Общие принципы и технология вибромониторинга

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………….3

1. Общие принципы и  технология вибромониторинга………………..…5

2. Технология мониторинга  с использованием сборщика данных  и ЭВМ………………………………………………………………………………..8

3. Комплексный мониторинг  технологического оборудования…….…11

Заключение………………………………………………………………..20

Список использованных источников……………………………………21

 

 

Введение

 

Проблемы, связанные с  обеспечением безопасности эксплуатации технологического оборудования, всегда существовали, и решение их в настоящее  время может быть осуществлено за счет значительного прогресса в  инновационных технологиях, программном  обеспечении и аппаратных средствах, в разработке эффективных алгоритмов сбора и обработки информации.

Низкая наблюдаемость  скрытых процессов деградации технического состояния технологического оборудования и производственных комплексов, протекающих вследствие износа и неадекватных действий технологического, обслуживающего и ремонтного персонала, является фундаментальной причиной проблем эксплуатации оборудования производств.

Для исправления этого  положения необходимо обеспечить наблюдаемость  и оценку технического состояния и эксплуатации оборудования при изготовлении в производстве и приемке на заводах-потребителях, в процессе ремонта в ремонтных подразделениях предприятий, при монтаже оборудования и в процессе его эксплуатации на технологических установках. Чтобы развитие неисправностей стало наблюдаемым, необходима непрерывная диагностика с автоматической доставкой объективных результатов независимо от воли исполнителей лицам, ответственным за эксплуатацию оборудования. Система диагностики и мониторинга должна обнаружить эти неисправности, обеспечить наблюдение за их развитием и своевременно предупредить персонал о необходимости вывода оборудования в ремонт или экстренной его остановки [1, с. 12].

Существенное повышение  надежности оборудования без его замены и реконструкции, как показывает опыт, можно обеспечить внедрением средств мониторинга на всех этапах жизненного цикла оборудования. Мониторинг технического состояния технологического оборудования позволяет перевести большинство отказов из категории внезапных для персонала установок в категорию постепенных за счет раннего их обнаружения и оповещения персонала о развивающейся неисправности, которая уже существует, хотя, может быть, пока не является опасной и не нарушает работоспособности оборудования.

Эксплуатационные потери можно сократить до минимума, проводя своевременное и целенаправленное техническое обслуживание на основе результатов мониторинга технического состояния и эксплуатации оборудования, прежде всего динамического, в реальном времени. Это позволяет использовать в полной мере заложенный в оборудовании ресурс, исключив его внеплановую (аварийную) остановку и необоснованный ремонт, обеспечив высокий уровень безопасности и коэффициент технической готовности.

 

 

1. Общие принципы  и технология вибромониторинга

 

Вибрационный мониторинг машин и оборудования относится  к наиболее эффективным способам обнаружения предаварийного состояния  работающего оборудования.

Периодический вибромониторинг  является основой технического обслуживания по фактическому техническому состоянию (ОФС). Он нацелен на то, чтобы при  минимальных затратах дать возможность  персоналу предприятий распознавать техническое состояние производственного  оборудования и точно идентифицировать возможные проблемы во избежание  внепланового останова или отказа, приводящих к простоям и дорогостоящему ремонту [3, с. 21]. Вибродиагностика представляет собой эффективный метод снижения вероятности внепланового останова или отказа.

На границе семидесятых  – восьмидесятых годов мобильная и переносная виброизмерительная аппаратура, хотя и дорогостоящая, громоздкая и неудобная с современной точки зрения, но позволяющая осуществлять вибромониторинг не только основного, но и вспомогательного оборудования на основе частотного анализа, нашла применение в промышленности. В общем случае для проведения периодического вибромониторинга использовались магнитофоны для сбора и хранения виброизмерительной информации, спектроанализаторы для анализа и плоттеры для распечатки информации.

В силу малой автоматизации, высокой стоимости и трудоемкости работ, круг промышленного применения такой виброаппаратуры для периодического мониторинга был достаточно ограничен. Ситуация стала меняться с середины восьмидесятых годов с появлением сравнительно недорогих переносных микропроцессорных сборщиков данных и виброанализаторов, а также  с возможностью использования достаточно дешевых ЭВМ при хранении и  анализе данных измерения вибрации [5, с. 22].

Добиться высокой повторяемости  результатов измерений, а, следовательно, и достоверности получаемых результатов  мониторинга, используя переносные средства измерения вибрации, крайне сложно, поэтому чаще всего эта  задача решается путем стационарной установки измерительных преобразователей в контрольные точки оборудования. Стационарные системы вибрационного  мониторинга с большим количеством  измерительных преобразователей, по несколько преобразователей на каждую единицу оборудования, достаточно дороги, и не только в производстве, но и  в обслуживании, поэтому их используют для непрерывного контроля состояния  наиболее ответственного или не имеющего дублирования оборудования. Для решения  задач мониторинга менее ответственного или вспомогательного оборудования вполне подходят переносные виброметры и виброанализаторы.

При реализации задач вибромониторинга посредством применения простейших виброметров, оператор поочередно совершает  обход всех контрольных точек  оборудования и проводит на них необходимые  измерения выбранного вибросигнала. Поскольку, как правило, у виброметров  отсутствует возможность хранения и идентификации проведенных  измерений конкретной контрольной точке, эти измерения либо фиксируются оператором визуально, либо заносятся принятым на предприятии образом в журнал периодического контроля состояния оборудования. При такой технологии вибромониторинга возможно констатировать негативное состояние  оборудования лишь во время проведения измерений. Выявить причину появления дефекта и его природу такими средствами невозможно. К тому же, при проведении различных серий измерений необходимо следить за повторяемостью установки датчика вибросигнала в одно и то же место для обеспечения достоверности результатов, а это не всегда возможно [5, с. 23].

В случае использования переносных виброанализаторов для целей  вибромониторинга текущего состояния  оборудования реализуются все возможности  виброметра, то есть производится оценка численного значения контролируемого вибросигнала. Кроме этого, виброанализаторы позволяют  оперативно провести спектральный анализ вибросигнала в контрольной точке с повышенным уровнем вибросигнала, тем самым выявить природу появившегося дефекта и степень его вклада в негативное состояние оборудования. Однако, достоверный анализ степени опасности выявленного дефекта может сделать лишь квалифицированный специалист по вибродиагностике. Но, к сожалению, далеко не все предприятия могут похвастаться такими специалистами. Тем не менее, переносные виброанализаторы успешно могут решать задачу периодического технического вибромониторинга и раннего выявления ярко выраженных дефектов оборудования, таких как дисбаланс, расцентровка, резонанс, ослабление опор [1, с. 43].

Современные виброанализаторы, как правило, оснащены прикладным программным  обеспечением, которое существенно  совершенствует систему вибромониторинга и позволяет заранее сформировать последовательность проведения измерений  на каждой единице оборудования, идентифицировать каждый проведенный замер конкретной контрольной точке и дате, хранить  все проведенные измерения, просматривать  историю проведенных измерений.  Однако, как и в случае с виброметрами, при использовании виброанализаторов  во время проведения измерений необходимо контролировать повторяемостью установки  датчика вибросигнала в одну и  ту же точку на корпусе оборудования.

 

 

 

 

2. Технология мониторинга с использованием сборщика данных и ЭВМ

 

С помощью современного сборщика данных можно выполнять исследования вибрации оборудования, используя его  в качестве инструмента контрольного измерения, либо в качестве общецелевого виброанализатора. Обычно он сконструирован настолько легким в обращении, что  не требует техника – оператора высокой квалификации при сборе виброданных. Техник, следуя по хранящимся в памяти сборщика данных маршрутам измерений к соответствующим контрольным (штатным) точкам на агрегате, закрепляет датчик и производит измерение параметров (вибрации, тока, температуры и др.) нажатием одной кнопки на сборщике данных. Большинство сборщиков данных можно использовать в качестве автономных анализаторов, способных функционировать как осциллоскопы и/или одноканальные анализаторы спектра [3, с. 28].

Это позволяет пользователю анализировать текущие изменения  общего уровня вибрации, формы сигналов, спектры, кепстры, вектора гармонической  вибрации, частоты вращения ротора, давления, напряжения, тока и других параметров, а также их хранить. Типичный сборщик данных при весе 1...2,5 кг имеет  запоминающее устройство, способное  хранить данные, измеренные на сотнях измерительных точек. Кроме того, сборщики данных могут выполнять  синхронное временное и другие виды усреднения сигнала, сбор данных с запуском от внешнего источника, сбор данных на выбеге и разгоне (диаграммы Боде, Найквиста и каскадные спектры).

Сборщики данных также  используются для многоплоскостной многоскоростной балансировки при  помощи загружаемых балансировочных  программ, а иногда и для центровки.

Современные технологии мониторинга  нацелены на совместное использование  сборщика данных и анализирующей  программы в базовом компьютере. Для передачи данных между сборщиком данных и базовым компьютером обычно используется стандартный канал связи, например, последовательный порт К8232. Информация, отображаемая на дисплее сборщика данных, также может быть распечатана на принтере с применением последовательного порта К8232. Связь между сборщиком данных и базовым компьютером осуществляется либо напрямую через указанный порт, либо с помощью модема по телефонной линии. Например, при скорости передачи в 9600 Бод (пропускная способность обычной телефонной линии), спектр вибрации с 400 частотными составляющими может быть передан в базовый компьютер меньше, чем за одну секунду [3, с. 30].

Основой компьютеризированного  мониторинга является программное  обеспечение, устанавливаемое на базовом компьютере [1, с. 56].

Использование программного обеспечения предусматривает:

1. создание и заполнение базы данных оборудования, содержащей информацию о каждом агрегате (его компонентах и точках измерения), подвергаемом периодическому мониторингу, служебную информацию, маршруты обхода оборудования и др.;

2. определение параметров анализа данных для обеспечения гибкости выбора метода анализа, который будет использоваться на конкретных измерительных точках оборудования, а также определение предельно допустимых значений параметров анализа данных;

3. обмен информацией между ЭВМ и сборщиком данных (загрузка маршрутов обхода оборудования и разгрузка собранных виброданных в базу);

4. сканирование измеренных данных для поиска превышающих предельно допустимые значения (которые могут указывать на повреждения или проблемы оборудования) и оценка состояния каждого оборудования;

5. генерация графических отображений для проведения виброанализа и отчетной документации;

6. статистическое накопление данных для построения трендов, хранение отчетной документации, экономический анализ проводимых работ и многие другие функции.

 

 

3. Комплексный мониторинг технологического оборудования

 

Технологическое оборудование современных производств, как правило, включает в себя динамическое оборудование (насосы, компрессоры, воздуходувки и  т п.) и статическое оборудование (колонны, резервуары, трубопроводы и  т п.). Важнейшим фактором, определяющим надежность мониторинга, является представление  и хранение результатов мониторинга  в едином информационном пространстве, что обеспечивается путем стандартизации номенклатуры, формата и представления  результатов мониторинга. Обеспечить мониторинг состояния производственного  комплекса с учетом указанных  выше требований можно только путем  создания систем комплексного мониторинга, отвечающих определенным требованиям.

Рассмотрим особенности  систем комплексного мониторинга на примере системы «КОМПАКС®».

В данной системе комплексного мониторинга используют различные методы неразрушающего контроля и измеряют параметры акустико-эмиссионного (амплитуда, длительность, активность, энергетический параметр и др.) и виброакустического сигналов (виброускорение, виброскорость, виброперемещение), температуры (в т.ч. скорость изменения и градиент температуры), изменения линейных размеров объекта (в т.ч. скорость изменения), давления и других параметров процессов, характеризующих и сопровождающих работу оборудования производственного комплекса [6].