Ассоциация ВАСТ,
Россия, 198207, C-Петербург, пр. Стачек, д. 140
Значительное сокращение затрат на эксплуатацию промышленного оборудования дает его перевод на обслуживание и ремонт по фактическому состоянию. Для этого необходимо точно знать состояние оборудования и прогнозировать его на время, необходимое на подготовку к ремонту.
Задача диагностики и прогноза состояния для каждого вида оборудования решается по-своему и с разной глубиной. Для вращающегося оборудования (машин) в последние годы наиболее успешно она решается с использованием сигналов вибрации в типовых режимах работы машины. Но из множества предлагаемых на мировом рынке методов и средств вибрационного мониторинга и диагностики только малая часть дает желаемые результаты.
Анализ существующих систем мониторинга и диагностики с использованием средств измерения вибрации позволяет разделить их на три основные группы:
Системы аварийной защиты предназначены для автоматического выключения оборудования на начальном этапе развития аварийной ситуации. Их использование позволяет минимизировать последствия аварии и объем восстановительных работ. Обычно они включают в себя несколько параллельных каналов контроля температуры, тока (напряжения), мощности (КПД), вибрации и других. Системы аварийной защиты являются неотъемлемой частью систем управления сложным оборудованием и поставляются производителем оборудования.
Назначением систем предупредительного мониторинга является постоянный контроль различных параметров оборудования и наблюдение за их изменениями. Вибрационный мониторинг машины в соответствии с действующих в России стандартом ГОСТ ИСО 10816, части1-4, предполагает разделение измеряемых параметров вибрации на три зоны -допустимой, повышенной и опасной, не связывая их напрямую с состоянием оборудования. Поскольку контроль вибрации из-за ее возможных быстрых изменений должен быть постоянным, он реализуется с помощью многоканальных стационарно устанавливаемых систем мониторинга, в которых, кроме вибрационных, могут быть каналы измерения других физических процессов.
Высокая стоимость многоканальных систем предупредительного мониторинга компенсируется тем, что предупреждение о появлении предаварийной ситуации может быть получено за несколько часов или даже дней до возможной аварии. Для того, чтобы установить связь результатов мониторинга с реальным техническим состоянием оборудования и, тем самым, снизить число ложных тревог, часть из систем дополняется экспертными методиками и программами. Последние помогают специально подготовленным операторам провести анализ имеющихся данных, а, при необходимости, провести ряд дополнительных измерений для того, чтобы оценить возможные причины зафиксированных системой мониторинга опасных изменений вибрационного или другого состояния оборудования.
К сожалению, к предупредительным системам мониторинга в последнее время стали относить и переносные измерительные приборы, которые не обеспечивают непрерывного контроля параметров и могут пропустить их быстрые изменения, часто происходящие из-за лавинообразных процессов развития дефектов.
Современные системы диагностики, используемые для перехода на обслуживание и ремонт оборудования (машин) по фактическому состоянию строятся по другому принципу. Так, в системах вибрационной диагностики используются индивидуальные алгоритмы для обнаружения каждого вида дефекта на начальной стадии его развития (превентивная диагностика). Иногда приходится использовать и дополнительные технические средства измерения и анализа вибрации или выбирать оптимальные точки контроля для поиска каждого из зарождающихся дефектов. Как правило, эти дефекты появляются сразу после изготовления (сборки) машины или в первой половине ее жизненного цикла, однако, не для всех видов зарождающихся дефектов находятся столь чувствительные алгоритмы обнаружения, и тогда дефекты объединяются в группы с близкими диагностическими признаками. Реализация таких алгоритмов в объединенных системах мониторинга и диагностики позволяет значительно увеличить интервалы между мониторинговыми измерениями и перейти от стационарных к переносным системам значительно меньшей стоимости и более высокой производительности. Именно такие системы в последние годы получают наибольшее распространение.
Чем же можно характеризовать лучшие из этих систем? Во-первых, возможностями превентивной диагностики. Как правило, превентивная диагностика машин производится по высокочастотной вибрации ее узлов. Дело в том, что развивающиеся дефекты не могут быть источником значительных колебательных сил, достаточных для возбуждения вибрации всей машины на низких или средних частотах. Таких сил хватает лишь для возбуждения локальной высокочастотной вибрации в зоне дефекта. Отсюда следует и возможность локализации места (узла), где зарождается дефект.
Количество исследованных и широко применяемых физических методов обнаружения зарождающихся дефектов очень ограничено. Во-первых, это метод, получивший название "метод ударных импульсов", запатентованный шведскими специалистами в 1964 году. Во-вторых, это метод анализа колебаний мощности высокочастотной вибрации, предложенный специалистами судостроительной промышленности России в середине семидесятых годов, и получивший название "метод огибающей". Именно эти специалисты предложили в начале восьмидесятых годов и третий метод обнаружения зарождающихся дефектов в электромагнитных системах электрических машин по пульсирующим моментам, и именно эти специалисты организовали в начале девяностых годов фирму, ставшую фундаментом Ассоциации предприятий ВАСТ. Последующие разработки ведущих фирм мира в области превентивной диагностики были направлены на оптимизацию имеющихся алгоритмов превентивной диагностики, развитие технических средств и создание искусственного интеллекта, но новые эффективные методы превентивной вибрационной диагностики до сих пор еще не найдены.
Основными достижениями вибрационной диагностики машин в девяностые годы стали, во-первых, компьютеризация технических средств измерения и анализа вибрации, а, во-вторых, -разработка искусственного интеллекта, заменяющего в системах диагностики высококвалифицированного эксперта. В первом вопросе несомненными лидерами стали фирмы США, однако, в последние годы и специалисты России, получившие доступ к современной элементной базе, стали создавать качественные приборы с широкими возможностями. Во втором вопросе в начале девяностых годов в лидеры вышли специалисты ВАСТа, которые первыми создали программы для автоматической диагностики и прогноза состояния подшипников качения по вибрации. В середине девяностых годов были объединены усилия специалистов ВАСТа с одной из фирм США, которые совместно разработали программы автоматической диагностики нескольких типов узлов для переносных и стационарных систем мониторинга и диагностики роторных машин (пакет программ DREAM) В 2001 году выйдет уже третья версия этого пакета, который по глубине диагноза и прогноза, а также по достоверности получаемых результатов значительно опережает своих конкурентов. Лишь в одном-двух случаях из ста диагноз и прогноз, автоматически определяемый программой DREAM, оказывается менее точным, чем его дают ведущие эксперты. В то же время скорость постановки диагноза и прогноза программой DREAM во много раз превышает скорость работы любого эксперта, и составляет для машины с двумя опорами вращения величину порядка одной-двух минут.
По каким же критериям следует выбирать оптимальную систему мониторинга и диагностики для перехода на ремонт машины по фактическому состоянию? Ниже приведены основные из этих критериев:
Что касается последнего вопроса, то в программном обеспечении DREAM for Windows предусмотрена возможность автоматического формирования файлов с необходимой для эксперта информацией. Эти файлы пользователь может направить в группу поддержки ВАСТ по электронной почте или Интернету и получить ответ в кратчайшие сроки.