| Мынцов А.А.,
Мынцова О.В., Соколов Д.В. "Основные подходы к использованию виброакустических систем" |
Конец 80-х и 90-е годы отмечены появлением большого числа диагностических систем. Это связано с выходом на рынок разработок, проводимых в военных целях, а также в атомной и авиационной промышленности. Прежде всего, внимание сосредоточили на способах получения информации о диагностируемых объектах. Было определено, что значительная часть информации, и особенно о механическом состоянии оборудования, содержится в виброакустических сигналах. Поэтому появился целый ряд сборщиков вибросигналов, вибротестеров, спектроанализаторов.
Определение состояния оборудования проводилось методом сравнения текущего виброакустического состояния с предыдущим. Было обнаружено, что определенные полосы частот в сигнале отвечают за дефекты в разных узлах. На этом подходе основывается большинство стационарных систем, которые определяют неисправности по изменениям виброакустических характеристик.
С развитием техники стали появляться специалисты, способные по измеренным характеристикам определять техническое состояние оборудования. Их знания все шире публикуются в печати, все больше информации появляется на семинарах и конференциях. Естественно, что все больше людей хотят попробовать самостоятельно создавать собственные решающие правила, позволяющие адекватно отражать текущее состояние объектов.
Наиболее достоверными и объективными методами являются методы фирм, представляющих на рынке законченные системы диагностирования оборудования роторного типа. Несомненно, если такие программы попадают в руки специалистов, которые способны скорректировать их под конкретное оборудование, то достоверность диагностирования может достигать 90%.
Одна из таких систем представлена ЗАО Промсервис. Она предназначена для определения технического состояния оборудования в процессе его штатной эксплуатации. Переносная система [1] состоит из спектроанализатора с пьезоакселерометром, устанавливаемым поочередно на каждую опору агрегата, и программы "Диагностика" , включающей все три вышеприведенных способа.
С помощью спектроанализатора можно измерять сигналы, прямые спектры и спектры огибающих, представленные в линейном или логарифмическом масштабах (Рис. 1).
a)
б)
Рис. 1. Спектры огибающей с выраженным дефектом наружной обоймы подшипника качения в линейном (а) и логарифмическом (б) масштабе.
Для анализа характеристических функций предусмотрена значительная программная поддержка - совместный анализ однотипных характеристических функций с разных опор агрегата, измеренных в разных направлениях или с различных агрегатов. При этом, рассматриваемые функции можно переводить в разные единицы - ускорение, скорость, перемещение. Одновременный просмотр функций позволяет объединять спектры, измеренные не только на опорах агрегата, но и на их фундаментах, или на одной опоре с изменяющимся углом установки датчика. В ряде случаев это дает возможность обработки сигналов с оборудования, не имеющего равномерного вращения, например, в металлургии - столы качания.
И все же, главным образом, эта программа предназначена для диагностирования оборудования с равномерно вращающимися валами. В этом случае исследуемые спектры могут быть выражены в частотах, кратных основной частоте вращения. Это позволяет проводить взаимный анализ амплитуд характерных пиков (Рис. 2). При этом, программа предоставляет все возможности гармонического анализа относительно подвижного маркера или расчетной частоты вращения.
a)
б)
в)
Рис. 2. Совместный анализ акустических функций, измеренных на разных опорах агрегата, б - в единицах частоты вращения, в - срез спектров по указанной маркером частоте.
Еще более широкие возможности анализа появляются, если известна основная информация об объекте диагностирования - частота вращения, тип и номера подшипников, муфт, число зубьев в зубчатых передачах и т.д. В этом случае программа предоставляет автоматический анализ пиков текущего спектра (Рис. 3). Более того, программа показывает значения всех характерных частот, которые могут присутствовать в текущем спектре (Рис. 4).
 |
 |
Рис. 3. Анализ пиков выбранного спектра.
Рис. 4. Информативные частоты, рассчитанные для опоры агрегата, с учетом его конструктивных особенностей.
Несмотря на столь мощную программную поддержку, оператору-диагносту достаточно сложно визуально определить состояние объекта. Поскольку, даже для определения самого простого дефекта - дисбаланс вала необходимо одновременно оценивать пики в четырех - шести спектрах.
Для сложных агрегатов, таких как шестеренные клети, прокатные станы в целом, бумагоделательные машины, эта задача становится непосильной из-за изменяющейся частоты вращения. Поэтому ограничиваются диагностированием лишь отдельных узлов и определeнием ограниченного числа неисправностей - дефекты подшипников качения, дисбалансы, несоосности валов и т.п.
Использование знаний других специалистов позволяет совершенно иначе взглянуть на сложные системы. В автоматизированных системах диагностирования устанавливаются все взаимосвязи ведущих и ведомых валов, вводятся паспортные характеристики всех узлов. По величине предельной виброскорости определяется глубина поиска дефектов. В результате автоматической обработки всех спектров, измеренных на агрегате, получается полная картина его технического состояния (Рис. 5).
a)
б)
Рис. 5. Отображение результатов диагностирования на кинематической схеме (а) и в окне результата диагноза (б).
Состояние объекта выдается не только в виде протокола (Рис. 6), но и сохраняется в архивах, на основании которых определяется срок безаварийной работы данного объекта, время проведения ремонтов, строятся тренды развития неисправностей (Рис. 7).
Если система устанавливается специалистами ЗАО "Промсервис", то учитываются даже такие факторы, как способ крепления агрегатов на фундаментах, наличие влияния подводящих трубопроводов и других внешних воздействий, которые могут исказить реальную картину состояния объекта.
И все же учесть все факторы, влияющие на появление нехарактерных шумов в виброакустических сигналах, невозможно. Зачастую специалисты, отработавшие на определенном оборудовании продолжительное время, "чувствуют" машину и желают самостоятельно создавать диагностические правила, которыми описывается его состояние. Программа "Диагностика" позволяет выполнять и эти функции. Каждый оператор, работающий с этой системой, может создать свою библиотеку определяемых неисправностей, описать агрегат теми правилами, которые, на его взгляд, более точно описывают систему взаимосвязей.
Рис. 6. Протокол диагностирования.
Рис. 7 Тренд развития дефекта насоса "Износ внутреннего кольца подшипника 3"
Для этого предусмотрено 6 типов параметров:
Для определения электрических дефектов используются и другие параметры, но, в конечном счете, их можно свести к этому же набору. Уставки, превышение которых свидетельствует о наличии дефектов, рассчитываются также автоматически, но оператор может их исправлять как для конкретного агрегата, так и для всех однотипных агрегатов. Таким образом, заключение о состоянии объекта может быть выдано с учетом библиотеки неисправностей, составленной самим оператором. При этом в протоколе диагностирования будет указано название данной библиотеки.
Итак, в системе "Диагностика" собраны воедино все подходы к проведению анализа технического состояния оборудования. Она позволяет определять состояние оборудования в процессе его штатной эксплуатации, совершенствовать знания операторов в области характеристических функций, определяющих те или иные неисправности, накапливать образы нормального и аномальных состояний, и, в конце концов, получать реальную отдачу от денег, вложенных в систему диагностирования.
Использованная литература.
1. Системы диагностирования оборудования
роторного типа. А.А.Мынцов, О.В.Мынцова, М.В.Кочнев, А.Ю.Лещенко,
А.Г.Шкумат./Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования,
вып.9,Санкт-Петербург, 1999г.