Научно-исследовательская работа
Шрифт:

Область научно-исследовательской деятельности Северо-Западного учебного центра – это развитие технологий обслуживания машин и механизмов по фактическому состоянию в периоды между крупными ремонтами. Эти технологии основаны на диагностике, определяющей текущее и прогнозируемое состояние объектов без вывода из эксплуатации, а она является результатом естественной эволюции широко используемых для управления и аварийной защиты методов контроля параметров рабочих и вторичных процессов в методы долгосрочного прогнозирования состояния.

Такие технологии включают в себя решение нескольких связанных задач:

  • мониторинг рабочих и вторичных процессов в объектах контроля с переходом в мониторинг состояния,
  • диагностика дефектов и неисправностей для определения объемов текущего ремонта объекта,
  • мониторинг развития дефектов и неисправностей с долгосрочным прогнозом состояния,
  • специальные виды обслуживания с параллельным диагностированием для восстановления состояния объекта (балансировка, центровка и выверка, устранение автоколебаний, оптимизация режимов работы, изменение конструктивных параметров),
  • планирование и управление ремонтами по результатам диагностики.

Традиционно для обеспечения надежной работы машин и механизмов в процессе эксплуатации, кроме контроля параметров рабочих и вторичных процессов, применяются три основных подхода – периодические неразрушающие испытания, плановые обслуживания и ремонты. Естественное развитие этих подходов – увеличение интервалов между неразрушающими испытаниями и переход с планового обслуживания и, особенно, с планового ремонта на обслуживание и ремонт по фактическому состоянию.

Наиболее вредным воздействием на машины и механизмы являются плановые ремонты, во время которых, как подтверждают исследования, проводимые во многих странах, вносится более 70% дефектов, которые в дальнейшем приводят к сокращению ресурса и отказам. В качестве подтверждения можно провести аналогию с медициной. Иногда необходимо периодически испытывать человека путем его перегрузки для проверки готовности выполнять ответственную работу (аналог в технике – неразрушающие испытания). С определенной натяжкой можно согласиться с назначением человеку восстановительных процедур (аналог - обслуживание), когда у него нет никаких симптомов усталости или болезни. Однако никакой логикой нельзя объяснить необходимость проведения операций (аналог - ремонт), если человек не имеет никаких признаков заболевания, а просто подошел срок. Периодические операции «на всякий случай, разрежем и посмотрим» здоровья не прибавят, но определенно снизят активность и сократят жизнь. И совершенно иначе смотрится ситуация, если сначала обнаружены симптомы заболевания, в результате диагностики идентифицированы его причины и принимаются меры по их устранению, вплоть до специализированной операции (ремонта).

Предельные возможности технологий обслуживания и ремонта по состоянию по сравнению с плановым обслуживанием и ремонтом машин и механизмов известны, это трех - четырехкратное снижение затрат и существенное в два-три раза увеличение ресурса быстро изнашиваемых узлов. Такой эффект могут подтвердить владельцы современных машин и механизмов, которые используют технологии диагностики и, что не менее важно, умеют оценивать ожидаемые потери и от простоев, и от снижения качества производимой продукции или предоставляемых услуг, и от ликвидации возможных аварий.

Обслуживание машин и механизмов между крупными ремонтами - очень широкая область техники и без достаточно узкой специализации предприятий и высокой квалификации специалистов в ней не обойтись. Основное направление научно-исследовательской деятельности Северо-Западного учебного центра, как и деятельности всех предприятий Ассоциации ВАСТ - глубокая диагностика вращающегося оборудования без его остановки с обнаружением дефектов на ранней стадии развития, а это, прежде всего, вибродиагностика и диагностика по току приводных электродвигателей, позволяющие решать более 90% практических задач.

Это не означает, что Северо-Западный учебный центр не ведет работы по другим методам контроля, диагностики и наладки вращающегося оборудования, эти работы также интенсивно ведутся в рамках комплексного развития технологий обслуживания вращающегося оборудования. Более того, вся деятельность Северо-Западного учебного центра ориентирована на комплексное решение проблем обслуживания машин и механизмов между ремонтами с привлечением самых современных методов и средств контроля, диагностики и наладки. А главная особенность этой деятельности – учет особенностей эксплуатации машин и механизмов в России, где используется большое количество техники старых поколений, без встроенных средств измерения рабочих процессов и диагностики по их параметрам. Отсюда и главная направленность технических решений – ориентация, в первую очередь, на контроль вторичных процессов – вибрационных, электромагнитных и тепловых полей.

В работах Северо-Западного учебного центра, часто выполняемыx совместно с другими предприятиями Ассоциации ВАСТ или по их заказу, можно выделить две основные группы – научно-методические и практические, направленные на внедрение новых технических средств и программного обеспечения, разрабатываемых предприятиями Ассоциации ВАСТ.

 

Научно-методические разработки.

 

Среди научно-методических разработок Северо-Западного учебного центра следует выделить:

  • исследования протекающих в разных типах машин и механизмов вторичных процессов на предмет оптимизации известных и поиска новых диагностических признаков и параметров,
  • разработка алгоритмов цифрового анализа диагностических сигналов,
  • создание методик и инструкций по мониторингу, диагностике и прогнозу состояния конкретных типов машин и механизмов,
  • разработка алгоритмов автоматического диагностирования различных видов оборудования по вибрации и току,
  • адаптация ранее разработанных методов, методик и программ мониторинга и диагностики к конкретным типам оборудования, имеющимся у заказчиков продукции Ассоциации ВАСТ.

Основные исследования вторичных процессов в объектах контроля выполняются совместно с диагностическими службами предприятий, заинтересованных в диагностике конкретных типов эксплуатируемых машин и механизмов. Наиболее часто в качестве таких предприятий выступают диагностические центры, входящие в состав Ассоциации ВАСТ, в частности предприятия «ВАСТ – Сервис», «ВАСТ – Москва» и другие. Специалисты диагностических служб выполняют измерительную часть диагностических обследований на работающих объектах с записью первичных сигналов. Специалисты Северо-Западного учебного центра разрабатывают программу исследований (при необходимости предприятия Ассоциации предоставляют аппаратуру для измерений), проводят обучение, анализируют передаваемые им записи диагностических сигналов и участвуют в адаптиции методик и систем диагностики к конкретным типам объектов.

Наибольшее внимание уделяется развитию современных тенденций в диагностике, связанных с поиском новой диагностической информации, имеющейся в случайных, периодических и монотонных изменениях (флуктуациях) мощности отдельных компонент вибрации и тока. В частности, анализируются стационарные случайные скачки мощности выделяемых компонент, импульсные (ударные) изменения и периодические изменения (модуляция). Такой анализ позволяет включать в группу доступных для диагностики и механизмы кратковременного действия, например, запорную арматуру, и механизмы, работающие в переменных режимах. У многих механизмов, например, с двигателями внутреннего сгорания, наибольший объем диагностической информации может быть получен при работе именно в переменных режимах набора скорости вращения и мощности.

Для этого разрабатываются специализированные алгоритмы анализа сигналов, в частности с накоплением результатов в «скользящих окнах», записью результатов в момент обнаружения «события», с обработкой диагностических сигналов по большой группе датчиков практически в реальном времени (с обновлением результатов в доли секунды). Разработанные алгоритмы являются основой для создания соответствующего программного обеспечения в виде модулей цифрового анализа сигналов вибрации и тока.

Увеличение количества независимых диагностических признаков одних и тех же дефектов дает возможность повышения достоверности диагноза, в том числе и автоматического. Поэтому важнейшими задачами специалистов Северо-Западного учебного центра является постоянное совершенствование общих методик диагностики вращающегося оборудования по вибрации и току приводного двигателя. В свою очередь общие методики доводятся до частных методик и инструкций по диагностике конкретных типов машин и механизмов. Анализ основных достижений, как специалистов Северо-Западного учебного центра и Ассоциации, так и сторонних организаций, в этом направлении будет постоянно проводиться на сайте Северо-Западного учебного центра.

 

Разработка технических требований к средствам измерения, системам мониторинга и диагностики.

 

Важнейшим направлением научно-исследовательской деятельности Северо-Западного учебного центра является разработка основ технологий диагностики работающих машин и механизмов и технических требований к средствам  и системам диагностики.

Одной из главных задач научно-исследовательской деятельности Северо-Западного учебного центра является разработка технических требований на автономные технические средства измерения и анализа диагностических сигналов, внешние программы для исследований, мониторинга, диагностики или наладки оборудования, а также переносные, стационарные и комбинированные системы выходного контроля, мониторинга состояния и диагностики машин и механизмов с узлами вращения. Эти технические требования являются основой для разработки и выпуска продукции предприятиями Ассоциации ВАСТ.

На этапах разработки технических требований задачами специалистов Северо-Западного учебного центра является исследование предельных возможностей будущих изделий и программ, а по результатам этих исследований и уточненных требований производственные подразделения ВАСТа разрабатывают их, выпускают технические условия и производят серийную продукцию. На завершающих этапах задачами Северо-Западного учебного центра становится выпуск методической документации для пользователей с учетом возможностей серийной продукции.

Новой продукцией Ассоциации, разрабатываемой по техническим требованиям, выпущенным Северо-Западным учебным центром, в первую очередь, является:

- Портативная система мониторинга на основе виброметра с оценкой причин обнаруживаемых изменений состояния машин и оборудования,

- Многоканальный измеритель диагностических сигналов (сетевой измеритель) для систем оперативного контроля и диагностики,

- Стационарная система оперативной диагностики с возможностью расширения до системы глубокой диагностики и прогноза состояния вращающегося оборудования,

- Многоканальная система измерения и анализа сигналов в реальном времени для наладки оборудования и анализа состояния машин и механизмов в нестационарных режимах работы.

Северо-Западный учебный центр осуществляет методологическую поддержку пользователей новой продукции Ассоциации ВАСТ.

Кроме этого специалисты Северо-Западного учебного центра, являющиеся ведущими сотрудниками других предприятий Ассоциации, участвуют в модернизации систем диагностики, серийно выпускаемых Ассоциацией ВАСТ, прежде всего переносных систем мониторинга и диагностики на основе сборщиков данных серии СД и программного обеспечения DREAM. Эта работа включает в себя модернизацию алгоритмов, используемых в диагностических модулях программы, и разработку технических требований на новые версии сборщика данных.

Важнейшей стратегической задачей Северо-Западный учебный центр считает развитие собственной группы экспертов, осуществляющей дистанционную глубокую диагностику машин и оборудования предприятий – партнеров. Для решения, в том числе, и этой задачи предприятиями Ассоциации создается стационарная система оперативной диагностики, способная  в непрерывном режиме проводить простейшую диагностику с мгновенной выдачей результатов на пульт управления агрегатом, и параллельно накапливает первичную информацию для глубокой диагностики с долгосрочным прогнозом состояния. Эту информацию эксперты Северо-Западного учебного центра смогут получать, находясь в любой точке мира, анализировать ее и выдавать оптимальные решения.

Оперативная диагностика расширяет возможности аварийной сигнализации, на более ранней стадии обнаруживает и идентифицирует аварийно опасные дефекты, обеспечивая оперативному персоналу возможность управления режимами работы агрегатов по реальному состоянию. Глубокая диагностика, периодически выполняемая экспертом, получающим по стандартным линиям связи накопленные данные на свое рабочее месте, оснащенное сложными средствами их анализа, дает долгосрочный прогноз состояния высокой достоверности, позволяя вовремя подготовиться к обслуживанию или ремонту агрегата в тех случаях, когда по результатам прогноза выявляется необходимость их проведения.

Результаты и оперативной диагностики, и долгосрочного прогноза состояния всей номенклатуры находящихся под контролем агрегатов могут по электронным линиям связи передаваться как обслуживающему персоналу, так и заинтересованным руководителям предприятий.

Кроме глубокой диагностики большого количества агрегатов, работающих в любых точках мира, создаваемая группа экспертов может выполнять и обучающие функции, прежде всего повышение квалификации диагностов, причем в дальнейшем такое обучение может быть и дистанционным.