Войти
Мониторинг состояния (в просторечии CM ) - это процесс мониторинга параметра состояния оборудования (вибрация, температура и т. д.), чтобы идентифицировать значительное изменение, указывающее на развивающуюся неисправность. Это основной компонент профилактического обслуживания. Использование мониторинга состояния позволяет планировать техническое обслуживание или предпринимать другие действия для предотвращения косвенных повреждений и их последствий. Мониторинг состояния имеет уникальное преимущество в том, что условия, которые могут сократить нормальный срок службы, могут быть устранены до того, как они перерастут в серьезный отказ. Методы мониторинга состояния обычно используются на вращающемся оборудовании, вспомогательных системах и другом оборудовании (компрессоры, насосы, электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания, прессы), в то время как периодические проверки с использованием методов неразрушающего контроля (NDT) и оценки пригодности к эксплуатации (FFS) используются для статического заводского оборудования, такого как паровые котлы, трубопроводы и теплообменники.
В следующий список включены основные методы мониторинга состояния, применяемые в промышленном и транспортном секторах:
Большинство технологий CM стандартизированы в соответствии с ISO и ASTM.
Вращающееся оборудование - это отраслевой общий термин, который включает редукторы, возвратно-поступательное и центробежное оборудование.
Наиболее часто используемый метод для вращающихся машин - это анализ вибрации.
Измерения могут проводиться на корпусах подшипников машин с помощью акселерометров (сейсмических или пьезоэлектрических преобразователей) для измерения вибрации обсадной колонны, а на подавляющем большинстве ответственных машин - с вихретоковыми преобразователями , которые непосредственно наблюдают за вращающимися валами для измерения радиального (и осевого) смещения вала. Уровень вибрации можно сравнить с историческими базовыми значениями, такими как предыдущие пуски и остановки, и в некоторых случаях установленными стандартами, такими как изменения нагрузки, для оценки серьезности. Изготовители машин и деталей также определяют пределы вибрации на основе конструкции машины или внутренних частей, например частоты неисправностей подшипников.
Интерпретация полученного вибросигнала - сложная процедура, требующая специальной подготовки и опыта. Это упрощается за счет использования современных технологий, которые автоматически обеспечивают анализ подавляющего большинства данных и предоставляют информацию вместо исходных данных. Один из часто используемых методов - это исследование отдельных частот, присутствующих в сигнале. Эти частоты соответствуют определенным механическим компонентам (например, различным деталям, составляющим подшипник качения ) или определенным неисправностям (таким как дисбаланс или несоосность вала). Изучая эти частоты и их гармоники, специалист по CM часто может определить местоположение и тип проблемы, а иногда и основную причину. Например, высокая вибрация на частоте, соответствующей скорости вращения, чаще всего возникает из-за остаточного дисбаланса и корректируется путем балансировки машины. С другой стороны, ухудшающийся подшипник качения обычно будет демонстрировать сигналы вибрации на определенных частотах, интенсивность которых увеличивается по мере износа. Специальные аналитические приборы могут обнаружить этот износ за несколько недель или даже месяцев до отказа, давая достаточное предупреждение для планирования замены до отказа, который может вызвать гораздо более длительный простой. Помимо всех датчиков и анализа данных, важно помнить, что более 80% всего сложного механического оборудования выходит из строя случайно и без какого-либо отношения к периоду его жизненного цикла.
В большинстве приборов для анализа вибрации сегодня используется быстрое преобразование Фурье (БПФ), которое является частным случаем обобщенного дискретного преобразования Фурье и преобразует сигнал вибрации из его представления временной области в его эквивалент представление в частотной области. Однако частотный анализ (иногда называемый спектральным анализом или анализом сигнатуры вибрации) - это только один аспект интерпретации информации, содержащейся в сигнале вибрации. Частотный анализ, как правило, наиболее полезен для машин, в которых используются подшипники качения и основными видами отказов которых обычно является деградация этих подшипников, которые обычно показывают увеличение характеристических частот, связанных с геометрией и конструкциями подшипников. В зависимости от типа машины, ее типичных неисправностей, типов используемых подшипников, скорости вращения и других факторов, специалист по CM может использовать дополнительные диагностические инструменты, такие как проверка сигнала во временной области, фазового соотношения между компонентами вибрации и синхронизации. метка на валу машины (часто известная как a), исторические тенденции уровней вибрации, форма вибрации и множество других аспектов сигнала, а также другая информация о процессе, такая как нагрузка, температура подшипников, скорость потока, положения клапана и давление, чтобы поставить точный диагноз. Это особенно верно для машин, в которых используются подшипники качения, а не подшипники качения. Чтобы дать им возможность взглянуть на эти данные в более упрощенной форме, специалисты по анализу вибрации или инженеры по диагностике оборудования использовали ряд математических графиков для отображения проблем и рабочих характеристик машины, эти графики включают график Боде, график водопада, график полярной диаграммы и график орбиты по времени, среди прочего.
Портативные сборщики данных и анализаторы теперь являются обычным явлением на некритичных или балансах заводских машин, на которых постоянно действующее оборудование для измерения вибрации не может быть экономически оправдано. Техник может собирать образцы данных с нескольких машин, а затем загружать данные в компьютер, где аналитик (а иногда и искусственный интеллект) может исследовать данные на предмет изменений, указывающих на неисправности и надвигающиеся отказы. Для более крупных и критически важных машин, где последствия для безопасности, перебои в производстве (так называемые «простои»), запасные части и другие затраты на отказ могут быть значительными (определяемыми индексом критичности), обычно используется система постоянного мониторинга, а не полагается на нее. о периодическом сборе данных с портативных устройств. Однако диагностические методы и инструменты, доступные при любом подходе, как правило, одинаковы.
В последнее время системы онлайн-мониторинга состояния также применялись в тяжелой обрабатывающей промышленности, такой как целлюлозно-бумажная, горнодобывающая, нефтехимическая и энергетическая промышленность.
Мониторинг производительности - менее известный метод мониторинга состояния. Его можно применять во вращающемся оборудовании, таком как насосы и турбины, а также в стационарных объектах, таких как котлы и теплообменники. Требуются измерения физических величин: температуры, давления, расхода, скорости, смещения в зависимости от объекта установки. Абсолютная точность требуется редко, но необходимы повторяемые данные. Обычно требуются откалиброванные испытательные приборы, но на предприятии достигнуты определенные успехи с применением DCS (распределенных систем управления). Анализ производительности часто тесно связан с энергоэффективностью и поэтому уже давно применяется на паровых электростанциях. В некоторых случаях можно рассчитать оптимальное время для капитального ремонта, чтобы восстановить ухудшенные характеристики.
Системы напряжения и тока на основе моделей (системы MBVI): это метод, который использует информацию, доступную из сигналов тока и напряжения по всем трем фазам одновременно. Системы на основе моделей способны идентифицировать многие из тех же явлений, которые наблюдаются с помощью более традиционных методов, охватывающих электрические, механические и эксплуатационные области. Системы на основе моделей работают по линиям, показанным на Рисунке 6 ниже, и измеряют как ток, так и напряжение во время работы двигателя, а затем автоматически создают математическую модель взаимосвязи между током и напряжением. Применяя эту модель к измеренному напряжению, рассчитывается моделируемый ток, который сравнивается с фактическим измеренным током. Отклонения между измеренным током и смоделированным током представляют собой дефекты в системе двигателя и приводного оборудования, которые можно проанализировать с использованием комбинации вектора Парка для упрощения трехфазных токов до двух ортогональных фаз (DQ), анализа Фурье для получения мощности график спектральной плотности и алгоритмическая оценка результирующего спектра для выявления конкретных неисправностей или режимов отказа. Эти системы предназначены для постоянной установки в качестве решения для мониторинга состояния, а не в качестве устройства для краткосрочной диагностики, и их выходы могут быть интегрированы в обычные системы предприятия. Благодаря постоянной связи исторические тенденции фиксируются автоматически.
Типы выходных данных, которые могут создавать эти типы устройств, включают один экран, отображение на светофоре общей работы оборудования, а также диагностику ряда механических, электрических и эксплуатационных проблем, а также графики тенденций, показывающие, как эти параметры меняются со временем. Идея этого типа устройства заключается в том, что его могут использовать обычные операторы и обслуживающий персонал предприятия без необходимости специальной интерпретации спектров, хотя при необходимости доступны лежащие в основе спектральные графики. Типы неисправностей, которые могут быть обнаружены, включают ряд механических проблем, таких как дисбаланс, несоосность и проблемы с подшипниками в двигателе и приводном оборудовании, а также электрические проблемы, включая пробой изоляции, ослабленные обмотки статора, проблемы с пазами ротора, ток или напряжение. дисбаланс и гармонические искажения. Поскольку эти системы измеряют как ток, так и напряжение, они также контролируют мощность и способны выявлять проблемы, вызванные необычными условиями эксплуатации, и определять причины потери эффективности. Поскольку системы на основе моделей исследуют только разницу между фактическими и прогнозируемыми токами, они эффективно отфильтровывают все нормальные электрические сигналы, которые так очевидны при стандартном спектральном анализе тока двигателя (MCSA), оставляя для анализа гораздо более простой набор сигналов. Поскольку эти системы основаны на соотношении между напряжением и током, они хорошо работают с системами с инверторным приводом, в которых входное напряжение может иметь переменную частоту и может быть шумная форма волны с высоким содержанием гармонических составляющих. Системы на основе моделей эффективно отфильтровывают весь этот шум в сигнале напряжения из результирующего сигнала тока, оставляя только лежащие в основе недостатки. Эта простота использования и низкая стоимость этого типа оборудования делают его подходящим для более дешевого оборудования с меньшей критичностью.
Концепция систем на основе модели Индекс критичности часто бывает используется для определения степени контроля состояния на данной машине с учетом назначения машины, избыточности (то есть, если машина выходит из строя, есть ли резервная машина, которая может заменить), стоимости ремонта, влияния простоя, здоровье, безопасность и проблемы окружающей среды, а также ряд других ключевых факторов. Индекс критичности помещает все машины в одну из трех категорий:
.
