Система и способ диагностики машин
SYSTEM AND METHOD OF DIAGNOSING MACHINES

Изобретение относится к области вибрационной диагностики объектов и может быть использовано для оценки технического состояния машин и механизмов.
Известно устройство для крепления вибропреобразователя (RU 2138793 C1), показанное на фигуре 1, в котором несущее основание 1 выполнено в виде Т-образного кронштейна, продольная полка 2 которого имеет сквозное отверстие, одетое на ступенчатый ввертный элемент 3 диагностируемого узла, а поперечная полка 4 снабжена опорной плоскостью под вибропреобразователь 5 и отверстиями для его крепления. Недостатками этого устройства является то, что оно использует для крепления элементы диагностируемого узла, то есть предполагает вмешательство в его конструкцию. Другим недостатком является то, что данное устройство не может быть универсальным, так как его конструкция зависит от геометрических параметров диагностируемого узла, таких как диаметр крепежных деталей, наличие цековок и т.п. Еще одним недостатком устройства является сравнительно низкая жесткость конструкции, обусловленная значительной величиной продольной полки кронштейна, что приводит к возникновению резонансов, сужающих частотный диапазон установленного вибропреобразователя.
Известен способ установки датчика или датчикодержателя с помощью клея (см., например, ГОСТ Р ИСО 5348-99, Механическое крепление акселерометров). Одним из недостатков этого способа является сложность его реализации, обусловленная необходимостью фиксации приклеиваемого датчикодержателя на время отверждения клея.
Известны система и способ диагностики машин (US 6499349 В1), принятые за прототип, где в состав системы входят: площадка для измерения, устанавливаемая на машину, состоящая из соединительного крепления, носителя данных и коммуникационного интерфейса, и виброанализатор, состоящий из микропроцессора, запоминающего устройства, дисплея, датчика, аналого-цифрового преобразователя и коммуникационного интерфейса, позволяющего двунаправленную передачу данных коммуникационному интерфейсу площадки для измерения, а способ, реализуемый с помощью этой системы включает получение значения состояния путем измерений в месте площадки для измерения; получение эталонного значения, указывающего на состояние машины в точке измерения в более ранний момент времени, из носителя данных, расположенного в непосредственной близости от точки измерения; получение относительного значения на основе эталонного и текущего значений состояния.
Недостатком данной системы является то, что в ней предусмотрено хранение только одного предыдущего значения состояния, что снижает достоверность диагностирования. Другим недостатком является то, что предыдущее значение состояния не всегда доступно для анализа, так как хранится в запоминающем устройстве, расположенном в непосредственной близости от площадки для измерения. Еще одним недостатком является сложность устройства, вызванная необходимостью обеспечить не только чтение, но и запись в запоминающее устройство площадки для измерения.
Целью предлагаемого изобретения является создание системы и способа диагностики машин, обладающих простотой, производительностью и достоверностью диагностики широкого ряда машин, применяемых на современных производствах.
Поставленная цель в системе и способе диагностики машин, где в состав системы входят: площадка для измерения, устанавливаемая на машину, состоящая из соединительного крепления, носителя данных и коммуникационного интерфейса, и виброанализатор, состоящий из микропроцессора, запоминающего устройства, дисплея, датчика, аналого-цифрового преобразователя и коммуникационного интерфейса, достигается тем, что площадка для измерений оснащена магнитом, который удерживает площадку на машине во время отверждения клея при ее приклеивании.
Поставленная цель достигается также тем, что площадка для измерений выполнена в форме цилиндра с диаметром, сопоставимым с диаметром датчика и высотой существенно меньше ее диаметра.
Поставленная цель достигается также тем, что носитель данных и коммуникационный интерфейс площадки для измерений выполнены в виде RFID-метки, при этом коммуникационный интерфейс является однонаправленным и предназначен только для считывания уникального идентификатора RFID-метки.
Поставленная цель достигается также тем, что идентификатор RFID-метки, расположенной в площадке для измерений, используют как идентификатор точки измерения, при этом другие данные, относящиеся к точке измерения, включая результаты предыдущих измерений, хранят в запоминающем устройстве виброанализатора, и используют их для диагностики и прогнозирования состояния машины.
Анализ отличительных признаков предложенной системы показал, что:
- оснащение площадки для измерений магнитом упрощает процедуру ее приклеивания за счет отсутствия необходимости дополнительно фиксировать площадку на время отверждения клея, а клеевой способ крепления позволяет обходиться без вмешательства в конструкцию машин;
- выполнение площадки для измерений в форме цилиндра с диаметром, сопоставимым с диаметром датчика и высотой существенно меньше диаметра обеспечивает ее высокую жесткость и небольшую массу, что приводит к отсутствию резонансов в рабочем диапазоне частот, а небольшие размеры площадки позволяют устанавливать ее на различные типы машин в широком диапазоне размерно-мощностных групп, применяемых на современных производствах;
- выполнение носителя данных и коммуникационного интерфейса площадки для измерений в виде RFID-метки, коммуникационный интерфейс которой является однонаправленным и предназначен только для считывания уникального идентификатора RFID-метки, позволяет снизить сложность и стоимость площадки для измерений и повысить ее надежность;
- использование уникального идентификатора RFID-метки, расположенной в площадке для измерений, в качестве идентификатора точки измерения обеспечивает автоматическую идентификацию точки измерения, а, следовательно, производительность и достоверность диагностики за счет исключения человеческого фактора, при этом хранение других данных о точке измерения, включая результаты предыдущих измерений, в запоминающем устройстве виброанализатора, делает их доступными для анализа в любое время.
Сочетание описанных выше отличительных признаков дает синергетический эффект, заключающийся в обеспечении простоты и универсальности применения без вмешательства в конструкцию машины при одновременном достижении низкой стоимости, высокой надежности, а также повышения производительности и достоверности диагностики, включая возможность углубленного анализа результатов измерений в удалении от объекта диагностики, например, в лабораторных условиях.
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами 2-5.
На фигуре 2 показана структурная схема системы. Здесь 6 - площадка для измерений, содержащая соединительное крепление 7 и RFID-метку 8, 9 - виброанализатор, включающий АЦП, коммуникационный интерфейс, микроконтроллер, запоминающее устройство и дисплей, 10 - датчик виброанализатора.
На фигуре 3 показана диагностируемая машина 11 с закрепленной на ней площадкой 6, на которую установлен датчик 10 виброанализатора 9.
На фигуре 4 показан внешний вид площадки для измерений, где 12 - резьбовое отверстие для установки датчика, расположенное на соединительном креплении 7, 13 - держатель из эластичного материала, в который залита RFID-метка 8, содержащая уникальный идентификатор площадки для измерения.
На фигуре 5 показана в разрезе площадка для измерений 6, установленная на машину 11, где 14 - магнит, установленный в полость соединительного крепления 7, которое в свою очередь крепится своей нижней плоскостью 15 к поверхности машины 11 с помощью клея, при этом магнит 14 удерживает соединительное крепление 7 во время отверждения клея.
Система работает следующим образом.
На машины, подлежащие диагностированию, устанавливают площадки для измерения с помощью клея, при этом магниты 14, установленные в полость соединительного крепления 7, удерживают площадку на машине 11 во время отверждения клея, в результате чего отпадает необходимость в каких-либо фиксирующих технологических устройствах для приклеивания площадок и упрощается процедура приклеивания.
После установки площадок проводят процедуру измерения, для чего выполняют следующие действия:
1. На виброанализаторе переходят в режим выбора точки измерения.
2. Устанавливают датчик виброанализатора с помощью шпильки на площадку для измерений.
3. Подносят виброанализатор к площадке для измерений, при этом происходит автоматическая идентификация точки измерения путем считывания уникального идентификатора RFID-метки, расположенной в площадке для измерений, а на дисплее виброанализатора отображаются данные, соответствующие точке измерения.
4. Производят измерение в выбранной точке нажатием кнопки на виброанализаторе, после чего виброанализатор сохраняет результаты измерения в запоминающем устройстве и отображает их на дисплее, при этом определяют техническое состояние машины на текущий момент и прогнозируют техническое состояние машины на основе информации о результатах текущих и предыдущих измерений.
5. Снимают датчик виброанализатора с площадки для измерений.
6. Повторяют пункты 1-5 для других точек измерения.

Данное изобретение реализовано в системе Compacs-micro на базе виброанализатора 8710. Опыт эксплуатации данной системы на ряде опасных производственных объектов АО «ГАЗПРОМНЕФТЬ-ОНПЗ» показал ее высокую эффективность.