Системы мониторинга и диагностики серии СМД-4. Технология построения и использования. Работа СМД-4 в режиме оперативной диагностики

Основная задача оперативной диагностики агрегата –  обеспечение перехода на управление работой агрегата по его фактическому состоянию. Для этого в кратчайший срок система диагностики должна устанавливать причину регистрируемых в процессе мониторинга изменений состояния, определять вид, место действия и степень развития каждого дефекта, а также оценивать остаточный ресурс агрегата, если величина и скорость развития дефектов представляют опасность для продолжения его эксплуатации.

Диагностику агрегата желательно проводить как в установившихся, так и в неустановившихся режимах работы агрегата. Периодическая диагностика в заранее определенных режимах работы агрегата необходима для прогноза состояния, и ее глубина должна обеспечивать решение поставленной задачи, даже если время накопления нужной информации приводит к небольшой задержки принятия решения. Непрерывная диагностика агрегата, как в установившихся, так и в неустановившихся режимах работы необходима для «мгновенного» выявления дефектного узла, в том числе при «событии», в результате которого срабатывает система аварийной защиты и агрегат останавливается. Учитывая, что приемы диагностики и используемые признаки дефектов – разные для диагностики в установившихся и переходных режимах работы агрегата, в систему диагностики может быть заложено до четырех диагностических моделей для каждого типа агрегатов с использованием разных групп диагностических признаков.

Непрерывную диагностику СМД-4 проводит по широкополосной вибрации агрегата во всех точках ее контроля. Для определения дефектного узла используются вся совокупность контролируемых во всех точках параметров широкополосной вибрации, из числа превысивших адаптируемые в процессе мониторинга пороги состояния. Это могут быть уровни отдельных составляющих третьоктавного спектра виброускорения в разных точках контроля, уровни и задержки во времени регистрации отдельных ударных импульсов. Диагноз может выдаваться одновременно с регистрацией «события», что особенно важно в пусковых и переходных режимах работы агрегата.

Алгоритмы непрерывной диагностики с обнаружением дефектного узла могут использоваться системой мониторинга, работающей в режимах, как общего, так и детального мониторинга, т.е. даже при неполном объеме информации об объекте, после этапа самообучения системы и без работ по ее адаптации к объекту диагностики.

Периодическая диагностика может проводиться на заранее выделенных для нее режимах работы агрегата. Таким режимом может быть либо пусковой, либо один из установившихся, либо выбег. Тогда алгоритмы непрерывной диагностики и используемая диагностическая информация трансформируются с учетом текущего режима работы. На пуске может использоваться зависимость частоты вращения агрегата от времени, по которой корректируются пороги мониторинга, на выбеге – дополнительное измерение амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик вибрации на гармониках частоты вращения ротора.

Особенностью диагностики на установившихся режимах работы агрегата является то, что вместо непрерывной диагностики по результатам общего мониторинга или параллельно с ней может выполняться глубокая диагностика по результатам детального мониторинга. Глубокая диагностика проводится и периодически, и по «событию», регистрируемому в процессе общего или детального мониторинга. Для постановки диагноза наиболее полно используется информация, выделяемая из узкополосных спектров вибрации и огибающей ее высокочастотных компонент, которая была рассмотрена в предыдущем разделе при анализе работы СМД-4 в режиме детального мониторинга.

В момент регистрации «события» могут появиться ограничения на возможности глубокой диагностики. Основное из них - невозможность в этот момент выполнить полный комплект необходимых измерений, если «событие» привело к срабатыванию системы аварийной защиты. Тогда для выявления причин аварийной остановки можно воспользоваться как предварительным диагнозом, полученным во время события по результатам общего мониторинга, так и последним из сохраняемых результатов периодической глубокой диагностики. Если после события агрегат продолжает работать, глубокая диагностика проводится по внеочередным измерениям, автоматически выполняемым на стабильном режиме работы агрегата по факту события, при этом ее результат будет получен с задержкой на время измерения диагностических параметров.

Используемая в СМД-4 технология глубокого диагностирования агрегатов с узлами вращения может модифицироваться для трех основных областей ее применения.

Первая модификация учитывает особенности технологии диагностики на стендах с участием оператора. Основные функции СМД-4 - диагностика при выходном контроле состояния агрегатов на заводах – изготовителях. Это диагностика каждого из группы идентичных агрегатов, причем время, отведенное на диагностику – минимально. Объектом обнаружения являются дефекты изготовления и сборки, а основным ограничивающим фактором - особенности функционирования и накапливающиеся в процессе эксплуатации дефекты испытательного стенда. 

Вторая учитывает особенности диагностики агрегата после обслуживания и ремонта, в процессе его «приработки», когда объектом обнаружения является совокупность дефектов изготовления, сборки и эксплуатации, дополняемая нетиповыми дефектами из-за возможных ошибок обслуживания и ремонта. Эта модификация, используется, прежде всего, в мобильных системах диагностики. Время, выделяемое на приработку агрегата и накопление данных, обычно ограничено, а СМД-4 после постановки диагноза может использоваться для работы с другим объектом, описание которого есть в системе.

Третья модификация учитывает особенности диагностики уникальных агрегатов на этапе длительной эксплуатации, когда СМД-4 устанавливается на агрегат либо на этапе его изготовления, либо после выработки части ресурса и используется далее до полной выработки ресурса агрегата. Эта модификация технологии диагностики рассчитана на работу без обслуживания системы диагностики. Объектом ее обнаружения являются дефекты износа с последующим контролем их развития, а также дефекты, вносимые при ошибках управления и обслуживания агрегата, с оценкой их последствий начиная с момента принятия мер по ликвидации обнаруженных ошибок.

СМД-4 в режиме постоянной диагностики используется и для раннего обнаружение типовых дефектов агрегатов, не имеющих в своем составе мощных узлов возвратно-поступательного действия. Кроме обнаружения проводятся операции идентификации вида дефекта и деление степени его опасности на 4 уровня. Однозначная идентификация вида дефекта возможна, если у него есть не менее трех уникальных признаков, и из них, как минимум, два обнаруживаются одновременно. Если уникальных признаков у конкретного дефекта не хватает, идентифицируется группа дефектов, имеющих общие признаки. И чаще всего название группы дефектов определяется видом диагностируемого узла и содержанием основного признака.

В качестве примера такого обозначения можно привести дефекты подшипников скольжения, которые объединяются в три идентифицируемые группы – автоколебания ротора в подшипниках, рост сил трения и удары в подшипнике. К автоколебаниям ротора относят все виды его неустойчивых колебаний на любой из возможных частот автоколебаний, а также случайных колебаний, сопровождающихся нестабильностью масляного клина и фазы оборотной вибрации ротора. Название «рост сил трения в подшипнике» объединяет в себя такие дефекты, как неравномерный износ и перенос вкладышей, сколы баббита, засорение каналов подачи смазки. Название «удары в подшипнике» объединяет такие дефекты, как разрыв слоя смазки, деформация вкладыша, появление ударных нагрузок на подшипник из-за дефектов крепления опор вращения или дефектов муфты.

Среди других идентифицируемых системой дефектов агрегатов можно выделить:

Дефекты связанных муфтами роторов:

• неуравновешенность ротора,
• несоосность роторов,
• бой вала в опоре вращения,
• износ (дефект) муфты.

Дефекты подшипников качения:

• повреждения поверхности качения наружного кольца,
• повреждения поверхности качения внутреннего кольца,
• повреждения поверхности тел качения,
• износ и повреждения сепаратора,
• снижение качества смазки.

Кроме дефектов в виде повреждений (износ, раковины, сколы), для вновь устанавливаемых подшипников характерны (первая и вторая модификации технологий диагностики) и такие дефекты, как перекос и неравномерный натяг.

Дефекты механических передач (зубчатых, цепных, винтовых, ременных):

• бой (шестерни, звездочки) относительно вала (или изгиб вала),
• перекос шестерни, звездочки, ремня,
• повреждение (износ) зуба,
• износ (повреждение) зацепления (сцепления),
• износ (повреждение)т цепи (ремня).

Дефекты рабочих колес в потоке жидкости:

• гидродинамическая неуравновешенность,
• бой рабочего колеса (несоосность вала и колеса),
• перекос рабочего колеса,
• турбулентность потока (неравномерность потока, смещение рабочего колеса),
• неисправность (износ) лопасти,
• кавитация жидкости.

Дефекты рабочих колес в потоке газа:

• аэродинамическая неуравновешенность,
• бой рабочего колеса (несоосность вала и колеса),
• перекос рабочего колеса,
• турбулентность потока (неравномерность потока, смещение рабочего колеса),
• неисправность (износ) лопаток.

Дефекты электромагнитной системы электрических машин:

Асинхронные электродвигатели:

• эксцентриситет (несимметрия) зазора, статический и вращающийся,
• повреждения беличьей клетки (и активного железа) ротора,
• повреждения обмотки (и активного железа) статора,
• распушение активного железа статора.

Синхронные электрические машины:

• эксцентриситет (несимметрия) зазора, статический,
• повреждения обмотки возбуждения (и активного железа) ротора,
• повреждения обмотки (и активного железа) статора,
• распушение активного железа статора.

Машины постоянного тока:

• эксцентриситет зазора (статический),
• перекос полюса (основного и дополнительного),
• повреждение пластины коллектора (и уравнительного соединения якоря),
• повреждение щеточного узла,
• износ коллектора.

Кроме дефектов собственно электромагнитной системы электродвигателя обнаруживаются искажения напряжения в источнике силового напряжения, а также несимметрия питания по фазам электродвигателя переменного тока.

Результаты оперативной диагностики (общей и детальной) в кратком виде выдаются в окне оператора в журнале событий, где кроме регистрации события приводится название обнаруженного дефекта и прогнозируемый остаточный ресурс. Если длина обнаруженного тренда недостаточна для количественного прогноза или велика ошибка определения скорости его нарастания, выдается оценка нижней границы того интервала измерений, после которого будет проведена повторная оценка остаточного ресурса

Более полная оценка результатов диагностики и прогноза состояния агрегата с указанием параметров, по которым она составлена, приводится в отчете, который может быть выведен на экран из окна «диагностика».

Содержание

1  2  3   4   5   6