Системы мониторинга машин, т.е. наблюдения за их техническим состоянием - наиболее эффективное средство снижения затрат при переходе на техническое обслуживание машин и оборудования по их фактическому состоянию. При этом экономия в среднем по статистическим данным развитых стран мира составляет около трети затрат на ремонт и обслуживание. И это без учета такого важного фактора, как снижение вероятности крупных аварий с тяжелыми последствиями для окружающей среды.
Все это данные прошлых лет. Новое поколение систем мониторинга с активным подключением диагностики дает более высокие результаты. Во-первых, из-за снижения стоимости этих систем, использующих компьютерную технику с высокой степенью интеграции. Во-вторых, из-за все возрастающих возможностей компьютерной диагностики машин и оборудования. Основная информация о возможностях систем мониторинга и диагностики нового поколения изложена ниже.

Современная система мониторинга и диагностики включает в себя четыре составные части:

• средства измерения и анализа сигналов,
• средства мониторинга,
• средства диагностики,
• средства технического обслуживания.

Такая система поставляется, как правило, не заводом-изготовителем машин и оборудования, а специализированной фирмой, владеющей методиками мониторинга и диагностики и выпускающей под эти методики необходимые технические средства. Заводы-изготовители наиболее ответственных машин при их создании могут или кооперироваться с подобными фирмами, выполняя их требования по монтажу средств измерения, или комплектовать машины простыми средствами аварийной защиты (средствами защитного мониторинга), чаще всего объединенными в одну систему со средствами автоматического управления.
Используемые специализированными фирмами методики часто содержат различного вида ноу-хау, поэтому выбор системы мониторинга обычно начинается с оценки их возможностей по следующим показателям:

• полнота обнаружения нештатных ситуаций,
• минимальное время от обнаружения дефекта до аварийной ситуации,
• вероятность ошибок при принятии ответственных решений,
• объемы и сложность измерений и средств для их проведения.

Но не менее важными вопросами, часто выпадающими из поля зрения, являются особенности перехода от обнаружения нештатной ситуации к определению ее вида и степени опасности, т.е. перехода от мониторинга к диагностике. Поскольку на практике каждая современная система мониторинга имеет элементы систем диагностики, именно эти показатели становятся определяющими.
Специфика используемых в настоящее время методик мониторинга и диагностики машин во многом обусловлена историей их развития, что отразилось и на структуре выпускаемых систем. Наиболее фундаментальные исследования по разработке таких методик и систем многие годы проводились в двух областях техники, а именно, в авиации и на флоте, в основном, ведущими странами - США и СССР. В авиации основное внимание уделялось разработке систем защитного мониторинга, предотвращающих развитие аварийной ситуации. На флоте глубоко исследовались вопросы создания систем диагностики и долгосрочного прогноза, причем в силу остроты стоящих там проблем снижения вибрации и шума, основной акцент делался на разработку систем виброакустической диагностики.
Если в авиации пути развития методов и средств диагностики в обеих странах были похожи, то на флоте они принципиально отличались. Специалисты США, имея преимущества в возможностях технических средств измерения, шли по пути создания стационарных систем диагностики, увеличивая объем получаемой информации за счет количества измерений. Специалисты СССР шли по пути создания переносных систем с ограниченным количеством измерений. При этом увеличение объема информации осуществлялось за счет усложнения методов обработки сигнала.

В начале 90-х годов специалисты России, работающие в ВАСТ, перешли от исследований в области диагностики машин к созданию специализированных конверсионных технологий диагностики отдельных узлов, делая основной акцент на автоматизацию диагностирования, что позволило использовать такие системы операторам без специальной подготовки. Эти технологии были признаны ведущими специалистами США, по мнению журнала Sound and Vibration за январь 1997, том 31, №1, лучшими из известных разработок в этой области. Но, как оказалось, технические средства измерений, выпускаемые ведущими фирмами мира, как правило, не могут обеспечить те виды измерений, которые необходимы для этих технологий. Это обусловлено тем, что системы мониторинга этих фирм создавались в расчете на их обслуживание только экспертами, проходящими периодическую переподготовку на фирме-производителе систем мониторинга, и при постоянной поддержке специалистами этой фирмы.
Для объединения всех преимуществ методов и технических средств мониторинга, разработанных ведущими специалистами Америки и Европы, с методами детальной диагностики машин и их узлов и системами автоматизации диагностирования, разработанными специалистами ВАСТ в рамках Российских конверсионных программ, было принято решение о совместной разработке нового поколения методов и средств мониторинга и диагностики.
Около трех лет было затрачено на разработку нового поколения систем мониторинга и диагностики специалистами ВАСТ, Россия и VibroTek Inc., США. В эти системы были заложены все технические решения, позволяющие объединить лучшие свойства существующих методов мониторинга и диагностики для стационарных и переносных систем, знания экспертов и возможности автоматизации процессов постановки диагноза и прогноза. Новое поколение систем мониторинга и диагностики создано на базе современной микроэлектроники с большой степенью интеграции. Использованы и последние достижения в области программирования. Все это позволило создать максимально эффективные системы мониторинга и диагностики не только с лучшими на настоящее время техническими показателями, но и с минимальной стоимостью.
К основным свойствам наиболее известной переносной системы мониторинга и диагностики роторных машин по их вибрации, определяющим ее преимущества по сравнению с имеющимися на рынке России аналогами относятся:

• Полнота решений задач мониторинга и диагностики по вибрации без встраивания датчиков в машину и без измерения других видов сигналов.
• Обнаружение и идентификация основных потенциально опасных дефектов на ранней стадии их развития, за исключением старения изоляции обмоток электрических машин.
• Минимальное суммарное время на мониторинг и диагностику, включая операции измерения, анализа и постановки диагноза.
• Автоматическое выполнение операций мониторинга и постановки диагноза и прогноза. Возможность разделения как операций, так и результатов мониторинга и диагностики.
• Модульное построение, позволяющее при необходимости наращивать систему. Возможность использования переносной системы в режиме стационарной.
• Возможности эксплуатации системы оператором без специальной подготовки, получения достоверных результатов с первого дня работы и ее автоматической адаптации по мере накопления базы данных.
• Поддержка пользователя на территории России по существующим линиям связи.
• Минимальные затраты на приобретение системы и ее эксплуатацию, не превышающие одного процента от стоимости диагностируемых машин при полной загрузке системы.

Перечисленные свойства не исключают возможности выполнения многих известных операций мониторинга, не упомянутых выше. Так, имеется возможность мониторинга по другим видам сигнала или использования уже имеющихся датчиков, встроенных в машину. Диагностика состояния изоляции может выполняться другими известными способами и средствами, а полученные результаты могут вноситься в программу предлагаемой системы мониторинга. Система может использоваться не только операторами без специальной диагностической подготовки, но и экспертами высокой квалификации для измерений и анализа сигналов, а также как универсальный инструмент для выполнения предварительных операций диагностирования.Выше были приведены свойства, определяющие основные преимущества системы в целом. Но каждая из составных частей системы имеет свои особенности и преимущества, основные из которых перечислены ниже.

Средства измерения и анализа сигналов выполняются в двух видах, а именно, в виде отдельного прибора, сборщика данных - анализатора СД-11, или в виде плат для персонального компьютера. Их общая особенность - расширенные возможности анализа высокочастотных составляющих вибрации, так как именно свойства высокочастотной вибрации дают максимальную диагностическую информацию о состоянии контролируемого узла.

Особенностью сборщика данных СД-11 является также его модульное построение с выносным устройством согласования с датчиками, что позволяет подсоединять к нему одновременно до 16 датчиков разных физических величин, переводя сборщик данных при необходимости в режим стационарной системы мониторинга.

Использование микроэлектроники с высокой степенью интеграции позволяет значительно снизить стоимость средств измерения и анализа. При стоимости зарубежных аналогов от 10 до 20 тыс. долларов США, цена СД-11 в зависимости от комплектации составляет 4 - 5 тыс. долларов, а плат для персонального компьютера - от 1,5 до 2,0 тыс. долларов.
Средства мониторинга, дополняющие средства измерения, представляют собой компьютер с программным обеспечением для мониторинга. В последнем учтены все последние достижения мониторинга как в обнаружении изменений вибрационного состояния, так и в анализе тенденций их развития, т.е. трендов. Современные формы представления результатов обеспечивает пакет программ мониторинга - DREAM for Windows, выполненный в оболочке Windows -95. При стоимости зарубежных аналогов в 10 - 20 тыс. долларов, цена пакета программ для мониторинга производства ВАСТ и VibroTek Inc. на Российском рынке составляет 3,5 тыс. долларов.

Средства диагностики представляют собой программное обеспечение для обнаружения, идентификации и прогноза развития дефектов в каждом контролируемом узле машины. Это программное обеспечение предназначено заменить экспертов высокой квалификации, которые обслуживают практически все системы мониторинга, поставляемые ведущими фирмами многих стран мира.
Полных аналогов предлагаемого программного обеспечения не существует, а от наиболее близких по постановке задачи аналогов его отличает четыре основных свойства, а именно:

• обнаружение и идентификация всех дефектов на ранней стадии их развития,
• высокая (выше 90%) достоверность диагноза и прогноза,
• полная автоматизация процесса постановки диагноза и прогноза,
• отсутствие необходимости проведения длительных работ по предварительному обучению системы.

Эти свойства делают подобную систему практически незаменимой для России, где нет достаточного количества высококвалифицированных экспертов и нет широко поставленной системы их подготовки. Стоимость программного обеспечения для диагностики производства ВАСТ и VibroTek Inc. составляет от 5 до 10 тыс. долларов, что даже ниже стоимости уступающих по возможностям аналогов.
Из составных частей систем мониторинга и диагностики обособленно стоят средства технического обслуживания. Это обусловлено тем, что каждый производитель машин предлагает свои технологии обслуживания, а каждый пользователь адаптирует их под свои возможности. Но есть одна общая для всех роторных машин часть технического обслуживания - балансировка роторов, без которой невозможно организовать эффективный переход на обслуживание и ремонт машин по их фактическому состоянию. И эта операция практически всегда становится составной частью систем мониторинга и диагностики, поэтому и средства для балансировки роторов на месте эксплуатации машин часто разрабатываются и поставляются производителями систем мониторинга.
Средства балансировки нового поколения, производимые ВАСТ, используют уже рассмотренные средства измерения и анализа сигналов вибрации. Составной частью этих средств является программное обеспечение для балансировки. Оно имеет три уровня. Программное обеспечение нижнего уровня, в основном, повторяет возможности аналогов, но его стоимость составляет всего 500 долларов, т.е. в 4 - 5 раз ниже стоимости аналогов. Программное обеспечение второго уровня, в отличие от аналогов, включает в себя большое число сервисных функций и, кроме того, оптимизирует сам процесс балансировки, в том числе, за счет автоматического обнаружения ошибок измерений и ввода данных. Стоимость программ этого уровня составляет 2 - 2,5 тыс. долларов. Программное обеспечение, высшего уровня, в отличие от аналогов, дополнительно обеспечивает автоматическое решение вопросов диагностики ротора, опор и соединительных муфт, дефекты которых ограничивают возможности балансировки. Стоимость такого пакета программ еще выше и составляет 4 тыс. долларов.

Приведенный краткий анализ преимуществ и особенностей нового поколения систем мониторинга и диагностики, разработанных ВАСТ совместно с VibroTek Inc., дает возможность оценить произошедший за последний год качественный скачок в создании подобных систем. Эти системы уже производятся в России и начато их производство в Канаде и США. В настоящее время они успешно эксплуатируются на железнодорожном транспорте, в металлургической и других отраслях промышленности. За счет замены старого поколения систем ВАСТ на новое предполагается значительный рост количества и эффективности систем мониторинга и диагностики в таких отраслях промышленности как бумагоделательная, нефтехимическая, энергетика и другие. В настоящее время заканчивается работа по адаптации методик диагностирования авиационных двигателей, широко используемых, например, в газовой промышленности.
Более подробно с характеристиками предлагаемых систем нового поколения можно ознакомиться в рекламных и технических материалах, выпускаемых BАСТ.

Вернуться на статьи, публикации, описания.