Качество ремонтных работ и выявление причин брака в ходе испытаний

1. Комплекс мероприятий по контролю механических, гидравлических и пневматических систем

Гидравлические и пневматические системы и устройства в настоящее время широко применяются не только для механизации, но также и для автоматизации технологических процессов и самих производственно-технологических машин. При автоматизации эти системы используются в качестве контрольных, управляющих и регулирующих приборов, систем и устройств, а также для выполнения различного рода логических операций, имеющих место в счетно-решающих и управляющих машинах.

Гидравлические и пневматические системы имеют целый ряд преимуществ перед механическими:

• быстроту срабатывания (пневматические системы);
• возможность передачи значительных мощностей по трубопроводам небольших диаметров и получения больших выходных усилий;
• простоту, компактность и малую металлоемкость конструкций систем;
• возможность использования нормализованных покупных узлов и деталей при проектировании и изготовлении систем;
• плавность хода рабочих органов (гидравлические системы);
• простоту управления работой механизмов и обеспечение бесступенчатого регулирования скорости движения исполнительных органов;
• возможность размещения систем как в машине, так и за ее пределами;
• надежность и долговечность систем.

Гидравлические и пневматические системы отличаются:

• относительной простотой конструкции и удобством эксплуатации (при небольших расстояниях между элементами системы),
• взрывобезопасностью (пневматические системы),
• пожаробезопасностью,
• долговечностью,
• надежностью,
• высокой точностью (гидравлические системы),
• быстродействием, так как постоянная времени в несколько раз меньше, чем у электродвигателя той же мощности.

Гидравлические и пневматические системы золошлакоудаления должны иметь режимные карты, в которых указываются основные технологические параметры:

• давление смывной и оросительной воды, давление пульпы в начале пульпопроводов;
• давление воздуха или разрежение в системах пневмозолоудаления;
• расходы воды и воздуха.

В режимных картах указываются допустимые отклонения параметров от оптимальных значений.

Гидравлические и пневматические системы автоматического регулирования положения фар также достаточно разнообразны. Наиболее часто встречаются устройства, состоящие из систем задающих и исполнительных цилиндров. При этом гидравлические (или пневматические) задающие цилиндры устанавливаются на шасси автомобиля, а штоки поршней соединяются с осью. Исполнительные цилиндры связаны с подвеской фар. В случае изменения нагрузки поршень входит на большую или меньшую глубину в задающий цилиндр. Соответственно в исполнительном цилиндре перемещается поршень, шток которого изменяет угол наклона фары в вертикальной плоскости.

Все гидравлические, пневматические системы, паропроводы и сосуды, работающие под давлением, для безопасности их эксплуатации оснащаются предохранительными устройствами. Эти устройства представляют собой рычажные или пружинные клапаны, а также мембранные предохранительные диафрагмы.

При анализе гидравлических и пневматических систем определяют режимы течения сплошных потоков жидкостей и газов, характеризуемые скоростями и давлениями.

Отдельные элементы гидравлических и пневматических систем автоматического регулирования объединяют в единый контур при помощи трубопроводов.

Вторым серьезным недостатком гидравлических и пневматических систем является их чувствительность к загрязнению рабочих жидкостей и газов инородными телами. Как и в первом случае, устранить этот недостаток возможно путем хорошего конструирования, хорошей обработки и особенно путем надлежащей эксплуатации, но даже в лучшем случае гидравлические системы не могут быть названы безупречными, подобно механическим или электрическим.

Элементами управления для гидравлических и пневматических систем служат пилотные клапаны, а для механических систем — падающие червяки и муфты.

Для бесперебойного обеспечения гидравлических и пневматических систем энергией целесообразно применять ресиверы-аккумуляторы с достаточным запасом рабочей жидкости или газа; рекомендуются также дублирующие установки. Учитывая, что сжатый воздух, содержащий пары масла или продукты его разложения, может быть импульсом взрыва, следует в особо опасных производствах использовать для питания пневматических систем автоматизации азот.

Централизованная заготовка трубопроводов, смазочных гидравлических и пневматических систем деталей для них выполняется обычно в центральных мастерских монтажных организаций.

Для описания процессов в гидравлических и пневматических системах служат переменные — давление и расход жидкости или газа, измеряемые посредством различных манометров и расходомеров. Измерение этих величин связано с двумя областями гидравлической или пневматической системы.

Вращающееся соединение 21 связывает элементы гидравлической и пневматической системы управления, расположенные на поворотной платформе и ходовой тележке.

Наиболее безопасными в пожарном отношении являются гидравлические и пневматические системы.

В течение последнего времени вопросам монтажа гидравлических и пневматических систем, компоновке ее агрегатов на изделиях уделяют самое серьезное внимание, так как надежность и долговечность пневмогидравлической системы находится в прямой связи с точностью

изготовления деталей трубопроводов по длине и конфигурации и с технологией выполнения монтажных работ. Даже самые незначительные отклонения трубопроводов от заданных размеров и формы создают в итоге неточности, приводящие при монтаже на машине к появлению значительных по величине напряжений. Монтажные напряжения являются одной из основных причин преждевременного выхода трубопроводов из строя и отказа пневмогидравлической системы. Величина их в отдельных случаях может превышать предел текучести материала, из которого они изготовлены. Так, неправильный выбор расстояния между колодками крепления может привести к возникновению опасных резонансных колебаний отдельных участков трубопроводов и, как следствие, к его усталостным напряжениям.

Механизация золошлакоудаления на ТЭС достигается применением гидравлических и пневматических систем золошлакоудаления.

Явления, связанные с выходом из строя гидравлических и пневматических систем, определяются повышением вязкости.

Механическая обратная связь находит применение во многих гидравлических и пневматических системах. Однако благодаря возможности осуществления дистанционной электрической связи и пригодности электрических цепей для силового усиления огромное количество систем использует электрические обратные связи.

Изменение положения поршня или мембраны серводвигателя в гидравлических и пневматических системах, а также изменение скорости вращения или угла поворота электрического серводвигателя в электрических системах автоматизации обеспечивает соответствующую рабочую операцию регулирующего органа, изменяющего подачу или потребление энергии объектом до тех пор, пока величина регулируемого параметра не примет первое положение. В качестве регулирующих органов тепловой автоматизации чаще всего применяются клапаны и задвижки для регулирования паро- и водоподводящих потоков, заслонки или шиберы для газовоздушных трактов.

Резинотканевые и резинометаллические шланги применяются для соединения элементов гидравлических и пневматических систем, для транспортировки воды, пара, воздуха к аппаратам, подверженным вибрации, в качестве элементов оборудования для газовой резки.

Резинотканевые и резинометаллические рукава применяют для соединения элементов гидравлических и пневматических систем, транспортирования воды, масла, воздуха к аппаратам, подверженным вибрации.

При работе различного рода технологического оборудования, оснащаемого гидравлическими и пневматическими системами, часто возникает необходимость изменения скорости движения исполнительных двигателей.

Для удобства дистанционного управления крановыми механизмами в их гидравлических и пневматических системах применяют специальные блоки и пульты управления.

Содержит описание конструктивных и кинематических схем, а также гидравлических и пневматических систем манипуляторов промышленных роботов. Описаны конструкции основных узлов и агрегатов манипуляторов, включая конструкции различных захватных устройств для манипуляторов.

В современных конструкциях различных машин находят все более широкое использование всевозможные гидравлические и пневматические системы.

Электрическая система представляет собой управляемый электропривод и обеспечивает работу гидравлической и пневматической системы. Электрическая система может работать от бортовой сети автомобиля или от внешнего источника тока. Привод насоса может работать от двигателя автомобиля.

Оборудование; трубопроводы (кроме магистральных) и комплектующие устройства смазочных, гидравлических и пневматических систем должны быть поставлены с максимальной степенью заводской готовности в виде отдельных блоков.

Гидравлические и пневматические двигатели используются в качестве исполнительных элементов в гидравлических и пневматических системах автоматического регулирования. Принцип действия таких двигателей основан на преобразовании потенциальной энергии давления жидкости или газа в механическую энергию возвратно-поступательного перемещения поршня или вращения выходного вала. В связи с этим гидравлические и пневматические двигатели (сервомоторы или серводвигатели) делятся на группы с поступательным движением поршня, поворотным перемещением поршня и вращательным движением выходного вала.

Изложены основы теории автоматического регулирования, методы расчета и вопросы динамики гидравлических и пневматических систем.

С точки зрения техники безопасности весьма сложными являются работы по монтажу смазочных, гидравлических и пневматических систем, а также систем охлаждения прокатных станов. Сложность этих работ усугубляется тем, что большая часть оборудования, аппаратуры и трубопроводов систем размещается в подвалах, тоннелях, каналах, где монтажные работы ведутся в особо стесненных условиях. Поэтому для создания безопасных условий труда, при монтаже этих систем, важное значение, имеют, полная строительная готовность их помещений и максимальная заводская и монтажная готовность оборудования, аппаратуры и трубопроводов этих систем.

До начала монтажа оборудования в помещениях масло, эмульсионных и гидроподвалов должны быть смонтированы и сданы в эксплуатацию системы вентиляции, сигнализации и пожаротушения, а также подъемно-транспортное оборудование (кран-балки, электрические тали), с помощью которого монтируются оборудование, аппаратура и трубопроводы внутри подвалов.

Кроме основных дроссельных устройств, характеристики которых приведены выше, в гидравлических и пневматических системах для управления потоками рабочей среды применяют струйные и вихревые элементы. Расходно-перепадные характеристики струйных и вихревых элементов могут быть аппроксимированы и описаны уравнениями, аналогичными линеаризованным уравнениям дроссельных устройств.

Проектирование, изготовление и эксплуатация таких приводов требуют глубоких знаний в области гидравлических и пневматических систем. Настоящий учебник призван помочь обучающимся освоить основы работы гидравлических и пневматических приводов, изучить их особенности и возможности применения для автоматизации технологического оборудования разнообразного назначения.

Полимеры в зависимости от физико-механических характеристик могут служить конструкционным материалом при проектировании гидравлических и пневматических систем. Однако в пневмогидравлических системах высокого давления в качестве уплотнительных устройств рекомендуется применять полиэтилен, капролон, полиамид П-68, полиформальдегид, полипропилен, фторопласт-4, ленту ФУМ, некоторые виды герметиков.

В качестве последнего примера использован зависимый источник расхода, применяемый при описании гидравлических и пневматических систем.

2. Нормы допустимых нагрузок на работающие детали, узлы, механизмы оборудования

Нагрузкой называют силовое воздействие, вызывающее изменение напряженно-деформированного состояния деталей машин. По характеру действия нагрузки делятся на статические и динамические.

Статические нагрузки характеризуются тем, что их значение, направление и место приложения постоянны либо изменяются так незначительно, что при расчете конструкций пренебрегают влиянием сил инерции. В свою очередь, они подразделяются на постоянные и временные.

К постоянным относятся нагрузки, значения которых для данной конструкции принимаются неизменными. Примером постоянной статической нагрузки является собственный вес конструкции. Весовые нагрузки значительно влияют на напряженно-деформированное состояние буровой вышки и другого оборудования, состоящего из узлов и деталей, вес которых соизмерим с эксплуатационными нагрузками. Постоянные нагрузки могут вызвать в деталях конструкции переменные напряжения. Так, в результате изгиба с вращением в сечениях вала за один оборот происходит смена растягивающих и сжимающих напряжений. Аналогично в результате периодического входа в зацепление зубья зубчатых передач испытывают переменные напряжения при постоянной рабочей нагрузке, действующей на исполнительный орган машины.

К временным статическим относятся нагрузки, действующие в течение длительного цикла работы (например, начальная затяжка резьбовых соединений, давление жидкости или газа в различных аппаратах, нагрузки от снега, гололеда и температурного воздействия, предварительное натяжение тяговых органов и др.).

Динамические нагрузки характеризуются быстрым изменением значения, направления или точки приложения, вызывающим в элементах конструкции значительные силы инерции. Причины появления динамических нагрузок:

• неравномерность рабочего процесса;
• ускорение при пусках,
• торможениях и реверсирования;
• неуравновешенность быстровращающихся деталей;
• чрезмерный износ зубчатых и цепных передач;
• зазоры в подвижных соединениях и др.

Динамические нагрузки, вызываемые неравномерностью рабочего процесса, характерны для поршневых машин (насосов и двигателей), и особенно для машин и инструмента ударного и вибрационного действия (молотов, копров, буровых долот, вибросит и др.).

По характеру рабочих процессов различают стационарные и нестационарные нагружения. Стационарным называют нагружение с постоянными характеристиками рабочего процесса. Нагружение с изменяющимися характеристиками рабочего процесса относят к нестационарному.

К машинам, испытывающим стационарное нагружение, относятся вентиляторы, машины центральных насосных станций и некоторые другие. Большинство машин испытывает нестационарное нагружение. Изменение характеристик рабочих процессов в буровых машинах обусловлено непрерывным увеличением глубины забоя в процессе бурения скважины, а также ступенчатым изменением веса бурильной и обсадной колонн труб при спуско-подъемных операциях.

Изменение уровня нагрузок и частота повторения нагрузок определенного уровня зависят от технологического процесса, выполняемого машиной, и передаточного числа от исполнительного органа до рассматриваемой детали.

3. Контроль работы механической системы

Механический контроль нужно начинать с внешнего осмотра блока с целью выявления повреждений отдельных деталей, монтажных реек и внутренних и наружных поверхностей шкафов. Все замеченные недоделки или повреждения следует записывать, чтобы при устранении их ничего не пропустить. Затем нужно проверить правильность установки контакторов, пускателей, реле, наборных зажимов, соединений, скоб, хомутов и др., а так же их крепление. Они не должны качаться, а крепежные изделия (болты, винты и гайки) должны быть хорошо затянуты, что проверяется отверткой или гаечным ключом. Каждый проверенный винт, болт или гайка сразу же закрашивается цветной эмалевой краской, которая предотвращает их самооткручивание и одновременно показывает, что данная точка крепления проверена.

Механический контроль осуществляют путем приложения статистических или динамических нагрузок с целью проверки прочности соединений и креплений, а также контроля качества материалов, использованных в деталях, подвергающихся механическим воздействиям. Для проведения механического контроля могут использоваться как динамометры, так и центрифуги, вибрационные и ударные стенды.

Механический контроль выполняют для проверки прочности креплений деталей и узлов, а также соединений электрического монтажа. Для проверки применяют различные динамометры.

Система сметного контроля использует элементы механического контроля и обратной связи. Она неразрывно связана с планированием и потому применяется как в текущий период, так и в долгосрочной перспективе.

Характерной особенностью автоматизации турбоагрегатов являются конструирование и изготовление большинства устройств регулирования, защиты и специального теплотехнического и механического контроля одновременно с конструированием самих турбин непосредственно на турбостроительных заводах. Эта особенность в основном положительно сказывается на комплексном решении автоматизации турбоагрегата.

Эта форма контроля на практике оказалась жизненной и в дальнейшем, очевидно, будет совершенствоваться и распространяться в системе механического контроля.

Для того чтобы контролю выполненного монтажа блоков аппаратуры придать определенный порядок, необходимо проверку данного монтажа разделить на два этапа: на первом — произвести механический контроль, а на втором — проверку правильности соединений.

Трудоемкий и сложный процесс контроля и складирования, осуществляемый на действующем производстве, характеризуется малой производительностью и применением ручного труда, заменен на простой по конструкции, удобной и надежной в эксплуатации установкой механического контроля складирования листов, в результате чего сократилось число подсобных рабочих, был ликвидирован ручной труд, повысилась производительность труда.

Механический контроль осуществляют путем приложения статистических или динамических нагрузок с целью проверки прочности соединений и креплений, а также контроля качества материалов, использованных в деталях, подвергающихся механическим воздействиям. Для проведения механического контроля могут использоваться как динамометры, так и центрифуги, вибрационные и ударные стенды.

Наиболее известными методами контроля коррозионного состояния являются магнитный, ультразвуковой и телевизионный. К основным способам оценки напряженно-деформированного состояния следует отнести методы механического контроля, тензометрирования, акустико-эмиссионный метод. Из методов определения мест утечек из газопроводов выделим визуальный метод, применение газоаналитических и акустических приборов и методы, основанные на регистрации изменения давления и температуры. Наиболее распространенным способом контроля изоляционного покрытия является электрометрический метод.

Испытаниям можно подвергнуть основные узлы готовых изделий, например двигатели и трансмиссию автомобиля, а также отдельные компоненты, функциональные характеристики которых необходимо проверить из-за невозможности их косвенного определения с помощью механического контроля. Примером может служить тормозная прокладка, которая имеет требуемые размеры, но функциональные характеристики, которой можно определить только в процессе испытаний.

Как уже отмечалось, жидкость с помощью форсунок подается, как правило, при сравнительно небольших давлениях. В то же время количество жидкости, подаваемой одной форсункой, доходит до 2000 кг/ч, а в ближайшее время увеличится до 6000 кг/ч, в связи с чем определение гидравлических характеристик форсунок — пропускной способности при заранее заданных давлениях коэффициента расхода), корневого угла факела распыленной жидкости и качества распыла (распределения капель по размерам и их среднего диаметра), неравномерности распыла (распределения капель по сечению факела) — является одним из главных факторов. Но так как оценить эти характеристики только механическим контролем качества изготовления дозирующих элементов невозможно, то для определения этих параметров обычно используют специальное оборудование.

Для перевода мембранной колориметрии в полуколичественный метод необходимо изображение сканировать фотометрически при различных длинах волн. Кроме того, можно получить количественную оценку переноса катионов в руде, регистрируя потенциометрически переход ионов из образца в мембрану путем механического контроля электрического поля. Каждый элемент, достигая своего потенциала возбуждения, вызывает резкое увеличение силы тока.

Более совершенен бесконтактный высокочастотный индуктивный датчик ДЩБ. Он представляет собой магнитный сердечник с воздушным зазором и обмоткой, выполненной по дифференциально-трансформаторной схеме, воспринимающие катушки включены встречно. Зазор обеспечивает перемещение таким образом, что проволока является частью магнитной системы датчика, но механического контроля с ним не имеет. Принципиально система работает подобно датчику ДЩ.

Наиболее широкая классификация методов контроля проводится по физическим принципам, положенным в их основу. При визуальном контроле используются всевозможные оптические приборы, в том числе средства голографии. Геометрический контроль заключается в проверке соответствия размеров и формы изделий чертежам или образцам.

Механический контроль имеет свой целью проверку прочности соединений и механических свойств материалов, из которых изготовляют детали, подвергающиеся механическим воздействиям. Тепловой контроль основан на измерении энергии, получаемой в инфракрасной области спектра любым телом, температура которого отличается от абсолютного нуля. Интенсиввость превращения всех форм энергии в тепловую зависит (при прочих равных условиях) от параметров элементов схемы и наличия в них дефектов. Рентгеновский контроль применяется для обнаружения внутренних дефектов в изделиях. Он основан на взаимодействии контролируемого вещества с рентгеновским излучением.

4. Контроль работы гидравлической системы

Важной составляющей технического обслуживания является своевременное обнаружение неисправностей, приведших к потере работоспособности оборудования и поиск отказавшего элемента. Для сложных гидроприводов это оказывается достаточно трудоемкой процедурой и может вызвать длительный простой оборудования.

Метод простого перебора или метод проб и ошибок, практически, неприемлем хотя бы из-за длительности по времени и значительной дороговизны.

Наиболее правильным для выявления неисправного элемента гидросистемы является использование логического метода поиска, что требует хороших знаний принципов действия, конструкции и особенностей функционирования всех гидроаппаратов по отдельности и системы в целом.

Вполне понятно, что если все элементы системы оснащены устройствами, которые дают информацию об их техническом состоянии (датчики усилий, скорости, перемещений, давления, уровня, температуры и др.), то проблемы поиска неисправностей не возникает. Каждый отказ обнаруживается автоматически. Однако подобная ситуация может быть реализована только для очень ответственных и дорогих гидросистем автоматизированных машин. Поэтому логический метод диагностики может быть применен для большинства существующих гидросистем различной степени сложности.

Логический метод диагностики гидравлических систем.

Весь процесс поиска неисправностей разбивается на последовательные шаги: вначале устанавливается вид функциональной неисправности всей гидросистемы (или всего гидропривода), затем конкретизируется группа гидроаппаратов, неисправности, которых могут быть причиной функциональных отказов. При этом используется опыт, накопленный при эксплуатации данной системы, либо систем, косвенно похожих на диагностируемую. После этого выявляется неисправный аппарат, определяется вид неисправности и принимается решение о способе ее устранения. Таким образом, процедуру поиска «виновника» отказа в гидравлической системе любого технологического оборудования можно представить в виде определенной последовательности действий.

Общий смысл этих действий представляет собой совокупность следующих шагов.

Шаг 1. Уточнение возникшей неисправности в машине (конкретизируется вид функциональной неполадки).

При этом используется перечень проявлений неисправностей:

• прекращение движения рабочего органа машины;
• неконтролируемое движение рабочего органа;
• недостаточная скорость перемещения;
• недостаточное усилие, развиваемое рабочим органом;
• разрыв трубопровода или РВД;
• нагрев рабочей жидкости;
• появление пены в баке;
• неправильное направление движения.

После установления и четкого формулирования вида неисправности, на основании гидравлической схемы, собственного опыта и описания рабочего процесса определяется, какой из основных параметров гидросистемы является причиной этой неисправности: давление, расход или направление потока рабочей жидкости.

Шаг 2. Составление предварительного перечня гидроаппаратов и элементов системы, подозреваемых в создании неисправности.

Составляется перечень гидроаппаратов, которые непосредственно участвуют в передаче мощности к исполнительному механизму, нарушение работоспособности которого было выявлено на первом шаге, а также в управлении этой мощностью.

Шаг 3. Анализ статистической информации причин неисправности.

Изучается статистическая информация по неполадкам и техническому обслуживанию конкретной гидросистемы или ее аналогов. Обычно такая информация содержится в техническом описании машины и, главным образом, в журнале учета неисправностей гидрооборудования. На практике встречается редко.

Шаг 4. Интуитивный поиск неисправности.

Интуитивная оценка ситуации проводится с целью сокращения числа подозреваемых элементов. Для этого — на слух (повышенный шум при работе), на ощупь (локальный нагрев гидроаппаратов), визуально (потеки масла, состояние агрегатов) — ищутся дополнительные признаки неисправности какого-либо гидроаппарата или потери рабочей жидкостью своих эксплуатационных качеств, например повышенные шум, вибрация, нагрев корпуса, пенообразование, ненормальный уровень жидкости в баке и т.д.

Шаг 5. Поиск неисправности с помощью технических средств.

Производится в тех случаях, когда причина неисправности не была выявлена на шагах 3 и 4. Используются специальные контрольноизмерительные средства для определения давления и расхода жидкости, величины хода штока гидроцилиндра, положения золотника распределителя и других параметров гидросистемы и ее элементов. Наиболее достоверный способ.

При этом бывает весьма желательно осуществлять такой контроль без демонтажа компонентов гидросистемы. Для этого сама система должна быть оборудована устройствами для легкого присоединения контрольных средств и приборов.

Для контроля расхода приходится разъединять соединительную аппаратуру (контрольные точки позволяют измерить давление).

Шаг 6. Выявление неисправного аппарата, определение неисправности и принятие решения о способе ее устранения.

На основании выявленных признаков неисправности формулируется окончательный вывод о «виновности» конкретного гидроаппарата и принимается решение о возможности устранения неисправности на месте, либо о замене его новым.

Например, не выдвигается шток гидроцилиндра из-за несрабатывания клапана последовательности. Если, запорный элемент клапана заклинен в закрытом положении вследствие поломки пружины, то необходима замена неисправного клапана новым.

В случае если неисправность клапана обусловлена его загрязнением, то его прочистку можно провести на месте.

При неисправностях насоса, износе гидроцилиндра или гидрораспределителя, как правило, их заменяют на новые, а неисправные отправляют в ремонт.

Шаг 7. Анализ причин появления отказа и возможных последствий неисправности.

Проводится анализ общих причин, которые могли предшествовать появлению отказа, чтобы предотвратить появление подобных отказов в дальнейшем. Например, если отказ был связан с засоренностью аппарата, а уровень загрязненности рабочей жидкости близок к критическому, то следует ожидать возникновения последующих отказов.

После выхода из строя насоса вся система до установки нового насоса должна быть тщательно промыта для удаления возможных обломков и мелких частиц.

Обязательным при этом является внесение информации о неисправности в журнал учета.

Для сложных гидросистем целесообразно разрабатывать специальные алгоритмы поиска неисправностей и рекомендации по устранению причин их возникновения, а также оптимальные графики проведения плановопредупредительных проверок и ремонтов.

Своевременное устранение постепенных отказов и причин их возникновения позволяет предотвратить появление внезапных отказов с прекращением функционирования всего гидропривода.

Устранение причин появления постепенных отказов — основная задача технического обслуживания гидросистем.

Технический метод диагностики гидравлических систем.

В решении проблемы обеспечения надежной работы гидроприводов постоянно возрастает роль технической диагностики, контролирующей техническое состояние гидропривода в процессе эксплуатации, что позволяет использовать привод оптимальным образом, осуществлять ремонт в кратчайшие и действительно необходимые сроки.

В качестве переносных средств технической диагностики все более широко применяются гидротестеры, с помощью которых можно контролировать давление, температуру и расход. В состав таких тестеров входят: один-два датчика давления, или малогабаритный манометр, средства сопряжения, датчик температуры, вторичный прибор для цифровой индикации контролируемых параметров, расходомер.

К встраиваемым средствам диагностики относятся различные датчики и индикаторы, которые позволяют оперативно следить за техническим состояние привода. Особенно перспективно использование встроенных в различные участки гидросистемы тепловых датчиков, с помощью которых реализуется термодинамический метод диагностирования — по температуре масла в различных точках гидросистемы можно судить о величине и направлении потоков, наличии гидравлических потерь, эффективности системы терморегулирования.

Перспективно применение средств вибрационной диагностики, позволяющих по вибрациям корпусов насосов производить оперативный анализ нормированных диагностических признаков, свидетельствующих о наличии погрешностей деталей или их взаимного расположения после сборки, и отбраковывать насосы по комплексному показателю качества.

5. Контроль работы пневматической системы

Длительность и надежность эксплуатации пневматических приводов определяется, в значительной мере, организацией и качеством технического обслуживания. В основном техническое обслуживание пневмоаппаратуры и пневмодвигателей сводится к обеспечению требуемой подготовки сжатого воздуха и контролю их работы. В распределительной аппаратуре необходима проверка четкости переключения, отсутствие заеданий при ручном и механическом управлении, отсутствие нарушений в цикле, герметичность соединений трубопроводов и стыков, плотность крепления крышек.

В процессе разборки и сборки необходимо соблюдение чистоты и предохранение поверхности деталей от повреждений. Особое внимание должно быть уделено мерам предосторожности при монтаже эластичных уплотнений, которые могут быть повреждены об острые кромки отверстий и пазов.

Герметичность соединений, трубопроводов и уплотнительных устройств контролируют путем осмотра и прослушивания или с помощью средств, позволяющих обнаружить утечки. При необходимости подтягивают или заменяют соединения, уплотнения, трубопроводы. После замены уплотнений устройства необходимо проведение проверки на герметичность. Следует учитывать, что нарушение герметичности вызывает не только увеличение непроизводительного расхода сжатого воздуха, но может привести и к нарушению работоспособности и заданной последовательности работы пневмопривода пневматических устройств и другим видам отказов.

В настраиваемых и регулируемых устройствах следует проверять соответствие регулируемых или настраиваемых параметров их заданным значениям, а также состояние стопорящих устройств. В пневматических двигателях проверяют также скорость перемещения выходного звена и развиваемое усилие.

При внесении в сжатый воздух масла, применяемого для смазывания трущихся поверхностей пневматических устройств, часть масла оседает на стенках воздухопроводов, причем из нагретого масла испаряются летучие компоненты, в результате чего образуется слой карбонизированных коксообразных отложений (нагар). Нерастворимые в масле гудронообразные продукты окисления, смешиваясь с окислами железа (продуктами коррозии стенок воздухопроводов) и пылью, поступающей из атмосферы, образуют гудронообразные отложения в воздухопроводе.

Металлические трубопроводы очищают продувкой сжатым воздухом и промывкой водой, а также химическим способом. Первый способ не позволяет полностью удалить из трубы наплывы, ржавчину и окалину, поэтому внутренние поверхности воздухопроводов не реже одного раза в 6 месяцев очищают промывкой растворами синтетических поверхностноактивных моющих средств. Наибольшее распространение в промышленности получил сульфанол.

В гибких трубопроводах проверяют отсутствие перегибов и нарушение целостности, отсутствие соприкосновения трубопроводов, соединенных с подвижными частями машин, с неподвижными деталями.

Герметичность пневмоустройств контролируют путем осмотра и прослушивания или с помощью специальных методов и средств, позволяющих обнаружить утечки.

Организация технического обслуживания пневмоприводов является одним из решающих факторов повышения надежности их работы. Ежедневные осмотры проводят в начале смены, во время включения в работу и в конце смены во время чистки оборудования.

Периодические осмотры можно разделить на ежеквартальные (трехмесячные) и ежегодные в зависимости от вида устройства, характера работы отдельных деталей и условий эксплуатации.

Примерный перечень операций при проведении периодических осмотров следующий:

• проверка функционирования пневмодвигателей и других устройств;
• проверка утечек;
• проверка исправности электропроводки к пневмоустройствам с электрическим управлением;
• контроль степени загрязненности фильтров;
• проверка прочности резьбовых соединений;
• выполнение других работ в соответствии с планами периодических осмотров.

Соответствующие службы на основе информации о результатах ежедневных и периодических осмотров и данных об измерении коэффициента загрузки оборудования за сутки, месяц и другие периоды проводят анализ причин простоев в работе и планируют мероприятия по уменьшению их сроков.

Шум, возникающий при работе пневмоустройств и пневмопривода в целом, может быть механического или аэродинамического происхождения.

Шум механического происхождения возникает в основном при ударах подвижных деталей в пневмоустройствах циклического действия (поршней, золотников о крышки, клапанов о седла и т.п.). Снижение уровня шума механического происхождения до требуемых норм достигается в результате оптимизации конструктивных параметров пневмоустройств, а также введения тормозных и амортизирующих устройств.

Шум аэродинамического происхождения возникает в основном из-за турбулентного смешения при выхлопе сжатого воздуха с атмосферным. Уровень звука при выхлопе по время работы пневмопривода при давлении 0,4-0,6 МПа достигает 95-125 дБА. Интенсивность этого шума зависит от скорости истечения сжатого воздуха в атмосферу (пропорциональна скорости в восьмой степени). Поэтому основным способом снижения шума является снижение скорости воздуха при выхлопе путем применения глушителей.

Ремонт пневмоприводов. Время, затраченное на ремонт пневмопривода, складывается из времени на отыскание неисправности и времени на ее устранение. Время на отыскание неисправности можно сократить путем использования определенных методов или алгоритмов технической диагностики, позволяющих определить место неисправности при минимальном числе проверок, а также применения различного вида индицирующих и дублирующих устройств, позволяющих сократить время каждой проверки.

К устройствам индикации относятся встроенные в пневмоустройства световые диоды на электромагнитах; соединения и другие элементы привода; штырьковые индикаторы давления; штырьковые индикаторы положения распределительного органа пневмоустройств и др. Применяют дублирующие устройства ручного включения электроклапанов; устройства для ручного переключения распределительного органа при пневматическом управлении и др.

Отказы пневмопривода могут быть как внезапными, так и постепенными. В первом случае отказ характеризуется скачкообразным изменением значения одного или нескольких заданных параметров привода. Это приводит обычно к остановке привода или нарушению последовательности цикла, т.е. отказ очевиден, функционирование объекта прекращается для проведения ремонта.

Во втором случае значения одного или нескольких параметров объекта изменяются постепенно, что может быть вызвано изменениями износового характера; прогрессирующим нарушением настройки или регулировки; уменьшением проходных сечений дросселирующих пневмоустройств; чрезмерным увеличением утечек и др.

В этом случае видимых нарушений в работе пневмопривода может и не быть, однако наличие постепенного отказа приводит к ухудшению качества вырабатываемого продукта или/и к уменьшению производительности труда. Это происходит в результате, например, нарушения заданного временного режима прессования деталей (в том числе при уплотнении); нарушения динамических параметров привода, уменьшения скорости пневмодвигателей (или, наоборот, увеличения), что может привести к недопустимым ударам.

Своевременное выявление и устранение постепенных отказов имеет важное значение, так как позволяет в определенной мере сократить число непредвиденных аварийных ремонтов, обеспечить качество выпускаемого продукта на требуемом уровне.

Существуют различные способы отыскания неисправностей. Применительно к пневмоприводам можно выделить два способа:

• на основе анализа принципиальной схемы привода с использованием специального математического аппарата составляют таблицу неисправностей, в которой описывают оптимальную последовательность проверки элементов пневмосистемы в зависимости от внешних проявлений неисправностей;
• производят поиск неисправностей с использованием рекомендаций, полученных на основе опыта эксплуатации пневмоприводов с учетом функциональных, конструктивных и других особенностей пневмоустройств (фактически рекомендации — перечень последовательности действий при тех или иных нарушениях работы привода), при этом могут быть получены положительные результаты при достаточно простых принципиальных схемах приводов.

Первый способ поиска неисправностей можно подразделить на статистический и инструментальный. Инструментальный способ предполагает разработку системы технического диагностирования пневмопривода; при разработке данной системы необходимо:

• изучить объект диагностирования, т.е. принципы его работы, структуру, конструкцию;
• составить перечень (с разделением на классы) возможных (наиболее вероятных) неисправностей пневмоаппаратов, входящих в привод, указать условия и признаки их появления;
• составить структурную и функциональную схемы привода, выбрать известную или построить новую математическую модель привода и модели возможных неисправностей;
• анализируя модели привода формализованным путем, выбрать метод диагностирования и составить его алгоритм;
• оптимизировать алгоритм диагностирования;
• выбрать из известных или разработать новые подходящие средства диагностирования;
• исследовать (в том числе и экспериментально) систему диагностирования в целом.

Контроль при техническом обслуживании пневмоприводов можно разделить на ежедневный, сводящийся в основном к визуальному, и периодический. При ежедневных осмотрах пневмопривода выявляют четко видимые признаки состояния (скорость движения штоков, последовательность отработки цикла и т.п.) и изменения, бросающиеся в глаза, а также признаки, которые могут быть различимы по характеру работы привода (удары, шум выхлопа и т.п.). Кроме того, контролируют количество конденсата в фильтрах-влагоотделителях и масла — в маслораспылителе.

При периодических осмотрах проверяют утечки, функционирование пневмодвигателей и других пневмоустройств; исправность электрооборудования привода; контролируют степень загрязненности фильтров; проверяют прочность резьбовых соединений.

Ремонтировать пневмопривод целесообразно путем замены пневмоустройств, что сокращает время ремонта. С другой стороны, восстановление пневмоустройств на специализированном месте ремонта обеспечивает более высокое качество. Конструкции пневмоустройств отличаются большим разнообразием даже при одинаковом функциональном назначении, поэтому причины отказа и признаки его проявления могут быть однозначно установлены только применительно к определенной конструкции пневмоустройства. При ремонте пневмоустройств распространенным процессом также является удаление загрязнений с рабочих поверхностей деталей.

Вопрос о целесообразности проведения ремонта снятого с объекта (пневматического привода машины) пневмоустройства решают в зависимости от соотношения стоимости пневмоустройства и стоимости ремонта, технологических и организационных возможностей предприятия.

Возможные характерные неисправности, свойственные определенным типам пневмоустройств, подробно изложены в источнике [8].

Например, в фильтрах-влагоотделителях к ухудшению степени очистки сжатого воздуха приводят засорение или повреждение фильтрующего элемента, ослабление его крепления. В редукционных пневмоклапанах значение давления на выходе может не соответствовать требуемому при засорении каналов или повреждении элементов клапана (мембраны, пружин). Неправильная работа пневмораспределителей обычно связана с повреждением золотника или нарушением работы системы управления распределителя. В пневмоцилиндрах основными причинами нарушения работы являются повышенные утечки и перетечки воздуха между полостями цилиндра, а также износ или деформация деталей цилиндра (штока, гильзы).

Неправильная регулировка и утечки масла из тормозного устройства пневмоцилиндра (гидродемпфера) могут вызвать нарушение точности позиционирования робота, привести к ударам в конце хода механизма.

Следует отметить, что общими характерными неисправностями пневмоустройств являются повышенные утечки в местах неподвижных соединений деталей и перетечки воздуха между полостями, которые возникают вследствие ослабления затяжки крепежных элементов, повреждения уплотнителей, износа или дефектов деталей.

К основным отказам и нарушениям в функционировании пневмопривода, вызванным неисправным пневмооборудованием, относятся следующие.

1. Недостаточное давление в системе, являющееся результатом утечек воздуха, разрегулировки клапанов, износа компрессора, засорения или замерзания (зимой) линии, засорения воздушного фильтра и пробуксовки приводных ремней. Неисправности ликвидируются с помощью соответственно герметизации системы, регулировки клапанов, устранения износа деталей компрессора или их замены, прочистки и разогрева линии, прочистки фильтров и натяжки приводных ремней.
2. Уменьшение подачи воздуха в компрессор, происходящее в результате ослабления натяжения приводных ремней, выхода из строя клапанов, износа поршневых колец, засорения всасывающего фильтра, разгерметизации соединения крышек цилиндров с корпусом, совпадения прорезей поршневых колец в одной плоскости. Для устранения неисправности следует подтянуть ремни, отрегулировать или сменить клапаны, заменить поршневые кольца, прочистить всасывающий фильтр, подтянуть крепление крышек, развести замки смежных колец на 180°.
3. Отсутствие движения исполнительных органов при включении пневмораспределителей, являющееся следствием износа уплотнения или прорыва диафрагмы у клапана быстрого выхлопа, засорения или замерзания воздухопроводов, повреждения шлангов. Неисправности устраняются заменой или подтяжкой уплотнений, прочисткой и прогревом воздухопроводов, заменой шлангов.
4. Продолжающееся движение исполнительных органов при выключении пневмораспределителей, вызываемое неисправностью клапана быстрого выхлопа, который следует заменить.
5. Отсутствие необходимого усилия у исполнительных механизмов, как результат недостаточного давления или подачи воздуха по причинам, изложенным выше.
6. Отсутствие подачи воздуха на пульт управления из-за забивки или замерзания конденсата в воздухопроводах, которые надо прочистить и отогреть.
7. Появление стука в компрессоре, что указывает на ослабление гаек шатунных болтов и износ нижних головок шатунов. Неисправность устраняется затяжкой гаек и уменьшением числа прокладок в разъеме головок. При сильном износе с выкрашиванием баббита шатуны ремонтируются.
8. Одновременное включение в работу двух операций при включении одной, что происходит при износе уплотнений вращающихся соединений и нарушении регулировки упоров для включения золотников. Следует заменить уплотнения и отрегулировать упоры.
9. Бездействие масляного манометра компрессора в результате подсоса воздуха во всасывающем маслопроводе; неисправности самого манометра или слишком густой смазки. Необходимо герметизировать соединения маслопровода, заменить манометр и сменить смазку.
10. Загрязнение поступающего в компрессор воздуха, происходящее из-за наличия излишнего количества конденсата в ресивере (конденсат следует слить); загрязнения влагоотделителя (влагоотделитель очистить и промыть); слишком высокого уровня масла в картере компрессора (излишек масла слить).
11. Повышение температуры сжатого воздуха из-за недостатка:
    • масла в маслосборнике (необходимо долить до верхней отметки на масломерном щупе);
    • плохого закрытия заслонки трубы подогрева масла в маслосборнике (плотно закрыть заслонку);
    • забивки грязью труб холодильника (промыть струей воды с последующей продувкой сжатым воздухом);
    • засорения масляного фильтра и несрабатывания его клапана (промыть или заменить фильтр и отрегулировать клапан).
12. Рост выноса сжатым воздухом масла из-за засорения шерстяной набивки маслоотделителя (промыть и просушить или сменить набивку) или отверстия дроссельной шайбы в крышке маслосборника на сливе масла во всасывающий патрубок (вывернуть шайбу и прочистить отверстие).
13. Преждевременное срабатывание предохранительного клапана в результате его неправильной настройки (клапан следует отрегулировать) или плохого прилегания клапана (клапан прочистить и отрегулировать).
14. Несрабатывание предохранительного клапана при заданном давлении в результате заедания его подвижных частей (клапан прочистить и притереть, отрегулировать).
15. Отсутствие закрытия клапанов: предохранительного — в результате его заедания или поломки пружины (разобрать, притереть или заменить пружину и отрегулировать), сравнивающего — в результате повреждения диафрагмы (диафрагму заменить).
16. Выброс масла через воздухоочиститель при несрабатывании обратного клапана (разобрать обратный клапан, устранить неисправности, собрать).
17. Повышение давления при неисправном регуляторе давления или несрабатывании предохранительного клапана (устранить неисправности).
18. Наличие влаги и масла на рабочих аппаратах, что показывает на недостаточную очистку воздуха влагоотделителем и нарушения работы маслораспылителя.

6. Акты приёмки оборудования после ремонта

По окончании ремонта производится поузловая и общая приемка оборудования и окончательная оценка качества выполненного ремонта.

Поузловая приемка производится по мере готовности отремонтированных узлов. При сдаче отремонтированного узла должны быть оформлены следующие документы:

• ведомость объема работ по узлу с указанием фактически выполненных работ,
• график работ с отметкой выполненных работ,
• формуляры,
• сертификаты и другие данные о качестве материалов, использованных при ремонте,
• чертежи по реконструктивным работам, если таковые производились.

Затем выполняется тщательный осмотр отремонтированного оборудования. Все вращающиеся механизмы (питатели топлива, мельницы, вентиляторы, дымососы и др.) должны опробоваться на холостом ходу и под нагрузкой. После поузловой приемки составляется акт, в котором указывается объем выполненных работ, обнаруженные недостатки, результаты опробования, предварительная оценка качества работ.

По окончании капитального ремонта производится предварительная приемка оборудования комиссией под председательством главного инженера предприятия (главного энергетика или главного механика) с участием начальника цеха, а при централизованном ремонте в комиссии должен также участвовать руководитель работ от подрядчика.

При предварительной приемке комиссии предъявляются следующие документы:

• ведомость объема работ с отметкой о выполненных работах,
• графики ремонта,
• акты сдачи отдельных узлов,
• заполненные формуляры,
• сертификаты на материалы,
• копии удостоверений сварщиков,
• испытания образцов (при производстве ответственных сварочных работ),
• чертежи и схемы работ по реконструкции оборудования.

Затем производится осмотр оборудования и устанавливаются сроки устранения выявленных при приемке недостатков, после устранения которых, производится пуск оборудования и приемка его под нагрузкой.

Все пусковые работы после ремонта (опробование вспомогательного оборудования, заполнение котла водой и его растопка, пуск трубопроводов, включение теплоиспользующих аппаратов и т. д.) выполняет вахтенный персонал в соответствии с письменным распоряжением начальника цеха (или участка) либо его заместителя. Результаты ремонта заносятся в технический паспорт оборудования.

Приемку оборудования под нагрузкой производят в течение 24 часов, после окончания которой, начинается подконтрольная эксплуатация отремонтированного оборудования. Окончательная оценка качества отремонтированного оборудования и выполненных ремонтных работ производится через 30 календарных дней с момента включения оборудования под нагрузку. В этот период времени должна быть закончена проверка работы оборудования на всех режимах, проведены испытания и наладка всех систем.

Оценка качества отремонтированного оборудования характеризует его техническое состояние после ремонта и соответствие требованиям нормативнотехнических документов (НТД).

К нормативно-техническим документам относятся стандарты, технические условия (ТУ), руководства по ремонту, конструкторская документация, правила технической эксплуатации (ПТЭ), нормативные и эксплуатационные технико-экономические характеристики.

Приемочная комиссия, принимая оборудование из ремонта, дает оценку качества: «соответствует требованиям НТД»; «соответствует требованиям НТД с определенными ограничениями».

Оценка «соответствует требованиям НТД с определенными ограничениями» устанавливается, если часть требований к отремонтированному оборудованию не выполнена, но оборудование может работать и приемочная комиссия считает возможным принять его во временную эксплуатацию. В этом случае составляется план мероприятии по устранению выявленных недостатков и определяются сроки его выполнения.

Если в период подконтрольной эксплуатации оборудования выявлены дефекты, которые могут привести к аварийным последствиям, или работа оборудования на каких-либо режимах характеризуется отклонением от допустимых параметров, оно должно быть выведено из эксплуатации с оценкой «не соответствует требованиям НТД». Это оборудование подлежит повторному ремонту, который должен быть выполнен в кратчайший срок. После устранения несоответствий требованиям НТД производится повторная приемка и устанавливается новая оценка качества.

Специализированные организации, проводившие ремонт, должны гарантировать исправность отремонтированного оборудования и его работоспособность в течение определенных сроков, установленных в НТД на ремонт при соблюдении правил эксплуатации. При отсутствии в НТД гарантийных сроков на ремонт послеремонтный гарантийный срок устанавливается не менее 12 месяцев с момента включения оборудования под нагрузку.