Предложения по организации контроля качества работы вибрационных источников на профиле (стр. 2 )

График процентного содержания гармоник (всех, четных или нечетных) – характеризует содержание помех в виде гармонических составляющих.

Спектр выходного сигнала – характеризует содержание помех и распределение их по частотному диапазону.

Корреляционная функция (огибающая) – график функции взаимной корреляции между выходным сигналом вибратора и опорным сигналом, построенный в логарифмическом масштабе во всем временном диапазоне ее существования. Наиболее информативная характеристика качества выходного сигнала.

Корреляционная функция (сигнальная часть) – график центральной части функции взаимной корреляции между выходным сигналом вибратора и опорным сигналом, построенный в линейном масштабе.

Факторы, влияющие на качество.

В первую очередь – это техническое состояние вибратора, а также техническое состояние и оптимальность настройки его электронной системы управления. Электрогидравлический вибратор – это сложное устройство, требующее интенсивного и многообразного технического обслуживания в ходе эксплуатации. Недостаток внимания к вибратору рано или поздно отразится на качестве излучения.

С другой стороны, с точки зрения теории, в процессе излучения принимает участие не только вибратор, а так называемая система "источник – грунт". Поверхность грунта создает для вибратора механическую нагрузку, которая зависит от упругих свойств грунта, а также от рельефа поверхности грунта в зоне контакта с плитой. Электрогидравлический вибрационный механизм вибрационного источника чувствителен к величине и характеру нагрузки. Из-за такой чувствительности параметры грунта оказывают косвенное влияние на качество излучения.

Таким образом, качество излучения зависит:

от технического состояния вибрационного источника; от состояния поверхности грунта на профиле.

Техническое состояние вибратора

Вибрационный источник содержит в себе элементы следящего гидропривода, пневматики, точной механики, силового привода, электроники. Так же сложен и широк спектр возможных причин искажений излучаемого сигнала.

Проблемы в гидроприводе могут привести к снижению мощности излучения, увеличению содержания гармоник и нерегулярных шумов. Как правило, источниками неприятностей являются сервоклапан и система прижима плиты (Lift). У вибраторов отечественного производства дополнительные проблемы создает силовой гидроцилиндр возбудителя вибрации.

Наиболее частыми неисправностями электронных блоков управления являются нарушение работы систем корректировки амплитуды или фазы. Условия работы этих систем крайне сложны, и успех их работы в значительной степени зависит от их настройки. Совсем не обязательно, что ухудшение качества излучения связано с неисправностью. Зачастую, это результат возникновения сложных условий работы или же неоптимальность настройки.

Неисправности, связанные с формированием свип-сигнала - относительно редки.

Влияние грунта

Если зависимость качества излучения от технического состояния вибратора очевидна и потребитель уже ориентируется в этой области, то влияние грунта – остается пока еще далеким от полного понимания. Очень важно уметь распознавать, чем вызвано снижение качества излучения: техническим состоянием вибратора или сложными поверхностными условиями. Если имеют место технические проблемы, то вопрос решается просто и конкретно - ремонтом (или заменой) некондиционного вибратора.

Другое дело, если проблемы возникают из-за грунта. Здесь мы не в силах изменить ситуацию. Но можем к ней подстроиться, выбрав оптимальный режим работы. Иногда проблема решается выполнением на пикете дополнительных "уплотнительных" нерабочих воздействий. Иногда помогает переезд на метр-полтора от некондиционной точки. Но, как правило, приходится идти на снижение мощности излучения. В худшем случае приходится нести огромные затраты на специальную подготовку профиля (накат машинами, срезание верхнего слоя бульдозером, намораживание зимников и т. д.).

Разные причины – разные методы устранения. Правильная диагностика сократит простой на профиле.

Электрогидравлический вибратор

Для более полного понимания предмета рассмотрения пройдемся еще раз по структурной схеме электрогидравлического вибратора и акцентируем внимание на тех местах, которые могут повлиять на качество излучения, в том числе и в случае возникновения проблем со слабой нагрузкой грунта.

Структурная схема электрогидравлического вибратора

1 – насосная установка; 2 – электрогидравлический сервоклапан; 3 – управляющий каскад электрогидравлического сервоклапана; 4 – силовой гидроцилиндр возбудителя вибрации; 5 – грунт, как нагрузка вибратора;	6 – акселерометры плиты и реактивной массы; 7 – датчик перемещения золотника распределительного каскада сервоклапана; 8 – датчик перемещения реактивной массы; 9 – электронный блок управления.

Насосная установка

Источником энергии электрогидравлического вибрационного источника является насосная установка ①. Гидравлический насос создает в гидравлической системе, заполненной рабочей жидкостью (маслом), давление напора Рн, равное, обычно, 200 кг/см2. Специальным регулятором давление в гидросистеме поддерживается постоянным.

Находящаяся под давлением рабочая жидкость, используется для приведения в действие возбудителя вибрации. Сервоклапан ② попеременно подает ее то в верхнюю, то в нижнюю полости силового гидроцилиндра возбудителя вибрации ④. В результате этого возникает вибрационное усилие, которое с одной стороны через корпус гидроцилиндра прикладывается к реактивной массе, а с другой стороны через шток и опорную плиту – к поверхности грунта. Рабочая жидкость, проходя через возбудитель, передает ему свою энергию, накопленную ранее за счет давления, и вновь поступает на вход насоса. Насосу же приходится сжимать ее снова, затрачивая на это определенную энергию. Мощность, затрачиваемая насосом на это процесс, равна произведению давления рабочей жидкости Рн (кг/см2) на величину ее потока Qн (л/мин):

Wн = Рн * Qн.

В отличие от давления, которое в гидросистеме остается постоянным, поток рабочей жидкости зависит от интенсивности работы возбудителя. Пока возбудитель не работает, поток жидкости практически равен нулю и от насоса требуется минимальная мощность. Чем интенсивнее работает возбудитель, тем больший поток рабочей жидкости требуется от насоса и тем большую мощность он должен развивать. Для справок: на отечественных вибраторах устанавливались насосы производительностью 180-200 л/мин, на зарубежных – до 400 и более.

Для приведения насоса в действие используется отдельный дизель, иногда более мощный, чем установлен на транспортном средстве вибратора. И, зачастую, мощности его не хватает. В том случае, когда насос не справляется со своей задачей (по причине своих слабых возможностей или по причине недостаточной мощности дизеля), давление в гидросистеме начинает снижаться. На практике такие перегрузки возникают в редких случаях. Но их необходимо избегать. Признаком перегрузки насоса служит падение давления в гидросистеме, что легко обнаруживается по установленному в кабине манометру, а

признаком перегрузки дизеля является натужная его работа, сопровождающаяся черным выхлопным дымом.

Из-за сложной частотной характеристики возбудителя вибрации потребление им рабочей жидкости зависит от рабочей частоты. Наибольшее потребление имеет место на низких и высоких частотах. В средней части частотного диапазона находится один из резонансов возбудителя, потребление на котором минимально.

Если свип-сигнал имеет низкую начальную частоту, то, зачастую, из-за большого начального потребления возникает падение давления в начале излучения. Регулятор производительности насоса обладает некоторой инерционностью, из-за чего насос не успевает сразу увеличить свою производительность. При этом имеет место колебательный переходный процесс, который зачастую заметно отражается на вибрационном усилии

вибратора. Имеющиеся в гидросистеме пневмогидроаккумуляторы сглаживают такое колебание давления, компенсируя дефицит производительности насоса выбросом в гидросистему накопленного в них объема жидкости.

Сервоклапан

Сервоклапан является тем устройством, которое преобразует постоянное давление в вибрационное усилие, поочередно переключая поток рабочей жидкости в полости гидроцилиндра. Переключение производится под действием поступающего на вход сервоклапана электрического сигнала, вырабатываемого электронным блоком управления вибратора.

Сервоклапан содержит две части: управляющий каскад ③ (Pilot Stage) и распределительный каскад ② (Main Stage).

Первичное преобразование электрического сигнала в гидравлический осуществляется в управляющем каскаде, который иногда называют электрогидравлическим преобразователем. Это деликатное прецизионное устройство, обладающее ограниченным ресурсом. Фирма MOOG специально для вибраторов разработала сервоклапан серии 760С928А, обладающий высоким быстродействием (до 250Гц) и достаточно большой пропускной способностью (36 л/мин). При этом ток входного электрического сигнала не превышает ± 40 мА. Отечественные управляющие каскады (Гомельского и Харьковского производства) не могут работать с аппаратурой Pelton напрямую из-за большого тока управления (1,5 – 4,5А).

Распределительный каскад является чисто гидравлическим устройством и представляет собой простой золотниковый каскад. Выходной поток управляющего сервоклапана используется для перемещения (колебания) золотника распределительного каскада, который, в свою очередь, переключает поток насосной установки в полости гидроцилиндра.

Для перемещения распределительного золотника требуется довольно приличная мощность, иногда превышающая возможности управляющего каскада. В таких случаях управляющий сервоклапан становится препятствием (слабым звеном) на пути увеличения мощности излучения. Признаком такой ситуации является увеличенный до предела его ток управления.