Требования к приборам, регистрирующим разгон-выбег агрегатов

Назначение этой диагностической операции в практической деятельности достаточно многогранно. На основании анализа кривых разгона-выбега может быть решен целый ряд вопросов диагностики, начиная от анализа частот собственного резонанса роторов до корректного разделения причин возникновения вибрации между механизмами агрегата.

Не вдаваясь в подробности регистрации и анализа кривых разгона-выбега систематизируем эти процессы. В зависимости от реальной длительности процесса все случаи делятся на две группы - медленно и быстро протекающие процессы разгона-выбега. Такое разделение как и количественное значение временной границы между группами непосредственно связано со свойствами анализаторов вибросигналов, с их возможностями. Поэтому рассмотрим это разделение подробнее.

Медленно протекающий процесс разгона-выбега

Обычно он имеет место для агрегатов с большой массой роторов и работающих при достаточно высоких частотах вращения. Процесс пуска и останова этих агрегатов, особенно на холостом ходу, занимает длительный период времени, иногда даже в десятки минут и часы.

Реально расчет одной точки кривой разгона-выбега в режиме реального времени происходит в приборах виброконтроля по следующему алгоритму. Производится цикл считывания информации с вибродатчика (с нескольких вибродатчиков при многоканальной регистрации) и отметчика фазы ротора. По форме сигнала с отметчика фазы производится расчет текущей частоты вращения ротора. Если текущая частота вращения ротора изменилась, относительно предыдущей записи на заданный пользователем шаг (например, на 10 оборотов в минуту), то производится расчет параметров первой гармоники и СКЗ сигнала (сигналов) и данные записываются в память прибора. Далее цикл считывания информации и расчета частоты вращения ротора повторяется. Если же теперь частота вращения ротора не изменилась еще на один заданный шаг, то зарегистрированные на данном цикле данные отбрасываются, и производится новое считывание, расчет частоты вращения ротора и т. д. Такие циклы повторяются до момента достижения заданного шага по частоте вращения.

С точки зрения требований к приборам виброконтроля именно их быстродействие определяет диапазон медленно текущих процессов разгона-выбега. Длительность цикла расчета, обычно, равняется сумме времени регистрации плюс время полной обработки информации. Если реальный интервал времени, в течение которого частота вращения ротора изменяется на один, заранее заданный шаг, достаточен для проведения цикла считывания и обработки информации не менее чем три - четыре раза, то это медленно текущий разгон - выбег. Внешне кажется, что достаточно одного цикла считывания, но это ошибочно. При одном - двух считываниях точки на кривой разгона - выбега не будут совпадать с заранее заданными.

Таким образом, для медленно протекающих процессов разгона - выбега лучше всего подходит прибор с высоким быстродействием, обеспечивающий регистрацию сигналов и расчет основных параметров за наименьшее время.

Быстро протекающий процесс разгона-выбега

В этом режиме частота вращения контролируемого ротора меняется настолько быстро, что прибор не успевает завершить считывание и обработку информации за время, когда скорость контролируемого ротора уменьшиться на заданный шаг. Если все-таки использовать прибор в этом режиме, то, особенно на начальном участке полученной кривой разгона-выбега, расчетные точки будут располагаться на недопустимо больших интервалах. При этом вполне очевидно, что именно на этом участке находится самая полезная для диагностики информация. Сам результат такой регистрации и обработки процесса разгона-выбега мало пригоден для практического применения.

Для определения параметров разгона-выбега в таком режиме следует использовать другой алгоритм работы прибора виброконтроля. Прибор должен обладать достаточно большой оперативной памятью для того, чтобы записать в него весь процесс разгона-выбега, а затем уже в своем темпе провести расчет необходимых характеристик. Объем памяти должен быть достаточен для регистрации вибросигнала (сигналов) с заданной частотой и в течение всего времени, пока длится переходный процесс.

Таким образом, интегрально, идеальный прибор для регистрации процессов разгона-выбега агрегатов должен обладать следующими параметрами и свойствами:

  • Иметь несколько каналов синхронной регистрации вибросигналов (требование регистрации вибрации в сложных агрегатах). Реально этих каналов должно быть не менее двух, оптимальным вариантом являются четыре канала, а восемь каналов достаточно почти для всех практических приложений
  • Иметь быстродействующий процессор обработки сигналов (требование повышения скорости расчетов медленно текущих процессов разгона-выбега). Обычно достаточно наличия в приборе сигнального процессора, хотя иногда и его производительности не хватает
  • Иметь большой объем оперативной памяти для хранения непрерывно регистрируемой информации (требование для регистрации быстро протекающих процессов разгона-выбега). Реально объем оперативной памяти должен быть не меньше нескольких мегабайт, до 4 - 8. Это может обеспечить регистрацию разгона-выбега в течение приемлемого времени. Для примера, при четырех каналах регистрации процесса разгона-выбега одного мегабайта оперативной (!) памяти достаточно для регистрации в течение 1 минуты, что чаще всего подходит для основных практических применений

Все эти три требования к прибору не являются противоречивыми и дополняют друг друга для получения параметров "идеального" виброанализатора. На первый взгляд кажется, что лучшим решением является виброанализатор на базе персонального компьютера. Такие приборы имеют высокое быстродействие, большой объем оперативной памяти и возможность синхронной регистрации по многим каналам. Такие приборы выпускают компании "ИНКОТЕС", "МЕРА", "Л-КАРД", "Вибро-Центр" и, вероятнее всего, некоторые другие компании. Однако применение этих приборов ограничено достаточно низкими эксплуатационными возможностями ноутбуков, мало пригодных для постоянного использования в полевых условиях. Применение таких систем, например, как восьмиканальный "Атлант-8" производства нашей компании, обосновано в условиях ремонтных заводов и испытательных станций.

Более обширной является зона применения переносных приборов, специально предназначенных для применения в полевых условиях.

Безусловным лидером отечественного рынка в поставке многоканальных систем регистрации разгона-выбега медленно протекающих процессов является компания "ДИАМЕХ". Ее программно технический комплекс в составе прибора "КВАРЦ" и расширительного синхронного модуля на 8 каналов широко используется в энергетике. В целом, этот прибор хорошо подходит для этой цели. Прибор "КВАРЦ" с 16 канальной приставкой хуже пригоден для регистрации процессов разгона-выбега, так как регистрация в нем проходит не синхронно, а последовательно. Это неприемлемо для практики, т. к. даже 8 канальная приставка с трудом обеспечивает нормальный расчет при регистрации первых моментов выбега турбогенераторов, когда скорость изменения частоты вращения бывает, при некоторых сочетаниях технологических параметров, достаточно большой. Этот же прибор (КВАРЦ + приставка на 8 каналов) абсолютно непригоден для регистрации быстро протекающих процессов разгона-выбега, т. к. имеющегося объема оперативной памяти на канал (512 отсчетов) при нормальной регистрации сигналов (в диапазоне до 1000 Гц) хватит только на 0,2 секунды.

Более универсальным прибором является прибор "ДИАНА-8" производства нашей компании. Он имеет тоже 8 каналов, что удобно для сложных агрегатов, и такую-же скорость обработки информации, как и комплекс на основе прибора "КВАРЦ". Говоря другими словами, для медленно текущих процессов они имеют примерно одинаковые параметры. Наличие же оперативной памяти в 2 (по заказу 4) мегабайт позволяет прибору "ДИАНА-8" проводить регистрацию в стандартном диапазоне частот в течение 60 (120) секунд, чего достаточно для регистрации любого (в реальных единицах времени) быстрого процесса разгона-выбега.

Информацией о других многоканальных приборах, специально предназначенных для регистрации разгона-выбега, мы не располагаем. Многоканальные системы стационарного мониторинга, также неплохо решающие эту задачу, относятся к другому классу диагностического оборудования, они существенно дороже и специализированнее, и здесь не рассматриваются.

Класс одно- и двухканальных приборов в разделе "регистрация разгона-выбега" также наиболее значительно представлен компанией "ДИАМЕХ". Приборы типа "КВАРЦ" и "АГАТ" широко известны в практике и хорошо подходят для регистрации медленных процессов разгона-выбега. Недостатком этих приборов является их непригодность для регистрации быстрых процессов разгона-выбега. Причина - малый объем оперативной памяти, не превышающий 4096 отсчетов. Этого объема в стандартном диапазоне частот достаточно для регистрации в течение не более 2 секунд. Примерно такие же свойства имеют приборы большинства отечественных компаний, поэтому останавливаться на них нет необходимости.

Для регистрации быстрых процессов разгона-выбега подходит только один "простой" переносный прибор марки "ДИАНА-С" производства компании "Вибро-Центр". Объема оперативной памяти этого малогабаритного прибора, предназначенного в основном для проведения измерений по маршрутной технологии и диагностики тихоходного оборудования, достаточно для непрерывной регистрации в течение 30 секунд. Для диагностики медленно текущих процессов он также пригоден, хотя и не в полной мере, т. к. в нем отсутствует сигнальный процессор.

Несколько замечаний по другим вопросам, связанным с регистрацией разгона-выбега

Вопрос выбора типа отметчика фазы не связан с конкретным типом прибора. У многих приборов в поставку входят несколько отметчиков, например, лазерный и электромагнитный в приборах компании "ДИАМЕХ". Их вполне достаточно для решения большинства практических задач. Даже обычный оптический отметчик, применяемый некоторыми компаниями-изготовителями приборов, вполне позволяет решать проблемы контроля фазы вибрации в большинстве практических случаев. Особых требований к вибродатчикам регистрация разгона-выбега также не предъявляет. Здесь подойдет любой датчик, рабочая полоса частот которого включает диапазон от 5 до 200 герц.

Вопрос габаритов и массы прибора также не является определяющим, т. к. процесс регистрации разгона-выбега является достаточно трудоемким и не предусматривает оперативной переноски и перенастройки измерительного оборудования.

Программное обеспечение для регистрации разгона-выбега обычно загружено в прибор постоянно. Если его приходится подгружать перед работой из компьютера, то это не совсем удобно.

В компьютере информация о медленном разгоне-выбеге практически дополнительно не обрабатывается, а только может быть изменена для удобства просмотра. Дополнительно может быть обработана информация о быстром разгоне-выбеге, но при этом должна быть конкретно сформулирована целевая функция. На свойства прибора это влияния не оказывает.

В реальной жизни все "внешние" ПО разных компаний примерно одинаковы, какие либо явные преимущества одного продукта перед другим отметить сложно. Все что сделано различными компаниями, специфические отличия ПО, только на первый взгляд кажутся существенными. При ближайшем рассмотрении эти различия имеют декоративный характер и отражают специфические "пристрастия" разработчиков.

Ценовой разброс приборов регистрации разгона-выбега достаточно велик. В качестве примера (цены соответствуют уровню середины 2002 года), комплект многоканального балансировочного прибора (8 каналов) вместе с программным обеспечением для ЭВМ стоит от 200 до 500 тысяч рублей. Одноканальные приборы для регистрации разгона-выбега вместе с "внешним" ПО могут стоить от 50 до 300 тысяч рублей. Цены на импортные приборы такого класса начинаются с 500 тысяч рублей.