Потребность в анализе технического состояния агрегатов существовала всегда. Еще до появления первых систем вибродиагностики использовался простейший слуховой метод - агрегат "прослушивали" с помощью обычных фонендоскопов и по звуку его работы выявляли возможные дефекты. Вскоре появились первые механические устройства - тщательно откалиброванные щупы, а потом - аналоговые приборы с фильтрами ручной настройки. Но только в последние десятилетия вибродиагностика по-настоящему оформилась как наука.
С развитием технологий, в первую очередь микропроцессорной и компьютерной техники, возникают новые методы и средства контроля, которые позволяют определять текущее состояние агрегатов и рассчитывать остаточный ресурс их работы. Системы становятся сложнее, появляется функция прогнозирования развития дефектов, значительно увеличивается скорость работы и реагирования на критические ситуации. Количество точек диагностирования и измерительных каналов начинает измеряться сотнями и появляется возможность объединить множество агрегатов (например, насосный цех) в рамках единой системы контроля вибрации.
В наши дни требования к надежности и бесперебойной работе оборудования являются критически важными для всех крупных промышленных предприятий. Особенно, если учитывать возможные убытки от аварий либо простоев оборудования. Одним из наиболее эффективных способов предупреждения поломок и повышения безопасности эксплуатации является внедрение систем вибродиагностики оборудования (мы будем называть их "системы контроля вибрации").
Для разных агрегатов, в зависимости от их важности для производственного процесса (критичности) необходимо правильно подобрать типы используемых систем.
Для того, чтобы определить какая система является наиболее подходящей для агрегата с учетом ее цены и возможных рисков, необходимо оценить критичность оборудования.
Категории критичности оборудования
Обычно оборудование принято разделять на 4 категории критичности.
- 4 категория. Наименее важное оборудование, работающее до полного исчерпания ресурса;
- 3 категория. Вторичное оборудование, отказ которого не приводит к экономическим потерям или аварийным ситуациям (маломощные насосы, вентиляторы);
- 2 категория. Оборудование, отказ которого приводит к простою, останову производства и экономическим потерям (компрессоры, редуктора, мощные насосы);
- 1 категория. Оборудование, отказ которого может привести к аварийным ситуациям, экологическим бедствиями, человеческим жертвам и большим экономическим потерям (мощные компрессоры, паровые и газовые турбины, гидроагрегаты).
В зависимости от категории оборудования уровень вибрационного контроля также будет отличаться:
- Периодический контроль параметров вибрации (переносные приборы, виброметры, виброанализаторы, беспроводные датчики);
- Непрерывный вибромониторинг и защита оборудования (системы противоаварийной защиты);
- Системы контроля вибрации с функциями предиктивной аналитики для критичного оборудования.
В данной статье классификация систем контроля вибрации будет представлена на основе материалов стандарта СТО ИНТИ S.90.13-2023 «Системы виброзащиты, контроля и диагностики машинного оборудования. Общие технические условия» (далее по тексту – Стандарт). Он был разработан в 2023 году АНО «Институт нефтегазовых технологических инициатив» совместно с НПП «ТИК». Стандарт представляет собой адаптацию лучшего мирового опыта для российского рынка. Охватывает широкий спектр применения, включая компрессорное, турбинное и насосное оборудование, а также сложные машинные комплексы и установки.
Согласно Стандарту, системы контроля вибрации подразделяются на два основных класса – MPS и CMS.
Системы MPS
Machinery Protection Systems (MPS) — система, предназначенная для непрерывного мониторинга состояния вращающегося оборудования. MPS использует анализ параметров вибрации, положения, скорости, температуры и других параметров, чтобы автоматически останавливать машину при отклонениях от заданных уставок. Таким образом, в ней реализована функция вибромониторинга.
Цель систем MPS — предупредить выход из строя оборудования и связанные с этим простои. Согласно Стандарту, система MPS состоит из двух основных частей: системы преобразователей и системы контроля.
Сигнал от датчика преобразуется в параметр контроля, устройство сравнивает измеренное значение с установленными ограничениями и при необходимости включает реле внешнего управления. Предупреждающий сигнал выдаётся после реализации определённого количества превышений заданного уровня, при этом включается звуковая или световая сигнализация, возможна принудительная остановка оборудования.
Простейшим примером системы MPS является «виброключ», разработки НПП «ТИК». Он работает на базе вибропреобразователей серии DVA141.
Принципиальная структурная схема виброключей выглядит следующим образом:
Системы MPS устанавливается для контроля работы критичного оборудования (турбины, редукторы) и обычно не выполняют функции диагностики. Тем не менее, данных систем достаточно для обеспечения надежной работы агрегатов и предотвращения возможных аварий.
Отдельно отметим, что системы MPS могут входить в состав крупных распределённых систем контроля вибрации, охватывающих весь цех или даже предприятие в целом.
Системы CMS
CMS (Condition Monitoring Systems) — система контроля состояния оборудования. Она получает сигналы как от датчиков, установленных в объеме MPS, так и от дополнительных датчиков, переносных приборов и сторонних систем, для осуществления функций мониторинга, анализа и диагностики состояния некритичного оборудования, не осуществляя функцию по его защите. Таким образом, в системе реализована функция вибродиагностики.
Цель систем CMS — оперативное выявление дефектов на ранней стадии или прогноз аварий. Данные, собранные системой, используются для планирования и организации мероприятий по техобслуживанию и ремонту.
Системы CMS могут быть как онлайн-системами непрерывного действия, так и периодического действия, а также офлайн-системами или комбинированными. Система сбора данных (ССД), как составная часть в объеме CMS, может осуществлять периодический опрос внешних устройств и интерфейсов, по расписанию, заданному пользователем и/или по событиям и исключениям. Такой периодический мониторинг обычно не требует непрерывности поступления данных и может осуществляться по интерфейсам с низкой пропускной способностью и с «разрывами» по времени.
Внешние по отношению к CMS устройства и системы – источники данных могут включать, помимо датчиков и преобразователей, установленных в объеме MPS, такое дополнительное оборудование, как записывающие устройства, осциллографы, переносные анализаторы спектра, приборы для термографии, анализаторы масла, дополнительные датчики и преобразователи и цифровые интерфейсы внешних систем.
На рисунке показаны варианты построения системы мониторинга состояния оборудования (CMS) производства НПП «ТИК» в зависимости от степени критичности контролируемого оборудования.
Анализ проводится с использованием системы ТИК-ЭКСПЕРТ (для более подробного изучения предлагаем посетить НАШ САЙТ)
Данные системы обладают высокой степенью масштабируемости, имеют распределенную структуру. То есть уровень контроля и защиты конкретного агрегата зависит от его критичности для производства. Нет необходимости устанавливать систему MPS там, где она не нужна, но в то же время турбинное оборудование необходимо контролировать в режиме реального времени.
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Спасибо, что дочитали до конца ♡
Подписывайтесь на наш канал, чтобы не пропустить новые публикации.