13 and switch 14 provide self-control of the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904872895A RU1784851C (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Method for turbo-compressor bearing defects revealing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904872895A RU1784851C (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Method for turbo-compressor bearing defects revealing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1784851C true RU1784851C (en) | 1992-12-30 |
Family
ID=21539798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904872895A RU1784851C (en) | 1990-08-09 | 1990-08-09 | Method for turbo-compressor bearing defects revealing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1784851C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718999C2 (en) * | 2014-07-23 | 2020-04-15 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Cepstral analysis of health of oil-field pumping equipment |
-
1990
- 1990-08-09 RU SU904872895A patent/RU1784851C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 1377651, кл. G 01 М 15/00, 1985. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718999C2 (en) * | 2014-07-23 | 2020-04-15 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Cepstral analysis of health of oil-field pumping equipment |
US10801491B2 (en) | 2014-07-23 | 2020-10-13 | Schlumberger Technology Corporation | Cepstrum analysis of oilfield pumping equipment health |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6681634B2 (en) | Bearing defect detection using time synchronous averaging (TSA) of an enveloped accelerometer signal | |
DE102006027422B4 (en) | Method and device for monitoring an exhaust gas turbocharger | |
EP0680611B1 (en) | A method and a device for measuring the number of revolutions in turbo aggregates for motors | |
JPH0731099B2 (en) | Internal combustion engine inspection method and apparatus | |
US20060064231A1 (en) | Method and apparatus for detemining the rotational speed of turbochargers | |
GB2122749A (en) | Electrical condition monitoring of electric motors | |
RU1784851C (en) | Method for turbo-compressor bearing defects revealing | |
EP0863404B1 (en) | Method and apparatus for the detection of an engine speed value from the emitted sound | |
US11371910B2 (en) | Device for determining the state of a mechanical component, use of a measuring appliance, system, and method for determining the state of a mechanical component | |
RU2165605C1 (en) | Method of and device for diagnosing condition of internal combustion engine and/or transmission of automobile | |
Crescenzo et al. | Turbocharger speed estimation via vibration analysis | |
US4133205A (en) | Identification of engine cylinder having fault | |
JPH03291539A (en) | Detecting method for abnormality of roller bearing of electric motor | |
Amman et al. | Identification of powertrain noise in a low SNR environment using synchronous time averaging | |
CN107436244B (en) | Equipment fault alarm method based on frequency segmentation vibration data acquisition | |
Manhertz et al. | Evaluation of short-time fourier-transformation spectrograms derived from the vibration measurement of internal-combustion engines | |
JPH0566150A (en) | Method and device for analyzing rotating degree ratio | |
JPH05231361A (en) | Method and device for diagnosing oil-free screw compressor | |
Cavina et al. | Exhaust Gas Turbocharger Speed Measurement Via Acoustic Emission Analysis | |
RU2730109C1 (en) | Vibration monitoring method of brush-collector units of direct-current motors | |
Subekti et al. | Measurement of vibration on the alternator due to the influence of rotation speed | |
RU114527U1 (en) | DEVICE FOR FORECASTING THE TECHNICAL CONDITION OF THE INTER-ROTOR BEARING OF THE AVIATION GAS-TURBINE ENGINE IN OPERATION | |
RU2799985C1 (en) | Method for monitoring the state of electrical machines by signature analysis of the current signal | |
RU2816345C1 (en) | Method of controlling operability of turbomachine | |
JPH03163318A (en) | Acoustic diagnosis method for rotary machine |