Обслуживание вращающегося оборудования по техническому состоянию на основе информации о вибрации агрегатов

Вибрационная диагностика, насколько достоверной она бы не была, и даже очень эффективная виброналадка, не могут быть единственной и конечной целью деятельности служб диагностики. Если кто-то из вибрационных диагностов желает этим ограничить свою деятельность, то с течением времени он будет вынужден по той или иной причине пересмотреть свои приоритеты. В новых экономических условиях единой целью работы всех служб диагностики, ремонта и эксплуатации является обеспечение эффективной и безаварийной работы оборудования при минимальных затратах. Так видятся задачи вибрационной диагностики главными техническими специалистами всех предприятий.

При такой постановке вопроса на первый план деятельности служб диагностики выходит решение вопросов, являющихся более сложными, чем просто диагностика дефектов и виброналадка:

  • Определение текущего технического состояния и оценка остаточного ресурса
  • Планирование сроков и объемов необходимых ремонтных работ
  • Оценка качества выполненных ремонтных работ

В данном обзоре попробуем описать текущее состояние рынка систем обслуживания оборудования по техническому состоянию (ОТС). Это сделать нам достаточно просто, так как наша компания создавалась более десяти лет назад для решения именно этой проблемы. Мы создавали системы ОТС еще тогда, когда все остальные отечественные компании считали такой подход неправильным и недостижимым (что, естественно, коренным образом изменилось в последнее время). Как и при рассмотрении всех других разделов данного обзора будем следовать следующему принципу представления информации - краткая формулировка проблемы и указание наиболее эффективных технических и программных средств ее решения.

Начнем с описания специализированных приборов для использования в системах ОТС. Сразу же определим понятие такого прибора вибрационного контроля и особые требования к нему. Очевидно, что этот прибор должен обладать некоторыми отличительными свойствами. Наиболее важными из них являются два - наличие упрощенной процедуры проведения регистрации информации, а также большой объем и специфическая структура хранения замеров в памяти прибора.

Упрощенная процедура регистрации информации предусматривает возможность работы с данным прибором персоналу не обладающему специальной подготовкой в области вибрационного контроля. В основном, это возможность проведения регистрации вибрации в некоторых точках оборудования путем "механического" нажатия минимального количества клавиш прибора. При этом сама процедура получения диагностического заключения производится не на месте измерения, как это делают подготовленные специалисты, а переносится в некоторую лабораторию, где, в идеале, она производится при помощи автоматизированной экспертной системы. Вариант, когда диагностику состояния проводит специалист так же используется в системах ОТС, но только в наиболее сложных случаях, когда экспертная система сталкивает с некоторым неформализованным случаем.

Специфическая структура хранения информации подразумевает некую структуру, когда все параметры регистрации сигналов задаются не на месте измерения пользователем, а заранее и однозначно формируются и наиболее подготовленным специалистом. Такой подход принято называть маршрутной технологией. Заранее при помощи базы данных в компьютере формируется перечень контролируемых точек и оптимальные параметры регистрации. Такая последовательность информации называется маршрутом, и после формирования записывается в прибор в виде некоторой заготовки. Далее даже неспециалист может совершить обход оборудования, делая все замеры и сохраняя их в заранее определенных местах памяти.

Вопрос большого объема памяти в переносном приборе, работающем в системе ОТС, не требует особых пояснений: чем больше ее объем, тем более обширным и полным может быть маршрут. Реально можно утверждать, что прибор должен допускать автономную работу без выгрузки информации в компьютер в течение нескольких рабочих смен, идеально до недели. Основанием для такого заключения является то, что маршрутная технология чаще всего используется на "удаленных объектах", переезды между которыми занимают достаточно много времени. Для приборов, работающих в системах ОТС с диагностикой по спектрам вибросигналов объем памяти должен быть не менее 3 мегабайт, что соответствует примерно тысяче замеров. Таких приборов на нашем рынке достаточно много и нет смысла их перечислять. Безусловными лидерами в этом вопросе являются приборы "СК-1100" и "Диана-С", имеющие объем памяти по 8 мегабайт. Для систем ОТС, работающих с интегральными параметрами вибросигналов (СКЗ виброскорости) альтернативы прибору "Корсар+", имеющему память на 40 тысяч замеров СКЗ, на отечественном рынке нет.

Основу системы ОТС составляет программное обеспечение. Именно программа, а не прибор, позволяет решить большинство вопросов организации эффективного обслуживания оборудования. Понимание этого приходит к пользователям не всегда вовремя. Достаточно часты случаи, когда акцент делается на закупке большого количества дорогостоящих приборов, а правильной оценки функциональных возможностей используемого программного обеспечения не делается. В результате эффективность проводимых вложений резко снижается, иногда даже получается отрицательный результат.

Сразу же определимся с основной терминологией. Разные компании называют программное обеспечение, поставляемое с производимыми ими приборами по-разному. Это может быть "база данных", может быть "система мониторинга вибрации", может быть "автоматизированная экспертная система", а иногда это просто "программное обеспечение". Чаще всего это наименование программного обеспечения мало связано с имеющимися в нем функциями, просто разработчики решили его называть так в силу особенностей своего опыта и понимания проблемы.

Определим круг функций (встроенных алгоритмов), которыми должна обладать программа, претендующая на возможность реализации системы ОТС в полном объеме. Наиболее важными из них являются десять нижеприведенных.

  1. Наличие базы данных, позволяющей хранить информацию о контролируемом оборудовании за достаточно длительный период. В настоящее время эта функция присутствует во всех программах, имеющиеся в них различия не являются принципиальными, т. к. в основе разработки их всех лежат одинаковые системные средства. Также можно считать, что функции преобразования вибросигналов присутствуют во всех программных продуктах.
  2. Возможность формирования маршрутов и "выгрузки" их в переносной прибор. Это свойство, обычно, имеет место только в программном обеспечении компаний, которые сами разрабатывают и поставляют приборы виброконтроля. "Смешение кровей", т. е. приборов и программ разных компаний, как правило, разработчиками не допускается, хотя все компании публикуют, в той или иной мере, протоколы обмена информацией между ЭВМ и приборами. Возможностью формирования маршрутов и "выгрузки" их в приборы производства других компаний ("Диамех", "Оргтехдиагностика", "Брюль и Къер", "SKF") обладает только наше программное обеспечение "Атлант".
  3. Наличие функции оценки текущего технического состояния и остаточного ресурса оборудования. Наиболее эффективным способом решения этого вопроса является сравнение уровней вибрации с нормативными значениями. Поскольку во всех стандартах нормируется величина СКЗ виброскорости в диапазоне от 10 до 1000 герц, других способов оценки технического состояния для типового оборудования в практике не применяют. Следует помнить, что именно по этому параметру работники служб технического надзора оценивают возможность эксплуатации специализированного оборудования.
  4. Наличие адаптивных функций, описывающих изменение вибрационных параметров с течением времени. Иногда эти функции называют "самонастраивающейся моделью износа", которая связывает уровень вибрации с техническим состоянием оборудования. Каждый контролируемый агрегат является уникальным, со своими особенностями работы, износа, связей вибрационного состояния с величиной остаточного ресурса. Поэтому в программном обеспечении должен присутствовать математический аппарат, настраивающий теоретическую "модель износа" на реальные параметры эксплуатации оборудования. По мере увеличения количества замеров в памяти точность "модели износа" должна возрастать. Без этой функции расчеты остаточного ресурса и сроков проведения ремонтов могут иметь, и чаще всего имеют, недопустимо большую погрешность.
  5. Наличие встроенной экспертной вибродиагностической системы. Заключения этой системы являются дополняющими к расчетам сроков проведения ремонтов. В идеальном случае система ОТС должна "выдавать" оптимальный срок проведения ремонта с перечнем дефектов, нуждающихся в устранении. Наиболее спорным параметром здесь являются заявления о достоверности получаемых экспертной системой заключений. Некоторые компании, весьма известные и уважаемые, заявляют о 100% достоверности заключений разработанных ими систем. В лучшем случае, это приятное заблуждение, а чаще всего просто обман потребителей. Если система диагностирует дефект за один час до аварии, то это хорошо для стационарного варианта. Здесь справедлив известный медицинский каламбур, что лучшим диагностом является патологоанатом. Для переносной системы, когда замеры вибрации делаются раз в месяц, а именно так работает большинство систем ОТС, такой интервал времени до аварии просто несерьезен. Реально система должна диагностировать дефект за больший интервал времени, чем время между двумя замерами, только так может работать система ОТС. Только тогда удастся своевременно спланировать ремонтные работы и реально подготовиться к ним.
  6. Наличие системы или даже только элементов параметрической диагностики состояния оборудования. Специалистам вполне очевидно, что существует связь между вибрационным состоянием оборудования и режимами работы. Изменение параметров работы оборудования изменяет общую и спектральную картину вибрационных процессов, поэтому велика вероятность получения различных диагностических заключений по одному и тому же агрегату, но в разных режимах работы. Вопросы применения параметрической диагностики состояния оборудования очень сложны и трудоемки, поэтому в системах ОТС всегда ограничиваются использованием некоторых элементов, например, построением зависимостей вибрации от режимов работы. Этого недостаточно для полной диагностики, но хватает для планирования ремонтных работ и выявления наиболее существенных дефектов оборудования.
  7. Планирование сроков проведения ремонтов. Это одна из наиболее важных функций системы ОТС, так как основные затраты на обслуживание оборудования возникают при проведении ремонтных работ. Именно своевременный и направленный ремонт является условием снижения затрат. Практически все выше приведенные функции системы ОТС направлены на повышение точности расчета ремонтных сроков. При этом должно учитываться, что между моментом проведения измерения вибрации и оптимальным сроком проведения ремонта (планового, а не аврального!) всегда проходит значительный интервал времени. За это время формируется план ремонтных работ, производится подготовка к ним, готовится к работе резервное оборудование. И только тогда реально производится "обслуживание оборудования по техническому состоянию".
  8. Оценка качества выполненных ремонтов. При помощи этой функции оценивается качество работы ремонтных служб, что особенно актуально при переходе на сервисное обслуживание независимыми подрядчиками. Чаще всего эта функция работает как сравнение диагностических заключений о состоянии оборудования до и после проведения ремонтных работ.
  9. Формирование набора отчетных документов необходимого вида. Это очевидно, что работа системы ОТС должна сопровождаться соответствующим документооборотом, достаточным по объему. Обязательным условием является формирование документов программой в автоматическом режиме.
  10. Наличие нормативных документов, позволяющих предприятиям переходить от существующей системы ППР к системе ОТС. Переход от системы ППР к системе ОТС осуществляется чаще всего под надзором контролирующих органов. Поэтому, кроме творческой инициативы ведущих технических специалистов, должны иметь место нормативные документы, разрешающие это выполнять. Сразу же укажем, что органами надзора к внедрению рекомендована (по нашей информации) только одна система ОТС - "Аврора" с прибором "Корсар+".

Основу работы всех систем ОТС составляют алгоритмы, работающие с величиной СКЗ виброскорости, для которой существуют нормативные показатели, дополняемые диагностическими заключениями о наличии дефектов. Автоматизированная система диагностики дефектов может базироваться на различных принципах работы - по величине СКЗ, по спектрам вибросигналов, по спектрам огибающей вибросигналов и т. д., но она всегда только дополняет информацию об оптимальных сроках проведения ремонтов оборудования. Все попытки заниматься только вибрационной диагностикой приводят к появлению программ, которые, вероятнее всего, правильно диагностируют дефекты, но существуют в рамках системы ППР, сейчас уже являющейся устаревшей. К системах ОТС эти программы конечно причисляют, но это чаще всего отражает только мнение производителей и их желание продать свою продукцию.

Все 10 перечисленных выше пунктов (требований к системам ОТС) присутствуют в программе "Аврора" производства нашей компании. Необходимо указать, что все алгоритмы в этой системе работают со значениями СКЗ, включая встроенную диагностическую систему. Важным является то, что эта программа является приложением к специализированному прибору "Корсар+", и, в соответствии с маркетинговой политикой нашей компании является бесплатной. Цена этого прибора, являющегося так же и анализатором вибросигналов начального уровня, составляет $1000, включая ПО "Аврора". Версию программы можно скачать на нашем сайте.

Хотелось бы продолжить список систем ОТС, существующих на нашем рынке и дальше, но даже лучшие из предлагаемых на рынке систем включают в себя не более 5 пунктов вышеприведенного списка, в них во всех в полном объеме отсутствуют самая важная функция - планирование сроков проведения ремонтных работ. Это касается всех программных продуктов, включая и нашу наиболее продвинутую версию программного обеспечения "Атлант". В положительном плане, сравнительно, можно отметить разработчиков программного обеспечения компаний "ВАСТ" и "ПРОМСЕРВИС", много сделавших для решения вопросов оценки технического состояния оборудования и создания моделей планирования ремонтных работ. Все остальные программы, продаваемые на нашем рынке, не только не помогают осуществлять переход от систем ППР к системам ОТС, а иногда даже этому вредят. Мы надеемся, что читатели понимают, что данное заявление относится только к одной функции этих программ, что не уменьшает их общей полезности при решении других вопросов вибрационной диагностики.

Ценовой разброс для систем ОТС (и систем претендующих на эту роль) весьма велик, от бесплатного приложения до цены в $10000. При выборе ПО чаще всего имеет значение не цена и реализованные функции, а другие причины, например, фактор "привычки" к продукции той или иной компании, отраслевые указания, интенсивность маркетинговой деятельности компаний. Мы надеемся, что прочтение нашего обзора позволит пользователям более корректно оценивать функциональную пригодность того или иного программного обеспечения для реализации систем ОТС.