АННОТАЦИЯ

• определить причины произошедших изменений вибрационного состояния, среди которых лишь часть является следствием необратимых изменений технического состояния
• не пропустить опасных изменений технического состояния, слабо влияющих на результаты традиционных измерений вибрации до момента появления аварийной ситуации

Системы мониторинга и диагностики совместного производства АО ВАСТ (Россия) и Inteltech Enterprises Inc. (ITE, Inc. США) отличаются от типовых способами перехода от вибрационного мониторинга к мониторингу технического состояния . Так, задачи идентификации обнаруживаемых изменений вибрационного состояния решаются автоматически, обеспечивая для роторных машин и их узлов однозначный результат в 9 из 10 случаев. Для десятого случая, когда обнаруженные изменения остаются неидентифицированными, необходимо дальнейшее накопление данных.

Не менее важна задача своевременного обнаружения всех основных видов дефектов. В предлагаемых системах для этого используются оригинальные методы анализа вибрации, отработанные специалистами АО ВАСТ в течение двух десятилетий. Они позволяют обнаруживать дефекты узлов роторных машин за несколько месяцев до аварийной ситуации и планировать объём и сроки технического обслуживания. Подобные системы стали широко использоваться вместо стационарных систем мониторинга, значительно снижая суммарные затраты на эксплуатацию машин и оборудования.

Система мониторинга и диагностики, включающая в себя средства измерения, а именно - сборщик данных СД-11, персональный компьютер и пакет программ DREAM for Windows, предназначена для мониторинга вращающегося оборудования и глубокой диагностики подшипников качения и скольжения, зубчатых передач, рабочих колес насосов, компрессоров и турбин, а также электромагнитных систем электрических машин. Она может использоваться в следующих основных случаях:

• Мониторинг состояния оборудования по вибрации.
• Диагностика и прогноз состояния узлов по однократным измерениям без построения эталонов.
• Диагностика и прогноз состояния узлов по однократным измерениям с автоматическим построением эталонов по группе одинаковых узлов.
• Диагностика и прогноз состояния узлов по периодическим измерениям с автоматическим построением эталонов по истории.

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ

• Мониторинг состояния машин и оборудования в процессе эксплуатации по их вибрации.
• Диагностика и прогноз технического состояния узлов вращающегося оборудования.
• Обнаружение и наблюдение за развитием дефектов с прогнозированием остаточного ресурса таких узлов как подшипники, шестерни, рабочие колеса насосов и турбин, электромагнитные системы электрических машин и другие.
• Накопление и хранение информации о вибрационном и техническом состоянии отдельных узлов и машин в целом.

1.2. ОСОБЕННОСТИ

• Возможность работы с системой пользователю без специальной подготовки в области диагностики.
• Автоматическое формирование заданий на измерение вибрации (маршрутных карт).
• Простота выполнения измерений вибрации в контрольных точках на корпусе отдельных узлов.
• Автоматическая обработка данных измерений вибрации с выводом результатов на экран компьютера.
• Автоматический поиск ошибок оператора при проведении измерений вибрации.
• Независимые друг от друга мониторинг и диагностика с параллельным выводом результатов.
• Автоматическое сравнение измеряемых параметров сигнала вибрации с пороговыми значениями, установленными пользователем в системе мониторинга, и построение трендов, характеризующих их развитие.
• Автоматическое построение эталонов бездефектных узлов по истории (по данным периодических измерений вибрации одного узла) или по множеству (по данным однократных измерений вибрации группы идентичных узлов).
• Автоматическое обнаружение и идентификация зарождающихся дефектов в диагностируемом узле с возможностью наблюдения за их развитием.
• Автоматическая постановка диагноза и долгосрочного прогноза технического состояния узла, выдача рекомендаций по техническому обслуживанию.
• Возможность прогнозирования остаточного ресурса узла после обнаружения в нём развитых дефектов.
• Возможность конфигурирования "дерева" оборудования с любым количеством "ветвей" (до пяти уровней) в том числе "Завод - цех - машина - точка измерения - вид измерений" или "машина - точка измерения - вид измерений".
• Неограниченное количество диагностируемых машин, простота формирования и корректировки баз данных с их характеристиками и результатами измерений.
• Возможность независимого задания пороговых значений для мониторинга и диагностики, возможность корректировки пороговых значений для каждой составляющей вибрации при мониторинге и каждого дефекта при диагностике.
• Возможность подробного анализа спектров вибрации и ее огибающей в графическом режиме, а также построения и анализа трехмерных спектров.
• Эффективные средства поиска и вывода информации, контекстно зависимая помощь оператору.
• Возможность вывода на экран компьютера или печатающее устройство отчетных материалов и другой необходимой документации.
• Возможность работы с несколькими базами данных.

1.3. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВИБРАЦИИ

Для мониторинга машин и оборудования по характеристикам, определяемым пользователем, могут быть использованы любые параметры сигнала, измеряемые сборщиком данных СД-11 или его аналогами.

Для автоматического обнаружения и идентификации дефектов используются результаты узкополосного спектрального анализа низкочастотной и среднечастотной вибрации диагностируемых узлов машин, а также огибающей их высокочастотных составляющих. Спектральный анализ обеспечивает получение исчерпывающей диагностической информации из периодических сигналов, а появление дефектов в роторных машинах сопровождается действием именно периодических колебательных сил, в том числе в виде периодических ударных импульсов и периодически изменяющихся сил трения, возбуждающих случайную вибрацию с периодически изменяющейся мощностью.

Поскольку для диагностики используются не только параметры низкочастотной и среднечастотной вибрации, а ещё и высокочастотной, программа автоматической диагностики основана на анализе виброускорения, а не виброскорости или вибросмещения, во многих практических случаях не содержащих высокочастотных составляющих.

Обработка спектров вибрации и её огибающей производится программой DREAM for Windows автоматически, но предусмотрена возможность их анализа в неавтоматическом графическом режиме.

1.3.1. УЗКОПОЛОСНЫЙ СПЕКТР ВИБРАЦИИ

Периодические составляющие в спектре описываются рядом гармонических составляющих, каждая из которых несёт в себе диагностическую информацию. Обычно информацию о виде дефекта содержат в себе частоты этих составляющих, а о величине - их амплитуды и, иногда, фазы. При измерениях спектра вибрации информация, содержащаяся в фазе каждой составляющей, обычно не используется.

В результате автоматической обработки спектров вибрации пакет программ DREAM for Windows находит гармонические составляющие в спектре, определяет их частоты и амплитуды, а, кроме этого, по специальным алгоритмам определяет узлы и дефекты, являющиеся источником большинства из обнаруженных составляющих. 

При анализе нескольких спектров вибрации, последовательно измеренных в точке контроля вибрации, автоматически рассчитывается и рост отдельных составляющих или групп составляющих спектра. Этот рост определяет величину обнаруживаемых дефектов.

1.3.2. СПЕКТР ОГИБАЮЩЕЙ ВИБРАЦИИ

В бездефектных узлах трения силы трения и уровень возбуждаемой ими случайной вибрации стабилен во времени. Гармонические составляющие в спектре огибающей вибрации таких узлов отсутствуют. Если же силы трения и вибрация приобретают амплитудную модуляцию из-за дефекта, то частота модуляции определяет вид, а глубина модуляции - величину дефекта. В спектре огибающей они однозначно определяются частотами и амплитудами появившихся гармонических составляющих. Метод диагностирования узлов трения по спектру огибающей случайной вибрации предложен специалистами Санкт-Петербурга в 1980 году и с тех пор широко используется в различных диагностических системах производства ведущих фирм.
 

. При отсутствии дефектов спектр огибающей имеет только фоновые (случайные) составляющие с близкими по величине уровнями, так как в выбираемой третьоктавной полосе сигнал вибрации является стационарным случайным процессом. Дефект поверхности трения приводит к модуляции вибрации определенной частотой fi, и в спектре появляется ряд гармонических составляющих на частотах kfi, причем k может иметь как одно значение, например k=1, так и группу k=1,2,3,... Вид дефекта определяется частотой модуляции fi и числом k обнаруженных гармонических составляющих. Величина дефекта определяется разностью уровней DL максимальной из гармоник Lkfi и фона Lф.

1.4. СТРАТЕГИЯ МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ

Рассматриваемая система мониторинга и диагностики позволяет проводить три разных вида мониторинга. Первым является вибрационный мониторинг машин (оборудования) в целом. Это традиционный вид мониторинга с измерением преимущественно низкочастотной и среднечастотной (до одного-двух кГц) вибрации в точках машин, выбранных пользователем в соответствии с действующими на предприятии нормами на вибрацию оборудования и с учетом собственного опыта. Второй вид мониторинга - это вибрационный мониторинг аварийноопасных узлов, выполняемый по правилам, отработанным создателями настоящей системы. В нем значительное внимание уделяется анализу высокочастотной вибрации, для возбуждения которой не требуется значительных колебательных сил, и которая изменяется еще на ранней стадии развития дефектов. Третий вид мониторинга - это технический мониторинг, представляющий собой наблюдение за развитием имеющихся дефектов, определяющих состояние узлов оборудования, и прогноз остаточного ресурса .

Вибрационный мониторинг машин или их узлов основан на сравнении данных измерений вибрации исследуемой машины (узла) с результатами периодических измерений вибрации той же машины (узла) или совокупности измерений вибрации группы однотипных машин (узлов), и предназначен для обнаружения изменений вибрационного состояния.

Составной частью вибрационного мониторинга является сравнение результатов измерений спектров вибрации с пороговыми значениями, устанавливаемыми либо пользователем, либо автоматически, по данным предшествующих или групповых измерений, с возможностью последующей корректировки.

Мониторинг технического состояния по результатам диагностики выполняется программой DREAM for Windows для таких узлов роторных машин, как ротор, подшипники качения или скольжения, зубчатые передачи, рабочие колеса насосов и турбин, электромагнитные системы электрических машин.

Периодичность измерений при вибрационном мониторинге задается пользователем, который вводит в программу величину временного интервала между измерениями для бездефектной машины или оборудования. При обнаружении отклонений параметров вибрации от эталонных значений интервал между измерениями автоматически сокращается. Эталонные значения параметров вибрации автоматически определяются либо по первым трем измерениям вибрации в каждой точке, либо по пяти измерениям вибрации идентичных узлов, а после каждого из последующих измерений автоматически адаптируются.

Периодичность диагностических измерений при мониторинге технического состояния выбирается такой, чтобы не пропустить аварийноопасной ситуации. Для того, чтобы интервалы между измерениями были большими, позволяющими отказаться от необходимости использования стационарных систем мониторинга непрерывного действия, специалисты АО ВАСТ и ITE, Inc. исследовали ряд новых диагностических признаков дефектов, позволяющих резко повысить достоверность результатов диагностики.

Так, для обнаружения дефектов износа в подшипниках качения задействовано три главных признака, которые могут появляться как независимо друг от друга, так и совместно. Это появление ударных импульсов, рост мощности высокочастотной вибрации и периодическое изменение мощности высокочастотной вибрации. Для однозначного обнаружения этих признаков достаточно измерять только спектр огибающей высокочастотной вибрации, возбуждаемой силами трения в подшипниках качения. Но для контроля качества сборки машины и возможности обнаружения основных дефектов изготовления подшипника дополнительно анализируется и узкополосный спектр низкочастотной и среднечастотной вибрации подшипникового узла.

Для обнаружения дефектов износа в шестернях задействовано два основных признака, оба из которых связаны с появлением ударных нагрузок в точке зацепления шестерён. Первый - появление "положительной" ударной нагрузки, когда контакт дефектных узлов сохраняется, но точка контакта смещается, а второй - появление "отрицательной" ударной нагрузки, когда контакт уменьшается или пропадает, если, например, зуб отсутствует или в нём появляется трещина. Для однозначного обнаружения этих признаков также достаточно измерять только спектр огибающей высокочастотной вибрации подшипникового узла, на который передаётся "положительная" или "отрицательная" нагрузка. Но для более надёжной идентификации вида дефекта, а также для надёжного разделения дефектов шестерён и собственно подшипника, дополнительно анализируются и узкополосные спектры вибрации подшипникового узла.

Для обнаружения дефектов в электромагнитных системах электрических машин используют один главный признак - появление пульсирующих моментов, действующих на ротор и статор, которые у бездефектных машин отсутствуют. Частоты возникающих пульсирующих моментов определяются видом дефекта, причем число используемых методов обнаружения этих моментов по сигналу вибрации достаточно велико и зависит от частоты пульсирующего момента. Величина дефекта определяется амплитудой пульсирующего момента и измеряется по параметрам узкополосного спектра вибрации. Спектр огибающей вибрации в диагностике электрических машин не используется.

Для обнаружения дефектов рабочих колес насосов или вентиляторов (турбин) используется один основной признак - наличие зоны повышенной турбулентности потока в непосредственной близости к лопасти, имеющей дефект, нарушающий структуру обтекающего конкретную лопасть потока. Обнаруживается этот признак по возбуждаемой турбулентным потоком высокочастотной вибрации корпуса и (или) трубопровода.

Программное обеспечение системы строится в рамках выбранной стратегии мониторинга и диагностики, т.е. обеспечивает автоматическое обнаружение, идентификацию дефектов и долгосрочный прогноз состояния диагностируе мого узла. Но для удобства работы оператора, его обучения, и для возможности корректировки результатов, в пакете программ предусмотрен режим детальной диагностики с выводом промежуточных результатов и указанием причин, по которым поставлен тот или иной вид дефекта. Кроме того, в пакет программ введён режим графического анализа данных измерений, позволяющий пользователю применять другие известные ему методы диагностики, что также является составной частью выбранной стратегии.

Режим графической обработки данных может использоваться для получения дополнительной диагностической информации. Кроме того, он имеет самостоятельное значение при диагности ке тех машин и их узлов, особенности вибрации которых или отсутствие отработанных алгоритмов диагностирования, не позволяют проводить его в автоматическом режиме.

1.5. ОБНАРУЖИВАЕМЫЕ ДЕФЕКТЫ

Наиболее полный список дефектов вала с подшипниками качения включает в себя:

1. Бой вала в подшипнике.
2. Неоднородный радиальный натяг подшипника.
3. Перекос неподвижного (наружного) кольца.
4. Износ наружного кольца.
5. Раковины, сколы, трещины на наружном кольце.
6. Износ внутреннего кольца.
7. Раковины, сколы, трещины на внутреннем кольце.
8. Износ тел качения и сепаратора.
9. Раковины, сколы, трещины на телах качения.
10. Неуравновешенность вала (ротора).
11. Дефекты узлов крепления.
12. Дефекты смазки.
13. Дефекты муфты (если она установлена на валу).

1. Неуравновешенность вала (ротора).
2. Бой вала.
3. Дефекты узлов крепления.
4. Автоколебания вала.
5. Перекос подшипника.
6. Износ подшипника.
7. Удары в подшипнике.
8. Дефекты смазки.
9. Дефекты муфты (если она установлена на валу).

1. Дефекты малой шестерни.
2. Дефекты большой шестерни.
3. Дефекты зацепления малой шестерни.
4. Дефекты зацепления большой шестерни.
5. Дефекты шестерён на других осях.
6. Дефекты зацеплений на других осях.

1. Бой вала (муфты).
2. Дефекты малой шестерни.
3. Дефекты большой шестерни.
4. Дефекты зацепления малой шестерни.
5. Дефекты зацепления большой шестерни.
6. Дефекты на другой оси.
7. Износ наружного кольца.
8. Раковины, сколы, трещины на наружном кольце.
9. Износ внутреннего кольца.
10. Раковины, сколы, трещины на внутреннем кольце.
11. Дефекты тел качения и сепаратора.
12. Дефекты смазки в подшипнике.

Основное различие в списках групп дефектов для подшипника машины без зубчатых передач и для совокупности узлов подшипник плюс шестерня диагностируемой оси (вала) определяется тем, что в первый включены дефекты монтажа подшипников качения и дефекты износа, а диагностирование может проводится только по спектрам огибающей высокочас тотной вибрации. Во втором случае многие диагностические признаки дефектов шестерни и подшипника настолько похожи, что часть разных дефектов приходится объединять в группы, а дефекты монтажа подшипника объединять с дефектами износа.

Диагностирование шестерён и подшипников в этом случае производится как по спектру огибающей вибрации подшипникового узла, так и по спектру низкочастотной и среднечастотной вибрации, измеренной в той же точке подшипникового узла.

Список идентифицируемых дефектов в зубчатых передачах с подшипниками скольжения содержит девять групп, а именно:

1. Бой вала (муфты).
2. Дефекты малой шестерни.
3. Дефекты большой шестерни.
4. Дефекты зацепления малой шестерни.
5. Дефекты зацепления большой шестерни.
6. Дефекты на другой оси.
7. Износ подшипника.
8. Удары в подшипнике.
9. Дефекты смазки подшипника.

1. Бой ведущей шестерни (шкива).
2. Бой ведомой шестерни (шкива).
3. Дефекты ведущей шестерни (шкива).
4. Дефекты ведомой шестерни (шкива).
5. Дефекты цепи (ремня).
6. Дефекты зацепления (сцепления).
7. Дефекты подшипников качения и скольжения, описанные выше.

1. Неуравновешенность ротора (рабочего колеса).
2. Бой рабочего колеса.
3. Автоколебания вала с рабочим колесом.
4. Дефекты отдельных лопастей.
5. Неоднородность потока.
6. Кавитация.

Пакет программ DREAM for Windows автоматически обнаруживает также дефекты и в электромагнитных системах электрических машин. Так у асинхронных двигателей идентифицируются следующие дефекты:

1. Неуравновешенность ротора.
2. Бой вала (муфты).
3. Дефекты крепления опор ротора.
4. Статический эксцентриситет зазора.
5. Динамический эксцентриситет зазора.
6. Дефекты беличьей клетки.
7. Дефекты обмоток статора.
8. Искажения формы напряжения.
9. Несимметрия напряжения питания.

1. Неуравновешенность ротора.
2. Бой вала (муфты).
3. Дефекты крепления опор ротора.
4. Статический эксцентриситет зазора.
5. Дефекты обмоток ротора.
6. Дефекты обмоток статора.
7. Искажения формы напряжения.
8. Несимметрия напряжения питания.

1. Неуравновешенность якоря.
2. Бой вала (муфты).
3. Дефекты узлов крепления опор якоря.
4. Дефекты обмоток якоря.
5. Дефекты системы возбуждения.
6. Дефекты щеточно-коллекторного узла.
7. Пульсации напряжения питания.

1.6. ПОРОГИ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ

Основная группа порогов в вибрационном мониторинге определяет, как правило, три границы для величины каждого из измеряемых параметров. Нижняя граница (слабого сигнала) служит для контроля качества выполненных измерений, первая верхняя граница - допустимых величин параметров при нормальной работе оборудования, и вторая - граница опасных изменений контролируемого параметра. Данная группа порогов, см. рис. 1.1., строится автоматически либо по всем ранее выполненным измерениям вибрации контролируемого узла (мониторинг по истории), либо по измерениям вибрации группы идентичных узлов в идентичных точках контроля (мониторинг по множеству). Пользователь может откорректировать эти пороги либо автоматически, либо вручную, с учетом своего опыта и действующих на предприятии норм и требований к вибрации машин и оборудования.

Вторая группа порогов используется только в задачах мониторинга по истории и служит для обнаружения скачкообразных изменений контролируемых параметров. Чаще всего эти пороги устанавливаются при работе системы в стационарном режиме, когда управление измерениями в точках контроля со стационарно установленными датчиками производятся автоматически, с минимально возможными интервалами между измерениями. В этих случаях, как правило, автоматически устанавливаются две границы - допустимых отклонений и опасных изменений для каждого из параметров. Естественно, что среднее значение, от которого отсчитывается отклонение параметров, определяется по предшествующим измерениям за ограниченное (порядка нескольких часов или дней) время.

Несколько иначе строятся диагностические пороги, т.е. пороги для обнаружения и идентификации дефектов. По величине обнаруживаемые дефекты делятся, как правило, на слабые, не влияющие на работу диагностируемого узла, средние,сокращающие его остаточный ресурс, и сильные, при которых возможен аварийный выход диагностируемого узла из строя. Однако, дефекты, обнаруживаемые по узкополосному спектру вибрации, делятся только на две группы (средние и сильные), так как при диагностировании не удается с высокой вероятностью разделить множества бездефектных состояний диагностируемых узлов и состояний со слабыми дефектами.

Задача определения диагностических пороговых значений, вводимых в программу DREAM for Windows для каждого вида узла и дефекта, решается пользователем индивидуально, на основании получаемых результатов диагностики и дефектации диагностируемых узлов различных типов машин. Но поскольку пороги обнаружения дефектов в некоторых узлах, например, подшипниках качения, слабо зависят от типа роторных машин, они рассчитываются и рекомендуются пользователю автоматически. Рассчитать пороги обнаружения дефектов в других узлах практически невозможно, необходимо определить их экспериментально, в процессе накопления статистических данных по каждому виду машин.

На основании опыта экспертов, создавших и использующих программу DREAM for Windows, можно сформулировать правила определения пороговых значений для различных диагностических параметров и задать начальные пороги, позволяющие оптимальным образом накапливать статистические данные для их дальнейшей корректировки. Правила корректировки пороговых значений приводятся в методических указаниях по эксплуатации пакетов программ АО ВАСТ и ITE, Inc.. В данном разделе дается только информация о порогах, которые используются на начальной стадии эксплуатации программы.

Если дефекты в узлах машины обнаруживаются по результатам анализа спектра огибающей вибрации, диагностическим параметром, отвечающим за степень развития дефекта, является глубина модуляции случайной вибрации. Для каждого вида дефекта существует свой набор частот модуляции, а с пороговым значением сравнивается максимальная из парциальных глубин модуляции вибрации этими частотами. Глубину модуляции случайной вибрации в программе DREAM for Windows принято выражать в процентах. Порог слабого дефекта определяется чувствительностью диагностического комплекса к каждому из дефектов и задается программой автоматически. Порог сильного дефекта задается пользователем, а порог среднего дефекта определяется автоматически как среднее значение от двух порогов сильного и слабого дефектов. Обычно его величина близка к половине порога сильного дефекта.

В качестве начальной величины порога обнаружения сильных дефектов подшипников качения, в том числе в составе зубчатых передач можно использовать пороговые значения глубины модуляции, автоматически предлагаемые программой. Эти значения наиболее часто встречаются при обработке статистических данных по параметрам вибрации машин, имеющих сильные дефекты. Следует, однако, подчеркнуть, что окончательное значение порога сильного дефекта после сбора и обработки необходимых статистических данных может быть различным для разных дефектов и отличаться от начальной величины в 2 - 3 раза.

Если дефекты обнаруживаются по результатам анализа узкополосного спектра вибрации машины, диагностическим параметром, отвечающим за степень развития дефекта, является превышение уровней отдельных составляющих спектра над средним значением, определенным по результатам либо измеренией вибрации группы идентичных узлов одинаковых машин в одних и тех же точках и направлениях измерений, либо по результатам предыдущих измерений вибрации той же машины выполненных до того, как начал развиваться обнаруженный дефект. Как правило, порог слабого дефекта в этом случае не определяется. Величина порога сильного дефекта устанавливается пользователем в децибелах превышения уровня составляющей над средним значением. Порог среднего дефекта определяется автоматически как половина от значения порога сильного дефекта. В качестве начального порога обнаружения сильного дефекта можно рекомендовать величину превышения уровня DL =20 дБ.

1.7. СТРУКТУРА ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

• анализатор - сборщик данных СД-11
• персональный компьютер, совместимый с IBM PC/AT Pentium
• принтер, предпочтительно цветной
• операционная система "Windows 95" или последующие версии
• пакет программ DREAM for Windows
• электронный ключ для программы DREAM for Windows (ключи для программы DREAM for Windows разные в зависимости от того, какие узлы диагностирует программа, которую Вы приобрели)
• инструкции по эксплуатации анализатора - сборщика данных СД-11 и пакета программ DREAM for Windows.

• цифровую фотокамеру или сканер.

• расширитель каналов измерений (от двух до шестнадцати) с датчиками вибрации;
• дополнительный пакет программ для работы DREAM for Windows в стационарном режиме с инструкцией по эксплуатации;
• датчик оборотов ротора (для многорежимных машин с разными частотами вращения на разных режимах).

1.8. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛИЗАТОРА-СБОРЩИКА ДАННЫХ СД-11

Все виды измерений, выполняемых для мониторинга, выбираются пользователем самостоятельно из числа возможных, реализуемых с помощью либо сборщика данных СД-11, либо входных устройств в виде плат, либо тех приборов, которые имеют драйвер обмена данными с программой DREAM for Windows.

Технические характеристики СД-11 приведены в Табл.1.1, где указаны все виды доступных измерений. Общий вид прибора показан на Рис. 1.4.

Узкополосный спектральный анализ сигналов и огибающих их высокочастотных составляющих, выполняемый СД-11 и необходимый как для мониторинга, так и для диагностики, проводится, в зависимости от конструктивных особенностей машины и ее узлов, с числом частотных полос от 400 до 1600. Дальнейшее увеличение числа полос нецелесообразно из-за нестабильности частоты вращения машины за время измерения вибрации объекта, которая приводит к "размыванию" гармонических составляющих и влияет на результат мониторинга и диагностики. Как правило, необходимо обеспечивать стабильность частоты вращения за время измерения на уровне 0,1-0,2% от ее величины. С допустимыми погрешностями диагноз может быть получен и при меньшей стабильности, но не хуже 1% за время измерений.

Для успешного анализа высокочастотной вибрации, интенсивность которой для многих типов низкооборотных машин оказывается в сотни раз ниже интенсивности низкочастотной вибрации, сборщик СД-11 имеет высокую линейность (не хуже 0,1%) и большой динамический диапазон (не менее 70 дБ). Кроме того, для качественного анализа огибающей высокочастотного сигнала полосовые фильтры СД-11 обеспечивают быстрый спад частотной характеристики за пределами полосы пропускания (не менее 48 дБ/октаву).

1.9. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕНЮ ПРОГРАММЫ

• конфигурирование диагностической системы с формированием "дерева" объектов мониторинга и диагностики, в том числе их графического изображения, а также базы данных необходимых технических характеристик узлов каждого объекта;
• определение сроков выполнения периодических измерений для мониторинга и диагностики, формирование требований к измерениям и команд для сборщика данных (создание маршрутов или внутренней базы данных сборщика);
• передача необходимых команд в сборщик данных, прием результатов измерений и хранение их в базах данных;
• обработка данных измерений с выдачей результатов мониторинга, диагностики, прогноза состояния, а также рекомендаций по обслуживанию (ремонту) оборудования;
• визуальное отображение диагностируемого оборудования, результатов измерений, пороговых значений и средств графического анализа;
• составление отчетных материалов о системе мониторинга и диагностики, о диагностируемом оборудовании, о результатах мониторинга и диагностики, а также о выданных рекомендациях;
• поддержание баз данных, экспорт и импорт данных, работа в сети.

Программа DREAM for Windows имеет стандартные структуру и средства управления. При работе с ней можно использовать как клавиатуру персонального компьютера, так и манипулятор "мышь". Экран монитора разбит на три составные части, а именно: верхнюю строку горизонтального меню, нижнюю строку статуса и панель экрана (десктоп) между ними 

Основными средствами управления программой являются:

• выпадающее меню;
• контекстное (плавающее) меню;
• нижняя строка статуса;
• диалоговые окна;
• горячие клавиши;
• контекстно-ориентированная справочная система;
• средства просмотра файлов.

1.9.1. СИСТЕМНОЕ МЕНЮ

1.9.2. МЕНЮ "БАЗА ДАННЫХ"

1.9.3. МЕНЮ "РЕДАКТОР"

Так, при работе в окне "Конфигурация " меню содержит следующие команды:
 

Режим редактирования	Команда включает режим редактирования, в котором вы можете создать новые ветви дерева или отредактировать уже существующие в окне "Конфигурация". Для работы с окном "Внемаршрутные измерения" вам необходимо отключить режим редактирования.
Добавить узел	Команду можно использовать только в режиме редактирования. По команде вызывается диалоговое окно для конфигурирования нового узла. Быстрая клавиша - < Insert >.

До вызова команды вам необходимо войти в режим редактирования и выбрать тот узел (или < Root >), в который вы хотите добавить новый узел. Если выбранный вами узел - группа или < Root >, то будет вызвано диалоговое окно "Конфигурация Группы/машины". Если вы выбрали машину, то появится диалоговое окно "Конфигурация диагностического узла".
 

Удалить узел	Команда удаляет из базы данных все сконфигурированные данные и результаты диагностики для выбранного узла дерева. Удаление происходит после подтверждения команды в появляющемся диалоговом окне. Быстрая клавиша - < Delete >.

При работе с окном "Маршрутные карты", вызываемым по команде меню "Маршруты", в меню "Редактор" содержатся следующие команды:
 

Новая карта	Команда создает новую линию в списке маршрутов с именем по умолчанию. Эту линию вы можете редактировать обычным способом - щелкнув по заранее выделенному имени мышью и введя новое имя. Быстрая клавиша - < Insert >.
Удалить карту	Удаление выделенной маршрутной карты происходит после подтверждения команды. Комбинация быстрых клавиш < Ctrl+Del >.
Удалить объект	Удаляет выделенный диагностический узел из состава выбранной маршрутной карты (правая часть диалогового окна "Маршрутные карты"). Удаление происходит после подтверждения команды. Быстрая клавиша - < Delete >.
Комментарий	Этой командой можно воспользоваться только после выбора маршрутной карты. По команде вызывается диалоговое окно, в котором можно просмотреть или отредактировать комментарий к маршрутной карте.

При работе с диалоговым окном "Внемаршрутные измерения" меню "Редактор" будет содержать следующие команды:
 

Импорт	По команде вызывается диалоговое окно "Select Spectra" (стандартное окно Windows "Выбрать спектр" для открытия файла), в котором Вы можете выбрать файл с расширением .spe, чтобы импортировать его в окно "Внемаршрутные измерения". Чтобы это сделать, у вас уже должны быть такие файлы.
	Примечание Файлы с расширением .SPE можно получить из программы "VAST_AN", которой комплектуется каждый сборщик СД-11.
Удалить	Удаляет все внемаршрутные измерения, которые вы выбрали в окне "Внемаршрутные измерения".
Выбрать все	С помощью этой команды вы можете выбрать сразу все измерения в окне "Внемаршрутные измерения ", для того чтобы:
	удалить их все или перейти в окно "Конфигурация" и с помощью команды "Получить данные" включить их в выбранный диагностический узел.
	Быстрые клавиши - < Ctrl+A >.

1.9.4. МЕНЮ "ВИД"

1.9.5. МЕНЮ "ДЕРЕВО"

1.9.6. МЕНЮ "КАРТИНКА"

1.9.7. МЕНЮ "ВНЕ МАРШРУТА"

1.9.8. МЕНЮ "МАРШРУТЫ"

1.9.9. МЕНЮ "ОКНА"

1.9.10. МЕНЮ "СПРАВКА"

1.9.11. КОНТЕКСТНОЕ (ПЛАВАЮЩЕЕ) МЕНЮ

1.10. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ОПЕРАЦИЙ МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ

1.10.1. КОНФИГУРИРОВАНИЕ И ПОДГОТОВКА ДИАГНОСТИРУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

На каждом диагностируемом узле должна быть хоть одна точка измерения вибрации, результаты измерения в которой используются для диагностики (контрольная точка). Предпочтительно использовать радиальное к оси вращения машины направление измерения вибрации. Способ установки датчика в контрольных точках должен обеспечивать измерение вибрации в полосе от 2 Гц до 12800 Гц при измерении спектра вибрации и от 800 Гц дo 25600 Гц при измерении спектра огибающей вибрации. Места установки датчиков должны быть зачищены и покрыты смазкой. Датчик устанавливается на шпильке или на специальном магните, на время измерений или постоянно.

При необходимости осуществлять вибрационный мониторинг машины в целом выбираются дополнительные точки измерения (реперные точки), либо в соответствии с действующими требованиями по контролю вибрации, либо с учетом рекомендаций, выпускаемых АО ВАСТ.

Далее производится конфигурирование дерева оборудования в программе DREAM. В конфигурацию машины вводятся как контрольные точки для диагностики, при конфигурировании которых особо важно правильно выбрать тип диагностируемого узла, то есть диагностический модуль, так и реперные точки для мониторинга, тип диагностируемого узла, для которых имеет название "объект мониторинга". Естественно, что мониторинг может проводиться как по одним, так и по другим точкам, причем по результатам всех видов анализа вибрации, выполняемых средствами измерения (сборщиком данных).

Для удобства работы с программой в нее вводятся изображения каждого завода, цеха, машины, например, их фотографии. На изображениях машин при необходимости указываются точки, в которых производятся измерения вибрации для мониторинга и для диагностики. Для диагностики типовое количество точек контроля вибрации на машине, состоящей из двигателя, (например электрической машины) с двумя подшипниковыми узлами, и механизма, например вентилятора, также с двумя подшипниковыми узлами, - по четыре на привод и механизм. Для мониторинга машины в целом обычно используется дополнительно от двух до восьми точек контроля вибрации.

Заключительной операцией конфигурирования оборудования является подготовка маршрутных карт по каждой группе оборудования для загрузки в сборщик. Для удобства работы с такой картой лучше всего при конфигурировании всех машин каждой группы устанавливать одинаковую максимальную периодичность контроля для всех узлов машины.

1.10.2. ВЫПОЛНЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Для формирования карт, передаваемых в сборщик данных по интерфейсу RS-232, предусмотрено меню "Маршруты", в котором по команде Открыть вид на экране появляется список маршрутных карт. Расположив список и дерево на одном экране (команда Черепица меню "Окна") можно перенести в выбранный маршрут выбранную группу машин (машину или точку измерения). Перенос осуществляется при нажатой клавише < Ctrl > на клавиатуре компьютера.

Перед измерениями следует загрузить маршруты в сборщик данных, если они не были загружены ранее. Для этого необходимо включить сборщик, соединенный с компьютером кабелем связи, выйти в меню сборщика "Обмен данными", войти в меню программы "Маршруты", выбрать нужный маршрут, повторно войти в меню "Маршруты" и нажать команду Загрузить прибор. Выбрав затем режим измерений "Все" или "Просроченные" и, далее, определив необходимые параметры обмена, по команде Старт следует передать маршрут в сборщик данных, после чего сборщик будет готов к измерениям.

Измерения выполняются из меню сборщика "Измерения по маршруту", после выбора нужного маршрута, последовательно для каждой точки измерения. На экране сборщика в этот момент указывается название станции (группы), машины, точки и установки для измерения. По нажатию кнопки Ввод измерение проводится автоматически. После окончания измерений сборщик готов для передачи данных в компьютер.

Передача данных в компьютер производится в том же порядке, что и загрузка маршрутных карт. Сначала в сборщике выбирается режим "Обмен данных", затем по команде из программы Разгрузить прибор меню "Маршруты" устанавливаются необходимые параметры обмена, после чего автоматически данные измерений вводятся в базы данных соответствующих ветвей дерева конфигурации. Далее необходимо только просмотреть результаты мониторинга и диагностики.

При выполнении внемаршрутных измерений вибрации все установки прибора вводятся с клавиатуры сборщика данных. Для этого выбирается меню сборщика "Измерения вне маршрута" и устанавливаются такие параметры измерений, как его номер; ширина спектра, полосовой фильтр (для спектра огибающей), количество частотных полос в приборе, усиление и количество усреднений. После этого проводятся измерения в выбранной точке, затем устанавливаются параметры других измерений, и так далее.

Сброс внемаршрутных измерений в компьютер также выпол-няется из меню сборщика "Обмен данными". Соответствующее меню программы - "Маршруты", а команда - Разгрузить прибор. После сброса все измерения можно просмотреть (команда Открыть вид), и, если необходимо, перенести в точки измерения дерева конфигурации. Для переноса необходимо выделить спектр (спектры) в списке внемаршрутных измерений, а затем, из контекстного меню в интересующей вас точке дерева выбрать команду Получить данные. По этой команде открывается список доступных точек, которые надо связать с выбранным измерением. По команде Связать в выбранной точке конфигурируется пользовательское измерение, в которое и переносится отмеченный спектр (спектры).

1.10.3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОНИТОРИНГА

Даже если для мониторинга будут использоваться те же измерения, что и для диагностики, формировать эту базу необходимо. После выполнения хотя бы одного измерения в пользовательских измерениях необходимо установить пороги, которые в дальнейшем всегда можно откорректировать. Если пороги не установлены, данный вид пользовательских измерений для мониторинга использоваться не будет. Наконец, для того, чтобы пользовательские измерения попали в маршрутные карты, необходимо установить максимальную периодичность измерений, в днях. В противном случае выполненные измерения просто будут храниться в базе данных программы DREAM, и добавлять новые измерения можно будет только проводя их вне маршрута.

Для просмотра результатов мониторинга и диагностики по машине следует выбрать любой узел этой машины на дереве и запустить команду Состояние по мониторингу плавающего меню. В соответствующем окне будут указаны узлы машины, установки для пользовательских измерений в каждом узле и обнаруженные превышения установленных пороговых значений в каждом виде измерений.

Для любых пользовательских измерений можно вывести на экран из результаты , щелкнув курсором мыши по дате и времени измерений в таблице.
 

При наличии в рассматриваемом типе пользовательских измерений превышения установленных порогов, можно вывести на экран монитора тренд этих превышений, выбрав мышью в заголовке таблицы с датами измерений название порога, а именно - опасный уровень (D), высокий уровень (H) или низкий уровень (L). В обоих экранах существует контекстное меню, позволяющее осуществлять перенос графиков, их масштабирование независимо по обеим осям, входить в режим лупы и возвращаться к первоначальному представлению.
 

1.10.4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИАГНОСТИКИ

Программное обеспечение DREAM for Windows обеспечивает автоматическое обнаружение дефектов в диагностируемых объектах с указанием наиболее вероятных видов дефектов. Для уточнения вида обнаруженного дефекта оператор может воспользоваться описанием диагностических признаков различных дефектов, приведенным в рекомендациях, выпускаемых АО ВАСТ совместно с ITE, Inc., и провести графический анализ занесенных в базу спектров.

Основные решения по автоматической идентификации дефектов узлов трения принимаются по результатам анализа спектров огибающей вибрации. Именно по спектру огибающей определяются вид дефекта и, предварительно, глубина дефекта. Анализ прямых спектров обеспечивает, в основном, повышение достоверности результатов диагностирования по спектру огибающей вибрации, а также исключает возможность пропуска предаварийных ситуаций, связанных с дефектами других узлов машины. По прямым спектрам, без использования спектров огибающей, определяются дефекты электромагнитных систем электрических машин.

Списки обнаруживаемых и идентифицируемых с разной вероятностью дефектов подшипников качения, зубчатых передач, насосов, турбин и электрических машин приведены ранее. Идентификация производится по экспериментально устанавливаемым правилам, которые отрабатывались на протяжении десятка лет на самых разных типах роторных машин. Общее число этих правил, учитываемых при автоматической идентификации дефекта, составляет несколько сотен.

Первой из операций анализа результатов диагностики является выбор точки измерения и данных измерений, по которым будет проведена диагностика. Для этого необходимо выбрать одну из точек измерения интересующей вас машины на дереве оборудования и нажать команду 

В появившемся окне "Диагностика"  выбирается интересующий вас узел машины, затем спектр (по дате и времени измерения). По умолчанию (когда включен флаг в окне "Новые") в окне "Диагностика" приводятся только новые данные измерений, по которым диагностика еще не проводилась, но, выключив отметку в окне "Новые", вы получаете доступ ко всем спектрам, имеющимся в базе данных для диагностируемого узла.
 

Выбрав режим "Подробно", по команде Диагностировать вы получите результаты детального диагноза , в котором указаны все дефекты, рекомендации по обслуживанию (ремонту) узла, если необходимо, и дата следующего измерения.

Дефекты, указываемые в окне "Детальный диагноз", по величине разбиты на три группы: слабые (I), не влияющие на ресурс узла, средние (M), указывающие на начало необратимых изменений состояния, и сильные (S), при которых вероятность отказа узла за время между измерениями вибрации дефектной машины приближается к 10%. Величина дефекта в окне определяется цветом и цифровым значением (первая колонка), которая задается либо в процентах модуляции высокочастотной вибрации, либо в единицах (децибелах) превышения средних значений уровня соответствующих составляющих вибрации. В тех же величинах задаются и пороги дефектов при конфигурировании структурного дерева.

Второе значение в строке дефектов определяет вероятность того, что обнаруженный дефект имеет указанный, а не другой тип. Вероятность же пропуска дефекта при автоматическом диагностировании весьма мала (менее пяти процентов), поэтому в окне диагноза не указывается.

В программе предусмотрена возможность получения ссылок на те признаки, по которым идентифицирован тот или иной вид дефекта. Для этого необходимо выделить интересующий вас дефект, включив отметку в его окне. По команде Спектры на экран монитора вызываются окно "Анализ" со спектрами с выделенным курсором составляющими спектра вибрации и спектра огибающей, на котором поставлен выделенный дефект. Соответствующими командами можно выбрать не только спектры последних измерений, но и ранее выполненных измерений, вошедших в группу "История", по которой строится эталонный спектр.

Заключение по результатам автоматической диагностики вызывается из окна "Детальный анализ" по команде "Заключение". В нем приводятся не только результаты диагноза, но и ссылки на обнаруженные диагностические признаки, а также предупреждение о возможных ошибках, в частности из-за отсутствия полного набора данных измерений или их несовместимости.

Заключение можно также просмотреть в основном окне программы (Конфигурация), выбрав соответствующий узел машины на структурном дереве.

1.10.5. ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СПЕКТРОВ

Для вывода спектров на экран монитора в режиме графического анализа необходимо выбрать в структурном дереве интересующий вас узел, и в контекстном меню нажать команду Анализ. В вызванном вами окне "Выберите измерения для анализа" следует выбрать вид измерения, дату измерения и, затем вывести спектр на экран.

Для графического анализа в этом окне предусмотрен ряд меню с возможностью установки и управления отдельным курсором, курсором гармонического ряда (при нажатой клавише Alt), гармонического ряда с боковыми составляющими, а также вывода частот и уровней выделенных курсором составляющих вибрации.

При двумерном анализе оператор имеет возможность выбрать любой из спектров, даты измерения которых указаны на экране, а также любую группу спектров. Для вывода на экран характерных частот вибрации узла необходимо нажать правую кнопку мыши. Oператор может вывести на экран курсор, перемещая который можно определить уровень и частоту любой составляющей спектра. После вывода курсора оператор может увеличить (уменьшить) его ширину, вывести таблицу основных частот, установить супер- и субгармоники частоты курсора, ее боковые гармоники. Все эти операции позволяют пользователю установить принадлежность линий спектра к тому или иному дефекту в соответствии с диагностическими признаками, изложенными в рекомендациях по диагностированию, выпускаемых АО ВАСТ и ITE, Inc.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Так, в состав документации системы входят паспорт (формуляр) на сборщик данных, инструкция пользователя для работы со сборщиком, и инструкция по инсталляции и работе с пакетом программ DREAM for Windows. Последняя представляет собой вторую часть настоящей инструкции.

Материалы по физическим основам мониторинга и диагностики выпускаются отдельным документом в виде рекомендации по вибрационной диагностике машин для пользователей систем мониторинга и диагностики АО ВАСТ и ITE, Inc.. Они не входят в комплект поставки системы и могут быть получены по отдельному соглашению.

Учебные материалы по работе с персональным компьютером в среде Windows 95 также не входят в комплект поставки системы, и могут быть приобретены у распространителей подобной продукции.