Вибродиагностика энергетического оборудования. 
Перспективы развития и оптимизация вибродиагностической технологии

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования.

" Оренбургский государственный университет" .

Вибродиагностика энергетического оборудования. Перспективы развития и оптимизация вибродиагностической технологии Митрофанов С. В.,.

Сташкевич А.С.

г. Оренбург За последнее десятилетие роль вибродиагностической аппаратуры для контроля энергетического оборудования резко возросла. Это связано с тем, что парк оборудования энергетических предприятий катастрофически устаревает. В ряде энергосистем до 60% установленного высоковольтного оборудования полностью исчерпало свой ресурс, что грозит лавинообразным увеличением числа техногенных аварий и катастроф. Если в 1990 году их число составляло в России около 200, то уже к 1997 году оно увеличилось до 1200, в настоящее время продолжает увеличиваться, а по прогнозам специалистов в ближайшие годы может еще более резко возрасти из-за наметившегося оживления промышленности и увеличение мощности.

Существуют два пути выхода из создавшегося положения: первый путь — радикальная замена устаревшего оборудования практически одновременно во всех энергосистемах, что в нынешних экономических условиях следует признать нереальным, и второй путь — интенсификация диагностических проверок оборудования с целью выявления аварийно-опасных объектов и, как следствие, предупреждения аварий и обоснования сроков ремонта.

Очевидно, что второй путь является реальным и единственно возможным на ближайшую перспективу. В связи с этим разработка и внедрение средств технической диагностики (СТД) и вибродиагностики становится магистральным путем снижения вероятности техногенных катастроф на ближайшие годы.

В последнее время в ряде регионов страны активизировались работы в области создания и внедрения вибродиагностики, причем, развиваются два основных направления в этой области: автономные, подключаемые к контролируемому оборудованию только на время периодических проверок (как правило, с обесточиванием оборудования) и постоянно установленные на этом оборудовании с осуществлением непрерывного контроля оборудования под напряжением (мониторинга). Следует признать наметившееся отставание последнего направления в нашей стране. Например, практически отсутствуют отечественные разработки мониторинговых систем для вибродиагностики высоковольтного коммутационного оборудования (выключателей, разъединителей). В то же время, именно мониторинговые вибродиагностические системы могут стать основой нижнего уровня автоматизированных систем управления подстанциями, в создании которых наша страна пока так же отстает.

Наиболее универсальными, информативными и развивающимися в настоящее время являются виброакустические диагностирующие комплексы.

Виброакустическая диагностика (ВАД) — это один из методов неразрушающего контроля, назначением которого является оценка степени отклонения ТС объекта от нормы по косвенным признакам, т. е. по изменению виброакустических процессов, возникающих в объекте и зависящих от характера взаимодействия его деталей и узлов.

Сущность ВАД состоит в разработке и реализации алгоритмов оценки технического состояния объекта без его разборки по характеристикам виброакустического процесса, сопровождающего его работу.

Объектами виброакустического диагностирования могут быть любые технические системы, работа которых сопровождается возбуждением колебаний. ВАД имеет особое значение на всех этапах жизненного цикла машин и оборудования: от разработки и изготовления до снятия с эксплуатации, но методы и средства диагностирования, применяемые на этих этапах, существенным образом различаются.

С точки зрения оценки машин и оборудования наибольший интерес представляет этап эксплуатации, а именно оценка фактического ТС и прогнозирование остаточного ресурса.

В процессе эксплуатации машин и оборудования основными задачами ВАД являются: вибродиагностический энергетический аварийный.

• — текущая оценка ТС объекта;
• — определение трендов основных параметров объекта;
• — прогнозирование поведения отдельных узлов и объекта в целом.

Возможны два подхода реализации контроля ТС по виброакустическим характеристикам.

Первый подход заключается в организации постоянного контроля изменений (тренда) параметров, характеризующих ТС в зависимости от наработки объекта; установлении времени, когда скорость ухудшения ТС достигнет критического значения.

Трендовая характеристика позволяет:

• — прогнозировать момент наступления катастрофических изменений ТС объекта;
• — прогнозировать остаточный ресурс;
• — планировать время физически обоснованного ремонта.

Данный подход рекомендуется для контроля ТС:

• — дорогостоящих и уникальных объектов;
• — объектов, нарушение работоспособности которых может привести к катастрофическим последствиям.

Второй подход (контрольная проверка) основан на эпизодическом контроле параметров ТС и сравнении их с пороговыми (допустимыми) значениями. Метод контрольной проверки целесообразно использовать для оценки ТС однотипных объектов.

Очевидные преимущества вибродиагностики:

• · широкая информативность, так как в вибрации содержится вся информация о рабочих процессах;
• · высокая чувствительность к возникающим неисправностям;
• · достаточная простота технологии измерения, по сравнению с другими видами диагностирования, а также ее высокая точность;
• · широкие возможности автоматизированного анализа результатов измерения.

В чем же состоит задача оптимизации вибродиагностической технологии? На рисунке 1 представлена диаграмма, позволяющая понять, каким образом влияет оптимизация технологии вибрационного диагностирования на оптимизацию системы технического обслуживания и ремонта.

Основой вибродиагностики являются два основных компонента — знание виброметрии, т. е. что и как измерять, а также знание объекта диагностирования — что нужно диагностировать. На их основе строится соответствующая система распознавания состояний (неисправностей), связывающая вибрационные параметры с неисправностями конкретных типов объектов. Эту систему распознавания обычно называют диагностической моделью. Она может быть реализована в виде некоторого набора решающих правил (алгоритмов), формализованных в виде диагностических программ.

Оптимизация вибрационного диагностирования заключается в достижении максимального соответствия изложенным требованиям и должна охватывать все ключевые моменты этой технологии, а именно:

• · создание необходимых виброизмерительных и анализирующих устройств, построение на их основе системы сбора вибрационной информации;
• · определение перечня неисправностей конкретного оборудования, которые необходимо диагностировать для обеспечения надежности;
• · разработку диагностической модели, соответствующей требованиям диагностирования конкретного оборудования. Реализация модели должна обеспечивать получение информации о степени опасности диагностируемых состояний, а также сведений, необходимых для ремонтного персонала; разработку диагностического программного обеспечения, которое на уровне пользовательского интерфейса должно формализовать процесс диагностирования и давать возможность наращивания его функциональности;
• · разработку технологических инструкций диагностирования и создание эксплуатационной документации на диагностические средства.

Рисунок 1 — Оптимизация вибродиагностической технологии Таким образом, применение вибродиагностики для мониторинга состояния оборудования может дать значительный экономический эффект за счет предотвращения внезапных отказов и аварий на объектах диагностирования, более раннего обнаружения неисправностей и своевременного принятия мер по предотвращению их развития, отказа от проведения регламентных работ на исправном оборудовании, правильного планирования ремонтов оборудования, четкого планирования расходуемых материалов для ремонта и, как следствие, снижения запасов запчастей, а также за счет продления ресурса работы объектов диагностирования.

• 1. Русов В. А. «Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам» 2012 г.
• 2. Ширман А., Соловьев А. «Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования» 1996 г.