В статье представлены стационарные системы «САДКО» и переносные системы ДИЭС, которые позволяют определять в автоматическом режиме десятки типов механических и электрических дефектов, вызывающих повышенную вибрацию машин и механизмов.
АО «Промсервис», г. Димитровград, Ульяновская обл.
Оптимизация затрат на техническое обслуживание и ремонт технологического оборудования является значимым фактором повышения эффективности управления производственными процессами на металлургических предприятиях, в холдингах и отраслевых объединениях. Для решения этой задачи требуется развитие направления технологического диагностирования, основанного на применении средств технической диагностики и методов неразрушающего контроля.
Такая работа включает несколько этапов:
- оснащение различных служб завода необходимыми средствами технической диагностики;
- организация мониторинга технического состояния всего парка технологического оборудования с применением переносных, стендовых и стационарных систем технического диагностирования, основанных на различных методах неразрушающего контроля. Мониторинг выполняют специалисты диагностической и (или) цеховых служб;
- оптимизация ремонтного процесса в части организации мероприятий по балансировке, входному и выходному контролю;
- внедрение экспертных систем автоматического диагностирования для оптимизации использования возможностей специалистов-диагностов;
- обучение персонала, разработка необходимого методологического обеспечения;
- внедрение единого диагностического пространства на базе платформы ДИЭС, интегрированного в общезаводские информационные системы.
АО «Промсервис» с 1992 года разрабатывает и производит стационарные и переносные системы мониторинга и вибродиагностики. Стационарная система контроля, диагностики и защиты динамического оборудования «САДКО» применяется на ряде промышленных объектов, включая предприятия металлургической отрасли (Магнитогорский металлургический комбинат, ОЭМК им. А. А. Угарова, ПАО «НЛМК»), нефтеперерабатывающей промышленности (ПАО «ЛУКОЙЛ», ПАО «НК «Роснефть», АО «Независимая нефтегазовая компания»), а также на объектах атомной энергетики, топливно-энергетического комплекса и нефтехимии (включая ПАО «СИБУР Холдинг»). Система имеет сертификат об утверждении типа средства измерений и выпускается во взрывозащищённом исполнении. По информации разработчика, выполнены требования по электромагнитной совместимости, сейсмостойкости и устойчивости к механическим воздействиям. Программное обеспечение «САДКО» и диагностическая экспертная система ДИЭС зарегистрированы и включены в реестр российского программного обеспечения.
Применение на предприятиях металлургии и других отраслей
Система «САДКО» может применяться для диагностирования широкого круга промышленных машин и механизмов. В рамках металлургической отрасли к оборудованию, на котором может использоваться вибрационное диагностирование с автоматической фиксацией признаков дефектов, относятся прокатные станы, насосные и компрессорные агрегаты, транспортно-конвейерные линии и другое технологическое оборудование.
На горно-обогатительных предприятиях такие системы могут внедряться на дробильно-размольном оборудовании, транспортно-конвейерных установках, насосах различных конструкций, компрессорных установках, грохотах, концентраторах, сгустителях, флотомашинах и иных узлах, подверженных вибрационным нагрузкам.
В одном из паросиловых цехов металлургического комбината был зафиксирован характерный пример. На нагнетателях газоочистки происходило налипание продуктов сгорания на лопатки рабочего колеса, что приводило к периодическому росту вибрации до аварийных значений несмотря на проведение регламентных ремонтных и виброналадочных работ.
После оснащения нагнетателя с синхронным электродвигателем мощностью 2 МВт стационарной системой вибромониторинга «САДКО» были зарегистрированы признаки развития дефекта, классифицируемого как дисбаланс рабочего колеса. Динамика изменения диагностического параметра совпала с ростом общего уровня вибрации агрегата (рис. 1).
Рис. 1. Соответствие трендов вибрации и развития контролируемого дефекта «Дисбаланс рабочего колеса»
Оперативный персонал, который с помощью системы «САДКО» контролировал увеличение дисбаланса и общего уровня вибрации, подобрал оптимальную периодичность промывки рабочего колеса, позволяющую не доводить вибрационное состояние нагнетателя до аварийно опасных показателей. Как можно судить по трендам вибрационного состояния (рис. 2), периодичность промывки участилась в два раза, но и максимальные вибрации, при которых эксплуатируется нагнетатель, уменьшились вдвое. Это позволило улучшить общие экономические показатели технологического процесса.
Рис. 2. Тренд вибрации до и после учета результатов автоматического диагностирования
Однако рост дисбаланса из-за налипания продуктов на лопасти рабочего колеса был не единственной проблемой, которую обнаружила стационарная система вибромониторинга. Выяснилось, что на задней выносной подшипниковой опоре произошло ослабление крепления. Проявлялся данный дефект ростом осевой вибрации, причем синхронно с ростом величины дисбаланса. Заключение, сформированное в автоматическом режиме, было подтверждено в процессе дополнительного анализа орбит.
Через месяц после внедрения системы «САДКО» заменили электродвигатель. После приемки оборудования из ремонта система не выявила дефектов. Но, поработав несколько часов, двигатель прогрелся, и ситуация кардинально изменилась: выросла вибрация и проявились дефекты центровки (рис. 3).
Рис. 3. Результат автоматического диагностирования при включении нагнетателя и после прогрева
Агрегат был выведен в ремонт, и были оперативно выполнены наладочные работы по укреплению опорной системы. После этого нагнетатель вышел в эксплуатацию с отличными показателями. То есть сразу после замены непрерывный мониторинг не обнаружил дефектов, но по мере прогрева и приработки система отследила их развитие, что позволило на начальном этапе эксплуатации устранить несоответствия.
Таким образом, за полгода эксплуатации стационарная система вибромониторинга «САДКО» помогла выявить объективную картину технического состояния нагнетателя как во время эксплуатации, так и после проведенных ремонтных работ, спланировать своевременное техническое обслуживание и снизить затраты на проведение виброналадки, притом что в большинстве случаев использовалась лишь встроенная система промывки.
На другом примере из практики продемонстрируем возможности мобильной системы автоматического диагностирования с ПО ДИЭС, которое позволило выполнить наладку оборудования. На промышленном предприятии проводились работы по виброналадке турбокомпрессора К-1500 (производство азота и кислорода). Одним из приводов на установке был электродвигатель мощностью 10 МВт. При его пуске на холостом ходу наблюдалась высокая вибрация, не позволяющая его эксплуатировать. Специалисты предприятия неоднократно пытались отбалансировать блок, но это не приводило к стабильно хорошим результатам, поэтому компания обратилась в АО «Промсервис».
С помощью ПО ДИЭС было проведено предварительное диагностирование, которое выявило дефекты «Отсутствие жесткости крепления» и «Негоризонтальная установка». После исключения этих дефектов было выполнено повторное диагностирование, показавшее наличие дисбаланса вала. Аккуратная балансировка с помощью прибора OneProd Falcon (Франция) позволила привести агрегат в нормальное состояние. Кроме того, специалисты АО «Промсервис» проконтролировали штатную технологию пуска тяжелых машин, что в конечном итоге позволило продолжать эксплуатацию этого агрегата, а не выполнять дорогостоящие работы по замене электродвигателя.
Исполнения и функциональные возможности системы вибромониторинга «САДКО»
Теперь рассмотрим функциональность, построение и элементы системы вибромониторинга «САДКО».
Система выполняет следующие основные функции:
- обеспечивает оперативный эксплуатационный контроль технического состояния динамического оборудования: мониторинг параметров вибрации и технологических процессов;
- автоматически диагностирует техническое состояние агрегата с заданной периодичностью;
- своевременно информирует оперативный персонал о развитии аварийно опасных ситуаций;
- вырабатывает сигналы на защиту и сигнализацию (при необходимости).
То есть «САДКО» реализует все основные функции и интерфейсные решения, которые представлены в стационарных комплексах мониторинга ведущих иностранных производителей. Система вибромониторинга имеет распределенную структуру и включает в себя датчики, контроллеры, аппаратные средства организации связи, серверы обработки и хранения данных, рабочие станции специалистов. Всё это – унифицированное оборудование, выпускаемое серийно и имеющее аналоги.
Датчики вибрации устанавливаются быстросъемным способом, что позволяет не нарушать конструкцию и эксплуатационные характеристики оборудования. Их монтаж и демонтаж выполняется удобным и безопасным способом. От датчиков сигналы поступают в контроллеры. Специальные схемные решения, применяемые в «САДКО», обеспечивают высокую помехозащищенность и достоверность измерений.
Система «САДКО» производится в стоечном, полевом или мобильном исполнении, что предусматривает разную комплектацию. Стоечное исполнение включает в свой состав контроллеры и сервер, которые размещены в едином корпусе стойки, расположенной в помещении серверной. У полевого исполнения контроллеры помещены в корпуса (шкафы подвесного исполнения) и находятся в непосредственной близости от контролируемого оборудования, а информация передается на сервер и в операторную. Мобильное исполнение – это переносной сборщик-виброанализатор и экспертное ПО автоматического диагностирования ДИЭС, установленное на АРМ диагноста.
С помощью светофорных пиктограмм система отображает техническое состояние контролируемого оборудования на рабочих станциях операторов и удаленных рабочих местах (рис. 4). Цвет пиктограммы – обобщенный показатель, обозначающий как уровень вибрации, так и другие параметры. Также система может информировать персонал о состоянии оборудования световой сигнализацией и звуковым сигналом через устройство оповещения.
Рис. 4. Главное окно «САДКО»: а – металлургический комбинат, сортовой цех, чистовые блоки; б – турбоагрегат, мехвеличины
Все результаты измерений и анализа автоматически архивируются в стандартной базе данных PostgreSQL, MS SQL. Просмотр и обработка результатов измерений реализованы в многофункциональном графическом анализаторе (рис. 5). «САДКО» отображает как измеренные значения в реальном времени, так и архивные данные. Перечислим данные, отображаемые системой:
- СКЗ виброскорости в полосе частот 10–1000 Гц и 2–1000 Гц согласно ГОСТ 20816;
- технологические параметры;
- текущие и архивные тренды контролируемых параметров (вибрации, по всем параметрам, по выбранным параметрам, экспресс-просмотр тренда одного параметра) с настраиваемым периодом отображения за временной интервал до 10 лет (рис. 6);
- сигналы и спектры (мгновенные спектры, сигналы вибрации, спектры огибающей ВЧ-сигнала, полные спектры);
- скорость изменения трендов;
- фазовые характеристики (при наличии датчиков), например, разность фаз между датчиками или между датчиком и фазоотметчиком, орбиты положения вала как по отдельным гармоникам, так и по их сумме (по выбранной опоре, по всем опорам одновременно).
Рис. 5. Примеры отображения информации в многофункциональном графическом анализаторе: а – спектры агрегата; б – траектория ротора, сигналы, спектр разности фаз, полный спектр вибрации ротора; в – графики в полярных координатах
Рис. 6. Тренды параметров разных типов: совместный просмотр
«САДКО» автоматически определяет и регистрирует включенное/выключенное состояние агрегатов, ведет подсчет наработки разных видов, имеет встроенный инструмент самодиагностики. Система способна получать и обрабатывать информацию о состоянии контролируемых параметров из систем АСУ ТП, формировать дискретные и релейные сигналы блокировки аварийных агрегатов в ПАЗ по комплексному анализу этих параметров. Двусторонний обмен информацией с другими системами обеспечивает коммуникационный модуль «САДКО» по протоколам Modbus и OPC, но возможна доработка, позволяющая передавать данные по другим протоколам.
«САДКО» – открытая система, позволяющая добавлять расчетные блоки: на основании измеренных или считанных значений параметров можно добавить расчет, например, КПД компрессора и других параметров по формулам.
Предусмотрена возможность удаленного подключения к «САДКО» как по локальной сети предприятия, так и через веб-сервис (по интернету). Можно организовать дополнительные рабочие места для специалистов и руководителей разного уровня, чтобы иметь возможность просматривать данные о состоянии оборудования через интернет. При предоставлении разрешения на удаленный доступ к данным системы АО «Промсервис» выполняет сопровождение системы (рекомендации, консультации, контроль состояния оборудования и пр.) в течение 1 года. Техническая поддержка и обновление системы выполняются на протяжении всего периода эксплуатации.
Заключение
Стационарные системы «САДКО» и переносные средства диагностирования ДИЭС предназначены для автоматического выявления широкого набора механических и электрических дефектов. По информации разработчика, перечень контролируемых состояний включает более пятидесяти типов нарушений работы оборудования. Достоверность диагностирования, заявленная в методике, подтверждена результатами проведённой экспертизы. Стационарные комплексы «САДКО» обеспечивают мониторинг параметров технологических агрегатов и автоматическую классификацию возможных отклонений. При наличии соответствующих настроек система может выполнять функции защиты оборудования на основе измеренных параметров и заданных логических условий.
Инструментарий, доступный специалистам по вибродиагностике, позволяет рассчитывать расширенный набор диагностических показателей. Это облегчает проверку автоматически сформированных диагнозов и может использоваться для обучения персонала методикам анализа вибрационных данных в процессе работы с программным обеспечением ДИЭС. Система вибромониторинга «САДКО», разработанная АО «Промсервис», имеет сертификат об утверждении типа средств измерений № 26971-08 «Комплексы программно-технические САДКО» от 13.02.2023 и выпускается во взрывозащищённом исполнении (2Ex nA [ia Ga] IIB T4 Gc). Система предназначена для эксплуатации в условиях непрерывного технологического процесса. Межповерочный интервал — три года. Срок службы установлен в соответствии с технической документацией предприятия-разработчика.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 2(116)_2025
А. А. Мынцов, директор по вибродиагностике,
О. В. Мынцова, начальник СРП СДО,
А. В. Барышников, начальник службы вибродиагностики,
АО «Промсервис», г. Димитровград, Ульяновская обл.,
тел.: +7 (84235) 44-77-2, +7 (84235) 4-25-00,
e-mail: diagnost@promservis.ru
Иллюстрации предоставлены компанией АО «Промсервис»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
