Информационные технологии в контроле и мониторинге энергетического оборудования

Диагностика и надежность энергооборудования ^^ 27 = ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ

УДК 669.013.002

Информационные технологии в контроле и мониторинге энергетического оборудования

В. В. Кравченко,

Донбасская государственная машиностроительная академия

Рассматриваются методы проведения технологического вибрационного контроля с применением информационных технологий. Также дано краткое описание некоторых программных и технических комплексов для реализации мониторинга. Приводится анализ особенностей построения современных систем диагностики, обзор уже существующих систем, возможностей используемых информационных технологий, методов диагностирования разных видов машин и узлов.

Ключевые слова: информационные технологии, диагностика оборудования, вибрационная диагностика.

Введение

Целью диагностики энергетического оборудования являются своевременное обнаружение и устранение неисправностей для недопущения критического развития ситуации [1]. При диагностике оборудования широко используются новые информационные технологии, основанные на сложных методах измерения и анализа сигналов. Результатом своевременно и качественно проведенных работ по диагностированию является повышение надежности составных частей машин и связанных с ними других технологических конструкций. Увеличение межремонтного пробега оборудования, своевременное устранение внезапных отказов в процессе его эксплуатации позволяют не только повысить надежность оборудования, но и сэкономить.

Методы и средства оценки технического состояния энергетического оборудования развивались постепенно, в зависимости от предъявляемых требований. Сначала использовались средства контроля различных параметров, затем мониторинга и - на последнем этапе - системы диагностики и прогноза технического состояния [2]. Контроль позволяет получить информацию о величинах параметров и зонах их допустимого отклонения. При мониторинге появляется дополнительная информация о тенденциях изменения параметров во времени, которая может быть использована для прогноза отказа оборудования.

Наиболее же сложной задачей является прогноз развития дефекта; ее решение позволяет определить остаточный ресурс или прогнозируемый интервал безаварийной работы энергетического оборудования. Используемые методы диагностирования можно разделить на две основные группы. Первую группу составляют методы тестовой диагностики, требующие формирования искусственных возмущений, воздействующих на объект диагностики. Вторую

группу составляют методы функциональной (рабочей) диагностики, используемые, в первую очередь, для машин, являющихся источником естественных возмущений в процессе их работы. Различие между этими методами состоит в том, что методы тестовой диагностики имеют известные характеристики при возмущении. Предметом мониторинга являются только те искажения, которые возникают при их передаче через объект. Применение подобных методов широко используется для диагностирования различных узлов на этапе их изготовления, а также машин и оборудования в неработающем состоянии. Методы функциональной диагностики применяются для контроля и мониторинга работающего оборудования [3].

Организационные вопросы при проведении

диагностики

Для эффективного решения вопросов диагностики есть следующие пути: оснастка служб контроля оборудованием для диагностики; создание специализированной службы. Первый способ не всегда обеспечивает необходимую эффективность, т.к. данными вопросами приходится заниматься специалистам узкой направленности. Второй путь позволяет обеспечить более эффективную работу ремонтных подразделений и, прежде всего, оборудования [4]. Достигается она за счет того, что вопросами контроля занимается специально обученный персонал, который постоянно проводит отслеживание состояния работающего и неработающего оборудования. Обеспечение эффективного функционирования технологического оборудования и прогнозирование его состояния возможны при постоянном и комплексном проведении диагностических операций.

На рис. 1 представлена схема проведения технического отслеживания состояния энергетического оборудования.

НШШШШ

= 28

Энергобезопасность и энергосбережение

Рис. 1. Технология проведения диагностики энергетического оборудования

Целью создания службы технической диагностики является обеспечение эффективного использования путем контроля его технического состояния в реальном масштабе времени. Первоочередные задачи службы технической диагностики: выбор объекта диагностирования, выбор средств диагностирования, разработка методического обеспечения процесса диагностирования, определение границ технического состояния оборудования, определение периодичности диагностирования, определение путей передачи информации о техническом состоянии [5]. К перспективным задачам могут быть отнесены расширение используемых методов и средств диагностирования, создание новых методик постановки диагнозов и прогнозов, создание и внедрение стационарных систем диагностирования, внедрение методов визуального контроля определения причин повреждений механизмов.

Необходимо постоянно проводить обучение специалистов, регулярно повышать их квалификацию, создавать специальные учебные центры.

Наиболее перспективным с точки зрения функциональных возможностей является применение вибрационных методов контроля и диагностики энергетического оборудования. В настоящее время такие методы применяются на ряде металлургических предприятий России и Украины.

Методика проведения диагностического виброконтроля

Процесс вибрационной диагностики разделяется на четыре основных этапа.

Этап 1. Сбор данных:

- температура, давление, частота вращения и т.п;

- выбор измеряемых параметров и частотного диапазона;

- определение точек измерения и способов крепления датчиков;

- измерение общих уровней вибрации.

Этап 2. Запись данных:

- занесение измеренных общих уровней вибрации в журнал вибрационного контроля данного оборудования;

- вывод данных, полученных с помощью приборов-анализаторов, в компьютерную базу данных для последующей обработки с помощью специализированного программного обеспечения.

Этап 3. Обработка данных:

- сравнение измеренных общих уровней вибрации с нормативными значениями;

- изучение формы сигнала, определение степени его стационарности и пикового значения;

- выявление основных источников вибрационной активности в спектре сигнала;

- определение участков спектра с возросшими уровнями составляющих по сравнению со спектром нормального состояния контролируемого узла;

- идентификация дефектов деталей и узлов машины.

Этап 4. Разработка мероприятий по снижению вибрации:

- принятие решения о необходимости работ по устранению дефектов и снижению вибрации до приемлемых уровней;

- анализ ошибок, допущенных при производстве ремонтных работ на контролируемом оборудовании.

Процесс проведения вибрационной диагностики можно описать при помощи технологии документирования бизнес-процессов. Диаграмма проведения вибрационного контроля представлена на рис. 2.

Развитие методов вибрационного контроля началось с анализа форм полигармонических сигналов. Реализация практических задач распознавания технического состояния оборудования потребовала измерения среднеквадратических параметров вибрации [6].

Различение неисправностей на ранней стадии развития в наибольшей степени зависит от возможностей спектрального анализа вибрации, решаемого на базе информационных технологий, программного и аппаратного обеспечения.

Программное обеспечение вибрационного

контроля

Для обработки и хранения результатов контрольного вибрационного обследования оборудования может быть предложена программа «Golden Rotor», разработанная специалистами фирмы «Ротор» (г. Лисичанск, Украина) [2].

Ввод технических характеристик составных частей оборудования и измеренных значений вибросигнала производится вручную. Оценка вибрационного состояния производится по уровню среднеквад-ратического значения виброскорости в автоматическом режиме.

деииавивши

Диагностика и надежность энергооборудования

29 =

Технологический процесс

Объем

Собранные памяти

Температура, давление, частота вращения

Запись

данных

А2

Объем Сохраненные памяти

Технические нормативы

Программный комплекс

Рекомендации по снижению вибраций

Рис. 2. Диаграмма вибрационного контроля энергетического оборудования

Программа реализует следующие функции:

- ввод и хранение технических и вибрационных характеристик части оборудования;

- автоматическое определение оценки вибрационного состояния согласно действующим стандартам;

- программная обработка данных и распечатка отчетов о вибрационном состоянии всего парка контролируемого оборудования;

- просмотр тренда наличия состояний агрегата за весь период контроля;

- мониторинг наличия проблемных узлов.

Также разработана программа «Спектрон VB»,

предназначенная для обработки сигналов и спектров вибрационной диагностики. В программе реализованы следующие возможности:

- предварительный просмотр выбранного сигнала или спектра, полученных по одному каналу или по двум синхронным, с выводом основных параметров;

- расчет пикового значения, СКЗ и пик-фактора выбранного сигнала;

- просмотр по двум каналам «сигнал-сигнал» или «сигнал+фотоотметчик»;

- просмотр спектра в октавном масштабе;

- автоматическое обнаружение и выделение в спектре оборотной частоты и основных информативных частот;

- расчет и представление в виде таблицы уровней заданного числа гармоник от текущего положения курсора, расчет их уровня и вклада в общий уровень мощности спектра и ряд других функций.

Измерительная и анализирующая аппаратура

Составной частью информационной технологии на базе любого из методов обработки сигналов являются соответствующие средства измерения, анализа и передачи информации.

В качестве примера рассмотрим контрольно-измерительную аппаратуру модельного ряда «Вибробит» (рис. 3), разработанную специалистами ООО НПП «Вибробит» (г. Ростов-на-Дону, Россия) [7]. Она контролирует и измеряет среднеквадрати-ческое значение виброскорости по ГОСТ 25364-97, относительное виброперемещение вращающихся валов, относительное смещение вращающихся валов, наклоны деталей, узлов, конструкций, число оборотов ротора; измеряет параметры и преобразует их в унифицированные сигналы постоянного тока, сравнивает параметры с заданными уровнями и сигнализирует их превышения, формирует сигналы защитного отключения оборудования.

Станция анализа и диагностики

Рабочая станция операторов объекта 1

Рабочая станция операторо объекта 2

Рабочая станция

Оптоволоконная сеть Ethernet 100/1000 Mbit/s

Контроллеры VME с модуля Объект 1 J Объект

щ

î Î

Сервер SCADA Citect Промышленный компьютер с RAID контроллером НЖМД для архивирования данных в реальном масштабе времени

Локальная сеть Ethernet 10 Mbit/s

(возможно соединение с оптоволоконной сетью) ли ввода и обработки информации

Объект Объект N^

щ ЙЙ

Входные электрические сигналы вибрационных и технологических параметров

Рис. 3. Структурная схема комплекса «Вибробит 100»

Аппаратура представляет собой комплект сборочных единиц, выполняющих различные функции, и позволяет собирать разные по состоянию, объему и назначению системы контроля.

иМвиии

= 30

Энергобезопасность и энергосбережение

Выводы

Безусловно, требуется постоянное совершенствование новых технологий, методов, программ и аппаратуры по диагностированию оборудования, в том числе и вибрационному. Опыт эксплуатации подобных вибрационных систем диагностики в странах СНГ подтвердил их высокую эффективность. К наиболее перспективным методам диагностирования

следует отнести быстроразвивающиеся методы диагностирования и прогнозирования технического состояния узлов машин по одноразовым измерениям вибрации или шума. Они могут эффективно использоваться не только переносными диагностическими системами, но и системами мониторинга с ограниченным числом стационарно установленных датчиков вибрации и шума.

Объявление

Со второго полугодия 2010 года приложение к журналу «Энергобезопасность и энергосбережение» включено в подписной каталог агентства Роспечать «Газеты. Журналы».

Индекс - 37223.

Название - «Информационные материалы по проектированию, монтажу, наладке и эксплуатации электроустановок».

Литература

1. Сушко А. Е., Демин М. А. Вибродиагностика в системах технического обслуживания по фактическому состоянию оборудования металлургических производств.- Донецк // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. - 2005.- Май. - С. 6-9.

2. Шрамков С. А., Поспелов С. И. Программное обеспечение для обработки данных, полученных при контрольном и диагностическом вибрационном обследовании.- Донецк // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. - 2005. - Май. - С. 36-39.

3. Баркова Н. А. Современное состояние виброакустической диагностики машин [Электронный ресурс]. Код доступа: www.vibrotek.com/russian/bio/nab.htm.

4. Организация технического обслуживания металлургического оборудования / Седуш В. Я,. Сопилкин Г. В, Вдовин В. З. и др. - Киев: Техника, 1986. - 124 с.

5. Сидоров В. А., Цыба С. А. Роль службы технического диагностирования в работе ремонтных служб металлургических предприятий.- Донецк // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. - 2005. -Июль. - С. 19-22.

6. Сидоров В. А., Куватов А. В., Куришева Е. П. Анализ временных реализаций вибрационного сигнала.-Донецк // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. - 2005.- Июль. - С. 10-14.

7. Добряков А. Г., Панасенко Г. Г., Зайцев А. А. Аппаратура контроля, мониторинга и диагнгостики турбо-генараторов.- Донецк // Вибрация машин. Измерение, снижение, защита. - 2005. - Май. - С. 40-43.

деииавииии