7 (812) 33-33-121

Системы вибрационного контроля и диагностики

Практически любое промышленное предприятие имеет парк критически важного вращающегося оборудования, отказы в работе которого оказывают значительное влияние на общую эффективность производства. Чем критичнее  влияние установки на технологический процесс и чем серьезнее могут быть последствия аварии, тем точнее должны быть методы оценки фактического состояния ее ключевых узлов и механизмов. Одним из наиболее эффективных методов контроля технического состояния роторного оборудования является мониторинг и анализ параметров вибрации.

Эффективность методов вибрационного контроля и диагностики обусловлена, прежде всего, их высокой информационной емкостью, ведь даже малейшие неисправности роторного оборудования приводят к изменению вибрационных свойств.

Выполняя мониторинг и анализ параметров вибрации, можно выявить дефект на этапе зарождения и спрогнозировать наступление критических изменений, когда оборудование должно быть выведено в ремонт. Это дает возможность заранее планировать выполнение ремонтных мероприятий, увеличить время непрерывной работы, сократить время восстановления работоспособности, повысить показатели технической готовности, использования и загрузки оборудования.

«Сумма технологий» выполняет полный цикл работ по созданию, развитию и сопровождению систем вибрационного контроля, защиты и вибродиагностики. При их реализации мы используем оборудование и программное обеспечение мировых лидеров в области промышленной автоматизации. Внедряемые нами системы производят весь спектр необходимых измерений,  обеспечивают эффективный сбор, анализ и обмен данными о техническом состоянии оборудования между различными подразделениями и информационными системами.

Системы вибрационного контроля и защиты роторного оборудования позволяют регистрировать и отслеживать изменение состояния оборудования в режиме реального времени.

Мониторинг вибрации может быть реализован двумя разным способами: периодическими виброобследованиями с использованием переносного оборудования или непрерывным сбором и обработкой данных с использованием стационарных автоматизированных систем вибромониторинга. Для определения состояния небольших установок, выполняющих некритичные функции, наиболее целесообразным является первый вариант.

Для дорогостоящих уникальных объектов или ответственного оборудования рекомендуется использовать стационарные системы, поскольку они позволяют выявлять изменения технического состояния агрегата в режиме реального времени.

Реализация функции противоаварийной защиты дает возможность по достижении пороговых значений переводить оборудование в безопасный режим работы.

Важной опцией систем вибрационного контроля является диагностирование дефектов роторного оборудования. Для реализации этой функции требуется дополнительное программное обеспечение, позволяющее проводить более глубокий анализ вибрационных параметров.

Диагностирование дефектов роторного оборудования строится на спектральном анализе вибрационных сигналов, реже – с использованием вейвлет преобразований, кепстров и т.п. Для диагностирования дефектов на ранней стадии развития используются методики анализа сигналов вибрации в области высоких частот и их спектрального состава. При этом подавляют влияние низкочастотных составляющих, например, оборотной гармоники, для выделения слабых гармоник зарождающихся дефектов.

При возникновении дефекта возникает задача его быстрой и точной локализации, определение причин и формирования прогнозов развития. Эта задача решается с использованием средств и методов вибрационной диагностики.

Стационарные системы с функцией вибрационной диагностики традиционно включают в себя датчики измерения вибрации (нижний уровень), измерительные и коммуникационные модули (средний уровень), сервера сбора и обработки данных и АРМ специалистов (верхний уровень).

Контрольно-измерительное оборудование для систем вибрационного контроля подбирается с учетом конструкции, мощности, частоты вращения и других специфических характеристик агрегата. Основным источником первичных данных для системы являются датчики абсолютной и относительной вибрации. Для получения более полной картины о состоянии эксплуатируемого оборудования в системах мониторинга могут быть использованы средства измерения температуры, тока, напряжения, давления и других параметров.

Средний уровень системы вибрационного мониторинга составляют станции сбора и обработки сигналов, осуществляющие обработку в режиме реального времени всех необходимых для оценки текущего состояния оборудования параметров, обеспечивающие своевременное формирование сигналов тревог, блокировок и защит и их передачу в системы автоматизированного управления и противоаварийной защиты.

Верхний уровень организуется на базе специализированного программного обеспечения для выполнения следующих задач:

  • непрерывный сбор и обработка данных по параметрам вибрации;
  • выгрузка и обработка данных с переносных виброанализаторов;
  • выполнение вычисляемых измерений (измерения, получаемые после статистической, логической и математической обработки одного или нескольких измерений);
  • отображение трендов измеряемых и вычисляемых параметров, спектров, частотных трендов, волн, спектральных карт, полярных графиков и орбит;
  • формирование тревожных сообщений при превышении значений контролируемых параметров предупредительного и аварийного уровней;
  • формирование отчетов на основе полученных данных;
  • архивирование и хранение значений технологических параметров и состояния оборудования в базе данных;
  • просмотр истории технологических сообщений за требуемый период времени.

Информация с диагностической станции может быть использована другими системами и специалистами для оптимизации межремонтных интервалов и учета фактического состояния оборудования и его отдельных узлов при планировании ремонтов.

Компания «Сумма технологий» разработала технологию базового диагностирования дефектов роторного оборудования, реализованного на «среднем» уровне.

Затраты на организацию рабочего места специалиста по вибрационной диагностике для некоторых объектов и предприятий по стоимости могут быть соизмеримы, а в ряде случаев и превышать общую стоимостью датчиков и измерительного оборудования. Для небольших объектов специалисты компании «Сумма технологий» разработали технологию базового диагностирования дефектов роторного оборудования, реализованного на «среднем» уровне. Благодаря этому обеспечивается:

  • уменьшение функционала «верхнего уровня» или отказ от него вообще;
  • снижение затрат на оборудование без потери качества диагностики дефектов;
  • реализация дополнительных функций системы.

В данном решении осуществлён перенос базового диагностического аппарата из «верхнего» уровня в «средний» с использованием стандартных средств автоматизации. Реализация функции базового диагностирования позволяет идентифицировать и локализовать такие наиболее распространённые дефекты, как:

  • дисбаланс;
  • несоосность;
  • изгиб ротора;
  • задевание ротора;
  • дефекты рабочих колёс; 
  • потеря/ослабление механического крепления;
  • дефекты подшипников качения/скольжения;
  • дефекты соединений.

Разработанная нашей компанией технология подразумевает работу диагностического аппарата в автоматическом режиме. Гибкая интеграция с существующими системами автоматизации позволяет реализовать оповещение о результатах диагностики, например, в виде сообщения на SCADA-экране автоматизированной системы управления агрегата. Помимо передачи данных о неисправностях возможна передача в АСУ текущих вибрационных параметров, дискретных сигналов тревог и т.п.

Следует отметить, что реализация диагностического аппарата на «среднем» уровне не исключает традиционное построение системы вибрационного мониторинга и диагностики с включением в её состав «верхнего» уровня для глубокого анализа и рассмотрения более широкого перечня дефектов, построения прогнозов, выдачи рекомендаций и т.п., а способствует увеличению функциональных возможностей и уменьшению конечной стоимости системы без потери диагностики дефектов.