7. Оптимизация списка используемых признаков дефектов

Работа по оптимизации списка оперативно обнаруживаемых дефектов и используемых диагностических признаков в сигналах вибрации, тока и других процессов проводится для разных видов машин и механизмов с узлами вращения индивидуально, с учетом таких факторов, как:

• вид и особенности функционирования объекта диагностики,
• количество точек контроля вибрации и доступные места их установки,
• номенклатура используемых для оперативной диагностики невибрационных датчиков (тока и др. процессов),
• затухание вибрации при распространении от дефектного узла к каждой точке контроля,
• длительность пуска и количество режимов работы агрегата на разных частотах вращения.

Предварительно все виды диагностируемых машин и механизмов с узлами вращения делятся на группы по особенностям использования в диагностике вибрации и других процессов, а также по номенклатуре применяемых методов анализа измеряемых сигналов.

Первый шаг такого деления – на объекты с длительными и кратковременными режимами работы. В случае, когда за время работы объекта контролируемые узлы вращения не успевают сделать требуемые для диагностики с использованием спектрального анализа вибрации 20-30 оборотов, вибрационные измерения используются только для мониторинга состояния объекта (узла) по мощности вибрации и по форме ее импульсных компонент, а идентификация дефектов проводится по току двигателя (при наличии электропривода).

Второй шаг деления объектов диагностики – на машины и механизмы с узлами возвратно-поступательного действия и без них. В узлах вращения одним из основных признаков дефектов является появление возбуждаемой ударами импульсной вибрации, по которой многие дефекты обнаруживаются на ранней стадии развития. При наличии в агрегате узлов возвратно-поступательного действия мощные удары - составная часть рабочего процесса, и возбуждаемая ими вибрация резко ограничивает возможности обнаружения слабых ударов в узлах вращения того же агрегата. Поэтому вибрационная диагностика агрегатов с узлами возвратно - поступательного действия делится на две части. Первая – разделение стационарной и ударной вибрации специальными методами анализа сигналов, а вторая - анализ стационарных компонент в частотной области для диагностики узлов вращения и анализ формы импульсной вибрации для диагностики возвратно-поступательных узлов. Естественно, что часть диагностической информации теряется при таком разделении вибрации, поэтому системы диагностики механизмов с узлами возвратно-поступательного действия строятся с широким использованием датчиков и других процессов, чаще всего датчиков температуры возвратно - поступательных узлов. Соответственно, и алгоритмы анализа вибрации таких механизмов, и алгоритмы принятия решений существенно отличаются от используемых для оперативной диагностики машин без крупных узлов возвратно поступательного действия.

Третий шаг деления машин и механизмов с узлами вращения, как объектов диагностики – на доступные и недоступные для измерения вибрации в оптимальных точках контроля. Так, например, контролировать вибрацию электроагрегатов, работающих под водой, крайне сложно, требуется встраивать датчики вибрации на этапе проектирования агрегата и тогда же решать вопросы передачи измеряемых сигналов на удаленные средства их анализа и диагностики. Поэтому погружные агрегаты чаще всего диагностируются по потребляемому току, источник которого доступен для измерения автономной системой диагностики. В тех случаях, когда конструкция агрегатов или другие причины не позволяют установить датчики вибрации близко к возможному месту появления дефектов, вибрация измеряется в удаленных точках агрегата, диагностика проводится только по низкочастотной и среднечастотной вибрации, дополняясь, при необходимости, диагностикой по другим видам процессов, в частности, по току двигателя.

Естественно, что полной унификации технических решений для систем диагностики всех видов машин и механизмов добиться практически невозможно. Логично разделить стационарные системы оперативной диагностики на четыре основных вида – два для машин и механизмов длительного действия с узлами возвратно-поступательного действия и без них, и два - для аналогичных машин и механизмов кратковременного действия. Два последних вида систем диагностики отличаются тем, что сначала контролируемые сигналы в течение одного цикла работы объектов диагностики записываются в память многоканальных измерителей системы, а после окончания цикла выполняется их анализ и выделение контролируемых параметров.

Запись контролируемого сигнала с последующим его анализом может использоваться и в первых двух видах систем диагностики машин и механизмов длительного действия. Но производится эта запись отрезками, и в трех основных случаях – в моменты пуска (смены нагрузки), периодически на установившихся режимах работы и в моменты резкого ухудшения состояния объекта мониторинга. Запись сигналов на пуске и в установившихся режимах может использоваться для последующего более глубокого и более длительного, чем в системе оперативной диагностики анализа с целью обнаружения дефектов эксплуатации на более ранней стадии развития и долгосрочного прогноза состояния для обеспечения обслуживания и ремонта объектов по фактическому состоянию. Запись сигналов в моменты ухудшения состояния может использоваться для анализа особенностей предаварийного развития дефектов с целью коррекции используемых алгоритмов диагностики и разработки технических решений по повышению надежности объектов контроля. Для всех видов анализа записываемых сигналов используются программы, не входящие в состав системы оперативной диагностики, а, при необходимости, к проведению такого анализа привлекаются эксперты со специальной подготовкой.

Ниже для сокращения объема данной публикации на конкретных примерах рассматривается лишь один из четырех видов систем мониторинга и оперативной диагностики – для длительно работающих машин и механизмов и без крупных узлов возвратно-поступательного действия. Но универсальность технических решений позволяет использовать системы диагностики этого вида и для агрегатов с недоступными для измерения вибрации отдельными узлами, в том числе, для диагностики полностью недоступных для контактных измерений вибрации агрегатов по потребляемому приводным электродвигателем току.

Важной особенностью многоканальных систем параллельного мониторинга и оперативной диагностики является возможность идентификации системных дефектов в агрегатах, использующих большое количество связанных между собой единым технологическим процессом машин и механизмов. Причиной таких дефектов может быть частичный отказ одного из механизмов, или ошибка управления с выходом в нештатный режим работы агрегата, а последствием – изменение состояния нескольких машин и механизмов в агрегате. Идентифицировать системные дефекты можно по совокупности изменивших состояние машин и механизмов, а также по задержкам между моментами регистрации этих изменений в разных объектах, которые могут либо составлять доли секунды, либо доходить до нескольких часов работы. Поиск диагностических признаков системных дефектов и доукомплектование систем оперативной диагностики программными модулями их обнаружения и идентификации обычно не относится к задачам проектирования систем оперативной диагностики и решается индивидуально, по мере расширения количества машин и механизмов, охваченных базовой системой мониторинга и диагностики агрегата, и после приобретения опыта ее эксплуатации.