12. Программное обеспечение для мониторинга и оперативной диагностики

Основными функциями программы непрерывного мониторинга состояния и оперативной диагностики машин и механизмов по вибрации, току и другим процессам являются:

• обработка данных, получаемых из универсальных устройств онлайн анализа сигналов с определением используемых программой диагностических параметров,
• накопление значений диагностических параметров, построение и адаптация порогов опасных изменений (зон состояния) каждого параметра,
• определение текущего состояния объекта мониторинга по совокупности превышений соответствующих порогов текущими значениями диагностических параметров,
• диагностика развитых дефектов, т.е. определение вида, величины и места дефекта по параметрам, вышедшим за границы зоны бездефектного состояния,
• прогноз развития опасных дефектов для принятия решения о продолжении эксплуатации объекта (оценка остаточного ресурса при появлении опасных изменений состояния).

К дополнительным функциям относится сбор данных о реальной наработке диагностируемых агрегатов и самотестирование собственно системы мониторинга состояния и оперативной диагностики.

Чем больше независимых диагностических признаков каждого из типовых дефектов объекта мониторинга используется для его обнаружения, тем более достоверными являются результаты диагностики и прогноза, поэтому количество выделяемых программами мониторинга диагностических параметров в каждой точке контроля может доходить до 100 и более.

Контролируемые (диагностические) параметры программа мониторинга может получать как из универсальных измерителей, так и, в цифровой форме, из любых источников информации, находящихся в основной или дополнительной измерительной сети. Необходимо, однако, при использовании таких параметров синхронизовать их прием с данными из входящих в систему измерителей, а также иметь предварительную информацию о связи этих параметров с состоянием объекта мониторинга и сформировать алгоритм определения пороговых значений.

Наиболее сложной задачей, решаемой программой мониторинга состояния, является автоматическое построение порогов на каждый из параметров. Программа решает задачу разделения естественных изменений параметров и изменений состояния объекта не по заранее известным алгоритмам на основе многочисленных датчиков режимов и внешних условий, а, в основном, по данным анализа измеряемых сигналов, применяя разные по скорости методы адаптации пороговых значений. Для этого база данных программы делится на несколько последовательных накопителей контролируемых параметров, значения которых определяются (динамически усредняются) для каждого накопителя за разные интервалы времени, а адаптация порогов состояния проводится индивидуально для параметров в каждом из накопителей.

Машины и механизмы после окончания интервала приработки могут работать в разных режимах и при разных внешних условиях, влияющих на значения многих из контролируемых параметров, Многие из параметров при смене режима могут изменяться скачкообразно или плавно в широких пределах, что требует соответствующей корректировки порогов. Такие режимы можно разделить на четыре основных группы

• работа в установившемся режиме (по частоте вращения, мощности и тепловому равновесию со стабильной окружающей средой),
• работа при стабильной частоте и нагрузке, но с изменяющимися внешними условиями
• работа при скачкообразном и плавном изменении нагрузки
• работа в режиме пуска, останова и перехода на другой режим по частоте вращения

В системе оперативной диагностики необходимые для определения данные выделяются из контролируемых сигналов с датчиков вибрации, тока, оборотов и других.

Наиболее быстрые изменения контролируемых параметров имеют место при пуске и смене нагрузки, для их регистрации обычно используется датчик оборотов и/или датчик тока электродвигателя. Далее происходят естественные плавные изменения многих из диагностических параметров при прогреве объекта и установке теплового равновесия с окружающей средой, окончание которых контролируется по результатам текущих измерений вибрации. При суточных изменениях температуры и нагрузки на электрическую сеть скорость изменения контролируемых параметров вибрации (а, при необходимости, тока и и/или температуры) существенно снижается, но имеет разнонаправленный характер. Каждый раз при анализе сигналов данные о текущем режиме вносятся в базу, что позволяет сравнивать результаты измерений только в одном режиме с порогами, установленными и адаптируемыми для этого режима.

Кроме рассмотренных изменений диагностических параметров в типовых режимах и условиях работы, а также изменений параметров в результате износа и старения машин и механизмов, есть еще и скачкообразные изменения состояния в результате вмешательства обслуживающего персонала, либо планового (обслуживание или текущий ремонт), либо внепланового (ошибка управления). После каждого такого вмешательства в течение определенного времени происходит либо приработка объекта со стабилизацией состояния, либо развитие внесенных дефектов. И для этого случая в программе мониторинга используются соответствующие алгоритмы адаптации порогов. Все указанные алгоритмы внесены, в частности, в программу мониторинга и оперативной диагностики ОДА нового поколения, разработанную ООО «Вибротехника».

Программа диагностики, используемая в системе, адаптируется под выбираемые диагностические сигналы и точки их контроля, обеспечивая диагностирование агрегата в целом. Для тех случаев, когда невозможно обеспечить обнаружение конкретного дефекта по прямым диагностическим признакам, предусмотрена возможность корректировки диагностической программы под его косвенные признаки, в первую очередь под признаки последствий развития этого дефекта. Характерным примером является диагностика дефектов смазки подшипника, когда при отсутствии датчика высокочастотной вибрации на корпусе подшипникового узла смазка диагностируется по последствиям – износу поверхностей трения, который изменяет, в том числе, свойства среднечастотной вибрации, контролируемой удаленно расположенными датчиками. Вопросы адаптации диагностических модулей программы под конкретные виды объектов и конкретные точки контроля диагностических параметров рассматриваются в последующих разделах.

Для периодического самотестирования в используемых системой средствах измерения и анализа диагностических сигналов предусмотрены тестовые режимы работы, а в программе мониторинга – модуль обработки результатов измерений в тестовых режимах с идентификацией отказавших измерительных каналов, средств анализа и линий связи.

Выходные данные программы мониторинга должны дифференцироваться под требования заказчика. Для этого программа подключается к информационной сети (рис.1), к которой подключаются и рабочие места пользователей с разным уровнем доступа к имеющимся данным. Наиболее общая информация выдается на рабочее место обслуживающего агрегат персонала, в качестве которого может использоваться монитор со схемой объекта диагностики, результатами текущей диагностики и данными по прогнозируемому остаточному ресурсу (рис.6).

Рис.6. Текущие выходные данные стационарной системы мониторинга состояния и оперативной диагностики, передаваемые на пульт управления контролируемых агрегатов

Очень часто заказчик требует использовать в системе два независимых способа оценки текущего состояния – по результатам сравнения стандартных уровней вибрации со стандартными порогами (вибрационный контроль) и по результатам сравнения всей группы контролируемых параметров с адаптируемыми порогами (контроль состояния) В этом случае результаты двух независимых видов оценки могут частично расходиться.

Для экспертов, а также для других потребителей информации могут организовываться дополнительные рабочие места на компьютерах в общей для всех систем мониторинга и диагностики информационной сети. В качестве такой сети может использоваться и информационная сеть предприятия. Для передачи цифровых потоков в системы управления контролируемыми агрегатами, если есть такая необходимость, желательно подключать систему мониторинга и диагностики к дополнительной сети управления.