Шрифт:

Методы повышения эффективности информационных систем защитного мониторинга судового роторного оборудования

 

Баркова Н.А., Грищенко Д.В., Россия, Санкт-Петербург

 

Тезисы доклада в формате .pdf

 

Стационарные системы защитного мониторинга по вибрации широко используются во многих отраслях промышленности и на транспорте в качестве средства повышения надежности и эффективности управления роторным оборудованием. Достоверность и оперативность принятия решения являются основными критериями эффективности таких систем, т.к. зачастую принимать правильное решение необходимо за считанные секунды до возникновения опасных ситуаций с необратимыми последствиями. Поэтому повышение достоверности определения состояния, в том числе и в переходных режимах работы, и минимизация времени принятия решения является крайне актуальной задачей при разработке таких систем. Подобные системы могут эффективно использоваться и в качестве средства информационной поддержки при управлении оборудованием, предоставляя оператору информацию о нежелательных режимах работы и о последствиях таких режимов.

В простейших системах, обеспечивающих аварийную защиту оборудования основным параметром для принятия решения является нормируемая стандартами интегральная низкочастотная вибрация. Реализация таких систем относительно проста и не требует создания сложных алгоритмов обработки данных. При этом достоверность таких систем ограничена, т.к. низкочастотная широкополосная вибрация характеризует опасность вибрации для самого агрегата, но не отражает в достаточной мере связь с его техническим состоянием. Некоторое повышение достоверности идентификации состояния в подобных системах может быть достигнуто путем увеличения количества точек контроля и измерения характеристик других рабочих процессов. Однако опыт разработки и внедрения подобных систем показывает, что качественное повышение эффективности достигается за счет внедрения технологий мониторинга и оперативного диагностирования на основе широкой номенклатуры измеряемых параметров. Внедрение подобных технологий предполагает решение целого ряда задач.

Во-первых, необходимо извлечь из вибрации как можно больше информации, характеризующей различные физические процессы. Для этого вибрацию разделяют на компоненты разной природы – периодические, случайные и импульсные. Каждая из таких выделенных компонент связана с изменением свойств различных физических процессов. К примеру, рост периодических компонент связан с увеличением энергии колебательных процессов, рост случайных компонент - с изменением сил трения и характером взаимодействия сред, а появление импульсных компонент характеризует возникновение ударных взаимодействий.

Во-вторых, для эффективного мониторинга следует внедрять алгоритмы оптимальной адаптации пороговых значений. Здесь следует учитывать изменение вибрации агрегата не только из- за изменения режима, но и учитывать флуктуации внешних условий – изменение температуры объекта в процессе прогрева, изменения температуры окружающей среды и т.п. Одним из эффективных способов адаптации пороговых значений является накопление и анализ данных в блоках (накопителях) различной длительности по времени и расчёте порогов для каждого такого накопителя отдельно на основании определения базового значения по следующему накопителю (большему по длительности). Это дает возможность абстрагироваться от медленных изменений параметров и повысить чувствительность идентификации причин изменения состояния, которое может происходить с различной скоростью.

В-третьих, для повышения эффективности технологий постановки оперативного диагноза необходимо переходить от поузловой диагностики к диагностированию объекта в целом, что требует от разработчиков таких систем тонкого понимания связи дефектов конкретного узла с широким перечнем выделенных из вибрации компонент во всех измеряемых на агрегате точках.

Важнейшей задачей при построении систем защитного мониторинга является обеспечение контроля состояния в переходных режимах работы, ведь именно в таких режимах происходит большинство аварий. Вопросы контроля и мониторинга в подобных режимах решаются путем повышения порогов на заданные величины. Диагностирование в переходных режимах в большинстве систем не предусмотрено из-за проблем в получении необходимой информации – параметров гармонических рядов. Решить данную проблему можно путем создания устойчивых методов выделения информативных гармоник из спектров вибрации при нестабильной частоте вращения, основанных на анализе мгновенных неусреденных спектров с подходящим для конкретной нестабильности частотным разрешением, а также путем анализа широкополосных спектров.

В качестве примера современных систем защитного мониторинга, построенных с учетом перечисленных способов повышения эффективности, можно привести судовую бортовую стационарную систему диагностики, созданную с участием авторов и переданную для использования на кораблях с атомными энергетическими установками. Гражданский вариант системы показал свою эффективность на одном из промышленных предприятий Санкт-Петербурга.