Средства и программы вибромониторинга
Содержание
Статьи о вибромониторинге
Простейшим переносным средством вибромониторинга можно считать виброметр, но при условии проведения периодических измерений вибрации в стандартной полосе частот по маршрутам, составленным в программе мониторинга, обычно устанавливаемой на персональный компьютер. Однако простейший виброметр, контролирующий величину вибрации в стандартных частотных диапазонах до 1-2кГц, еще не является средством мониторинга состояния агрегатов – многие опасные дефекты, в частности дефекты подшипников качения, могут быть пропущены.
Важнейшая особенность вибромониторинга состояния, которой нет в виброконтроле - изменения состояния анализируются независимо для каждого режима работы контролируемого агрегата. Эта особенность обычно не учитывается простейшими программами мониторинга. Поэтому измерять вибрацию переносными приборами, в частности виброметром, необходимо на одном и том же, преимущественно, установившемся режиме работы контролируемого агрегата. За это отвечает оператор, проводящий мониторинговые измерения.
В основные функции типовой программы вибромониторинга входят:
-
описание объектов мониторинга с указанием точек и направления измерений вибрации, обычно в виде «дерева» оборудования,
-
описание используемых для измерений возможностей средства измерения,
-
составление заданий на измерения (маршрутов), передача их в средство измерения и прием результатов выполненных измерений в базу данных,
-
накопление, обработка, анализ и хранение принятых результатов измерений,
-
сравнение выделяемых из сигнала вибрации параметров с порогами состояния, анализ трендов их значений, определение и прогноз состояния объекта по полученным результатам,
-
определение и адаптация порогов на величины используемых для мониторинга состояния параметров вибрации по истории («базовым» линиям) и по группе одинаковых объектов.
-
составление отчетных материалов
Современные виброизмерительные приборы строятся на основе микрокомпьютеров с широкими возможностями, и, как следствие, многие из выпускаемых виброметров способны измерять несколько параметров вибрации, а программы мониторинга – принимать данные измерений, строить «базовые» линии и определять для измеряемых параметров пороговые значения. Поэтому возможности переносных систем вибромониторинга постоянно расширяются, в первую очередь путем расширения диапазона частот контролируемой вибрации и деления ее на частотные полосы для параллельного мониторинга составляющих разной частоты.
Если прибор контроля вибрации от низких до ультразвуковых частот дополнительно может измерять широкополосный спектр вибрации, он не выпадает из класса виброметров ни по назначению, ни по стоимости. И такой виброметр, и простейшая программа мониторинга, не требуют от пользователя специальных знаний в области виброанализа, но они позволяют перейти к решению задачи мониторинга состояния агрегатов, не пропуская изменений состояния из-за появления любого опасного дефекта. Единственная из остающихся проблема - построение порогов состояния, но эта проблема в современных программах мониторинга решается автоматически по мере накопления результатов периодических измерений в базе данных программы. Простейший комплекс мониторинга состояния такого типа ПСК-21 на основе виброметра ВТ-21 приведен на рис.6.1. Мониторинг состояния оборудования этим комплексом осуществляется по периодическим измерениям уровня вибрации в стандартной полосе частот, по третьоктавным спектрам вибрации от 2Гц до 25кГц, по параметрам (пику и СКЗ) высокочастотной вибрации и по температуре. Для вибромониторинга многорежимных по частоте вращения агрегатов с выбором режима в состав комплекса включен датчик оборотов.
Рис.6.1. Комплекс вибромониторинга состояния машин и оборудования ПСК-21 на базе виброметра ВТ-21 с возможностью измерения третьоктавного спектра вибрации..
Следующий уровень развития переносных средств вибромониторинга состояния – использование прибора для узкополосного спектрального анализа вибрации (виброанализатора) до частот порядка 20-30кГц. Виброанализатор позволяет выделить из вибрации узкополосные составляющие, возбуждаемые конкретными узлами и элементами агрегата в установившемся режиме работы при конкретных неисправностях и дефектах, а также контролировать процессы изменения во времени каждой составляющей. Мониторинг быстрых изменений параметров отдельных составляющих спектра вибрации обычно обеспечивается в виброанализаторе, преимущественно многоканальном, при измерении и анализе каскадов спектров. Мониторинг медленных изменений – это уже задача программы мониторинга.
Наиболее сложная задача вибромониторинга состояния по уровням (мощности) узкополосных составляющих спектра вибрации – определение источника каждой из них. Если эти функции выполняет эксперт, может использоваться стандартная (простейшая) программа мониторинга. Если анализ должен выполняеться автоматически, программа мониторинга должна быть существенно усложнена и адаптироваться к каждому виду агрегата. В последнем случае программа мониторинга состояния, как правило, дополняется модулем автоматической диагностики конкретного агрегата, определяющим вид и степень опасности возникающего дефекта, а также прогнозирующим его развитие с оценкой остаточного ресурса. Естественно, что стоимость средств детального вибромониторинга состояния для эксперта и средств автоматического мониторинга может различаться в несколько раз.
В качестве примера средства детального вибромониторинга состояния на рис.6.2. приведена переносная система мониторинга и диагностики вращающегося оборудования на основе виброанализатора из линейки приборов серии СД и одной из модификаций программы автоматического мониторинга и диагностики DREAM.
Рис.6.2. Система мониторинга и диагностики на основе виброанализатора СД-12 и программы DREAM-4
Наиболее важным направлением применения средств вибромониторинга является аварийная защита ответственного оборудования по вибрации, для чего используются стационарные системы контроля и мониторинга. Их задача – обеспечивать контроль вибрации на любом режиме работы агрегата, не только со стабильной частотой вращения, но и на пуске, при смене нагрузки и других. Учитывая требования к высокой скорости принятия решений и отсутствие норм на величины отдельных составляющих вибрации, защитный мониторинг строится на основе измерений вибрации в широких полосах частот. На рис.6.4. приведен один из вариантов подобной стационарной системы вибромониторинга. На время протекания переходных процессов в такой системе пороговые значения на допустимый уровень вибрации могут увеличиваться, но не более, чем в 1,6 раза (4дБ).
Рис.6.3. Стационарный комплекс виброконтроля и защитного мониторинга КВК на основе двухканальных виброметров ВМ-21 и программы «Виброконтроль»
Приведенная система защитного мониторинга рассчитана на измерение вибрации в двух полосах частот, выбираемых пользователем, с временем обновления информации – одна секунда. Пороги состояния также выбираются и устанавливаются пользователем на величину вибрации в каждой из выбранных полос. Для установления жесткой связи измеряемой вибрации с состоянием ответственного оборудования необходимо расширять систему, как в части охвата всего частотного диапазона возбуждаемой вибрации, так и в части выделения из сигнала и параллельного анализа импульсных составляющих вибюрации, возбуждамой ударами разной величины и длительности.
Функциональная схема такой системы приведена на рис. 6.5. Кроме датчиков вибрации в нее могут входить датчики других видов величин, в частности тока приводных электродвигателей, датчики температуры, давления, деформации и т.п.
Подобная система может выполнять функции, как защитного, так и прогнозирующего мониторинга. При этом для реализации защитного мониторинга время обновления информации составляет 8 раз в секунду, т.е. обнаружить скачкообразное изменение состояния объекта, которое начинает проявляться с высокочастотной вибрации, с тройным подтверждением результата по независимым измерениям можно за ½ секунды. Для реализации функций прогнозирующего мониторинга с полной оценкой состояния нужно, чтобы за это время ротор агрегата совершил не менее 16 оборотов, в противном случае время на опредление причины изменения состояния (если в составе системы мониторинга используется диагностический модуль) увеличивается.
Рис.6.4. Стационарная система мониторинга состояния вращающегося оборудования СМД-4 с возможностью подключения модулей диагностики различных типов агрегатов.
На практике применяется еще один класс систем мониторинга состояния, промежуточный между портативными системами прогнозирующего мониторинга и стационарными системами объединенного защитного и прогнозирующего мониторинга. Это мобильные системы мониторинга, которые разворачиваются на объекте контроля временно и могут функционировать в режиме как защитного, так и прогнозирующего мониторинга. Несколько вариантов такого исполнения системы мониторинга СМД-4М приведены на рис.6.5.
Рис.6.5. Многоканальные (от 4 до 16 каналов) мобильные системы защитного и прогнозирующего мониторинга состояния. На рисунке не показаны подключаемые к системе датчики вибрации и оборотов, а также (для первых двух систем) внешние средства визуализации результатов, связываемые с системой по Ethernet
Мобильные системы мониторинга обычно подключаются к компьютерной сети, поэтому могут не иметь собственного монитора. Типовой способ применения – с предварительным режимом самообучения. Но для самообучения такой системы требуется время, обычно не менее часа. Можно отказаться от режима самообучения и выставить пороги вручную, до начала измерений, используя полученную ранее (на аналогичных объектах) информацию. С учетом возможности обнаружения и анализа трендов развивающихся параметров вибрации (дефектов) длительность использования такой системы может быть достаточно большой, при необходимости – до 1000 часов и более.
В мировой практике принято при создании дорогостоящих агрегатов объединять системы мониторинга, в первую очередь, защитного, со штатными системами автоматического управления агрегатами. В России такая практика применяется крайне редко, но, при необходимости, можно использовать мобильную систему мониторинга состояния параллельно системе автоматического управления агрегатами.
Для Вашего удобства все статьи нашего сайта по теме «Вибромониторинг» мы собрали в одном месте.
Вы можете прочитать их в разделе Статьи о вибромониторинге
Подробнее
Содержание
