CC BY
422
ЭНЕРГЕТИКА
УДК 62-83:681.518.54:534.647
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СТАЦИОНАРНЫХ СИСТЕМ ВИБРОМОНИТОРИНГА И ВИБРОДИАГНОСТИКИ РОТОРНОГО ЭНЕРГООБОРУДОВАНИЯ
В. И. ЛУКОВНИКОВ, В. В. ЛОГВИН,
Д. А. ХАБИБУЛЛИН, В. В. ШАПОРОВ
Учреждение образования «Гомельский государственный технический университет имени П. О. Сухого»,
Республика Беларусь
Введение
Современная тенденция обслуживания и ремонта технического оборудования все более и более ориентируется на обследование фактического состояния рабочих машин, которое достигается только при использовании современных методов и средств технической диагностики [1]-[3].
Наиболее достоверным является диагностирование с помощью комплексных систем диагностики [4]-[6], основной составляющей которых является вибродиагностирование
[3], [4], [7].
Целью диагностики должно быть, с одной стороны, выявление оборудования, находящегося в предельном состоянии и требующего замены, а, с другой стороны, определение такого оборудования, которое исчерпало определенный заводом-изготовителем ресурс работы, но может эксплуатироваться далее, если норма амортизационных отчислений на их полное восстановление не превышает 3,7 % от балансовой стоимости [1]-[3].
Как показывает опыт, эпизодическое вибродиагностирование не дает уверенного прогноза в сроках выхода оборудования из строя. Необходимы вибромониторинг и автоматическая вибродиагностика, которые можно осуществлять только с помощью стационарной виброаппаратуры.
Цель работы
Целью настоящей статьи является обзор и критический сравнительный анализ современных стационарных систем вибромониторинга и вибродиагностики, наиболее подходящих для использования в комплексной диагностике технического состояния силового роторного энергооборудования.
Общие положения
Роторное оборудование существующих энергетических установок разделяют на 5 категорий [1], [2]:
Категория 1 - критические основные агрегаты большой единичной мощности, где внезапный отказ приводит к значительным потерям продукции, экологическим последствием и др. (обычно безрезервные агрегаты мощностью свыше 1 МВт).
Категория 2 - критические основные агрегаты средней единичной мощности, где внезапный отказ приводит к значительным потерям продукции, экологическим последствиям и др. (обычно безрезервные агрегаты мощностью свыше 0,2.. .1 МВт).
Категория 3 - критические или склонные к внезапным отказам основные агрегаты со сложным техническим оборудованием, где внеплановый отказ подвергнет опасности остановки, но не прервет производство (обычно безрезервные агрегаты мощностью свыше 200 кВт).
Категория 4 - критическое вспомогательное оборудование, требующее
необременительного обслуживания. В эту категорию включают агрегаты мощностью менее 200 кВт.
Категория 5 - некритическое вспомогательное оборудование, технологические обвязки (трубопроводы, аппараты, арматура).
Оборудование первой категории и наиболее ответственные позиции оборудования второй и третьей категорий необходимо оснащать стационарной системой непрерывного контроля рабочих параметров.
Стационарные системы вибродиагностирования в отличие от переносных осуществляют непрерывный контроль (мониторинг) состояния оборудования, что позволяет:
- автоматизировать процесс сбора и обработки вибрационной информации и диагностирования технического состояния агрегатов;
- защитить оборудование от внезапных отказов;
- обнаружить неисправности на ранней стадии их развития;
- проводить вибромониторинг и вибродиагностику дефектов с точностью до узла;
- контролировать переменные режимы работы агрегатов (пуск, торможение, наброс нагрузки и т. д.), что повышает достоверность вибродиагностирования.
Это дает возможность:
- оптимизировать планирование ремонтов за счет первоочередного вывода в ремонт агрегатов с высоким общим уровнем вибрации и растущими спектральными составляющими вибрации;
- определять изменение технического состояния агрегата после ремонта;
- сократить внеплановые простои агрегатов, вызванные авариями в межремонтный период;
- использовать вибродиагностический комплекс в системе АСУ ТП для определения фактического состояния контролируемого оборудования.
Дополнительно к общим требованиям к стационарным системам вибромониторинга и вибродиагностирования предъявляется специфическое требование наличия программного обеспечения автоматической вибродиагностики не в виде оболочки, а наполненной базой знаний (сводкой правил диагноза).
Такое программное обеспечение должно с достоверностью не хуже 70 % обнаруживать следующие основные дефекты:
- несбалансированность ротора двигателя и насоса;
- изгиб валов;
- расцентровка с указанием плоскости смещения; разболтанность крепления узлов и всего агрегата;
- дефекты подшипников качения и скольжения;
- проблемы системы электродвигателя и насоса;
- проблемы муфты;
- проблемы гидродинамики;
- проблемы трубопроводов.
Результаты обзора современного состояния современных стационарных систем
вибромониторинга и вибродиагностики
Ниже в виде таблицы представлены технико-экономические характеристики 20 типов стационарных систем вибромониторинга и вибродиагностики, выпускаемых 15 фирмами России (гг. Москва, Санкт-Петербург, Пермь, Омск, Таганрог, Королев), Украины (гг. Киев, Харьков), Беларуси (г. Минск), Г ермании (г. Дрезден).
Технические характеристики стационарных систем виброконтроля, мониторинга и вибродиагностики
Изготовитель ИТЦ «Оргтехдиагностика», Фирма «З^епк», ЗАО «СИЭЛ»,
г. Москва г. Дрезден г. Санкт-Петербург
Тип СДКО ЦАСТД VIBROCAM 4000 ТАНДЕМ
Частотный диапазон, Гц 10-1000 (1-5000) 1-1000 (1-5000) 10-1000 (1-50000) 10-1000 (2-5000)
Диапазоны измерения виброускорение, м/с2 нет
виброскоро сть, мм/с 0,2-50 0,2-50 0,4-100 0,2-50
виброперем ещение, мкм по заказу нет 3-300
Погрешность измерения, % * * * 3
Диапазон рабочих температур прибор, °С -40...+55 -40...+55 0...+65 -25...+50
вибропрео бразовател ь, °С -50...+100 -50...+100 -50...+100 -60...+150
Электропитание 24±2,4 24±2,4; сеть 220 В, 50 Гц 48±4,8 24±6, сеть 220±44 В, 50 Гц
Тип преобразователя вибрация пьезо ABC 070 пьезо пьезо VS 068/069 пьезо МВ-43; МВ-44
смещение вала нет вихреток 166 Д
темпера- тура нет
другие параметры нет давление масла нет
Входы количеств о, шт. 17 по заказу 24 16
напряжен ие, В 0-10 0-10 0-25 0-5
Выходы источник вытекания тока 30 В, 4/20 мА 4/20 мА 4/20 мА 4/20 мА
реле «сухие контакты» 4 шт.; 250 В; 0,2 А по заказу есть 48 В; 0,1 А
Взрывозащита ЕхіЬІІ А 1 Exibll CT6 Exibll A 1 ЕхШИ СТ6
Габариты, мм 280x206x52,5 * 438x305x266 600x200x150
Масса, кг 3,5 * * 5,0
ПО мониторинг и виброанализ «Мониторинг 1х», «Виброана лиз 2,5х» есть VIBROEXPERT СМ-470 «Видас»
вибродиагн остика и прогнозиро вание «Эксперт 1х», по архиву (доп. поставка) «OES», в реальном времени * *
язык интерфейса русский русский нем., англ., фр. русский
Сертификация Россия № 2600 от 03 04 97 есть Германия, система Россия, датчики и усилители
Апробация РБ, г. Несвиж, ГПС Газпром Германия, НПС Росток-Шведт Россия, АО «Невский завод»
Продолжение
Изготовитель НПФ «Датос Лтд», г. Киев «Динамика», г. Омск ИИТ БГУИР, г. Минск НИИ Приборостроения, г. Омск
Тип АС- ДИАГНОСТИ КОМПАКС ВиЗаМД-014 Бриг-В Бриг-ТВ
КА-КВТД
Частотный диапазон, Гц 5-1000 (5-15000) * 10-1000 (100-8000) 10-1000 10-1000
Диапазоны измерения виброускор ение, м/с2 нет 1-100 0,1-300 нет нет
виброскоро сть, мм/с есть 1-100 0, 0 о 0,5-30 0,5-30
вибропере мещение, мкм есть, осевое 1-100 нет
Погрешность измерения, % * 3,5 * 2,5 2,5
Диапазон рабочих температур [прибор, °С 0...+45 * +5...+40 0...+70 0...+70
Iвибропреоб іразователь, |°С -40...+100 * -40...+100 -40...+70 -40...+70
Электропитание * 220±22 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц * *
Тип преобразователя вибрация пьезо ВК-310А * * емкость со встр. усил. Э4-82 емкость со встр. усил. Э4-82
смещение вала вибрация АР35-100 * нет нет нет
темпера- тура нет о" о о « + Ж : Н О 1 нет нет -50...+100 °С
другие параметры нет давление, уровень, расход нет нет нет
Входы количество, шт. 28 * 6 12 12 - вибрац. 8 - темпер.
напряжение , В * * 3 * *
Выходы источник вытекания тока 4/20 мА 4/20 мА 4/20 мА * *
реле «сухие контакты» * * 2 шт. 1 шт. 250 В, 100 ВА 1шт. 250 В, 100 ВА
Взрывозащита * 0 ExiaU СТ6 ЕхіЬ - датчики, ІР54 - прибор ЕиаИ С Ех1а11 С
Габариты, мм * * 250x215x50,55x30x16 156x380x310 170x190x45 156x380x310
Масса, кг * * 3,8 8,0 8,0
Продолжение
мониторинг
ПО и виброанали з есть
вибродиагн
остика и прогнозиро есть нет
вание
язык интерфейса русский
Сертификация * RU.C.28.004.A № 8784 от 05.10.2000 г. * * *
Апробация НПС «Кременчуг» * ГПС «Минская» * *
Продолжение
Изготовитель НПО Измерительной техники Московская обл., г. Королев НІІІТ «ВиКонт», г. Москва Центр технической диагностики ЗАО НПП «Виброприбор -сервис», г. Таганрог ООО «Диамех 2000», г. Москва
Тип СВКА 1-03 СВКА 1-02.03 «Каскад» ВК-300 Вибромонито р-4ПМ СВК Алмаз
Частотный диапазон, Гц 10-1000 10-1000 10-1000 (10-20000) 10-1000 10-1000 10-1000
Диапазоны измерения виброуско рение, м/с2 по заказу нет
виброскор ость, мм/с 1-15 1-15 0 3 1 0, 0 5 1 0, 0-20 *
вибропере мещение, мкм нет 1-500 нет
Погрешность измерения, % * * 5 * 10 *
Диапазон рабочих температур прибор,°С * * -30...+80 0...+50 0...+70 *
вибропрео бразо-ватель, °С -50...+250 -50...+250 (+400) -40...+120 -40...+100 -50...+150 *
Электропитание * * 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц 220 В, 50 Гц *
Тип преобразователя вибрация пьезо АНС 066-02 пьезо АНС 066-02 пьезо ВК-312 * пьезо ВТД-106 *
смещение вала нет вихреток ВК-316 нет
температу ра нет нет есть
другие параметры нет нет есть
Входы количеств о, шт. 1 6 32 4 16 *
напряжени е, В * * 3 * * *
Продолжение
Выходы источник вытекания тока * * 4/20 мА *
реле «сухие контакты» * есть 2 шт. * есть есть
Взрывозащита есть есть Exibll С * Exibll С *
Габариты, мм 175x80x60 375x340x1 32 136x68x25,5 400x140x120 * *
Масса, кг 0,8 10,0 2,0 6,0 * *
ПО мониторин г и по заказу по заказу «Вибромонит ор» ВК-333 есть есть «Алмаз- монитор»
виброанали з
вибродиагн остика и прогнозиро вание по заказу по заказу нет
язык интерфейса русский
Сертификация есть есть ОС ВРЭ Воет НИИ № 728-В * * *
Апробация изделие «Буран» и др. РАО «Газпром» ПО «УСМИ», г. Уфа, ПО «ПМН», г. Самара РАО «Норильский никель», Комбинат «Урал- электромедь» * *
Продолжение
Изготовитель ЗАО НИИ «Техника для Измерений и Контроля», г. Пермь НИИ «РОС», г. Пермь АОЗ «Констар», г. Харьков
Тип ТИКПКТ8-1 ТИКМ4 ТИКК500 РОС- Мониторинг ПТККВТ
Частотный диапазон, Гц 3-5000 3-5000 3-5000 * *
Диапазоны измерения виброуско рение, м/с2 0-50 0-50 0-100 * *
виброскор ость, мм/с 0-20 0-24 0-20 есть *
вибропере мещение, мкм 0-200 0-240, осевой сдвиг 0,5-2,5 мм 0-500, осевой сдвиг 1,5±1 мм * *
Погрешность измерения, % 5 5 5 * *
Диапазон рабочих температур прибор, °С +10...+40 +10...+40 +10...+40 * *
вибропре образо-ватель, °С -40...+70 -40...+75 -40...+70 * *
Электропитание * * * 220±22 В, 48-62 Гц 220 В, 50 Гц
Продолжение
Тип преобразователя вибрация есть
смещение вала нет есть есть * нет
темпера- тура ТС (Си, РҐ) 0-200 °С ТС (Си, РГ) 0-200 °С ТС(Си,РГ) 50-1000°С есть есть
другие параметры нет есть есть есть Давление масла, утечки
Входы количество , шт 8 24 - вибрации, 32 - температуры 64 - вибрации, 64 - температуры 12 32 - вибр., 24 - темпер., 12 - давл., 8 - утечки
напряжени е, В * * * * *
Выходы источник вытекания тока 4/20 мА 4/20 мА 4/20 мА 4/20 мА *
реле «сухие контакты» есть 220 В; 0,2 А есть 220 В; 0,2 А есть 220 В; 2,5 А * есть
Взрывозащита 1 Exibll CT6 1 Exibll CT6 1 Exibll CT6 по доп. соглашению *
Габариты, мм 468x160x300 483x235x370 483x133x276 185x490x485 *
Масса, кг 14,0 17,0 10,0 12 *
ПО мониторин г и виброанализ нет Мониторинг нет
вибродиагн остика и прогнозиро вание нет Сервис нет
язык интерфейса русский русский нет русский русский
Сертификация есть есть есть * *
Апробация * * * ПО использовано на НПС «Кременчуг» НПС «Кременчуг»
* - нет сведений.
Обсуждение полученных результатов, выводы
Сравнительный анализ современных стационарных систем вибромониторинга и вибродиагностики по общим требованиям и требованию наличия автоматической вибродиагностики и технико-экономическим характеристикам позволил сделать выводы:
1. Полностью отвечают требованиям взрывозащиты, сертификации, апробации и наличия автоматической вибродиагностики стационарные системы ЦАСТД (ИТЦ «Оргтехдиагностика», г. Москва), РОС-Мониторинг (НЛП «РОС», г. Пермь), КОМПАКС (НПЦ «Динамика», г. Омск), АС-ДИАГНОСТИКА-КВТД (НПФ «Датос Лтд», г. Киев), VIBROCAM 4000 (Фирма «Schenk», г. Дрезден).
2. Не имеют программного обеспечения с диагностическими правилами для нефтяных насосных агрегатов, но остальным требованиям удовлетворяют системы ТАНДЕМ (ЗАО «СИЭЛ», г. Санкт-Петербург), СВКА 1-02.03 (НПО Измерительной техники, Московская обл., г. Королев), «Каскад» ВК-300 (НЛП «ВиКонт», г. Москва), ВиЗаМД-014 (ИИТ БГУИР, г. Минск).
3. Системы ТИКК500 (ЗАО НЛП «Техника для Измерений и Контроля», г. Пермь), Бриг-ТВ (НИИ Приборостроения, г. Омск) и ПТККВТ (АОЗ «Констар», г. Харьков) производят комплексный мониторинг технического состояния агрегатов по вибрации, температуре, давлению масла и утечкам.
Из перечисленных стационарных систем вибродиагностики можно рекомендовать для использования системы КОМПАКС, РОС-Мониторинг и АС-ДИАГНОСТИКА-КВТД.
Система VIBROCAM 4000 не рекомендуется по тем причинам, что она не русифицирована и ориентирована на диагностику зарубежного насосного оборудования.
Система ЦАСТД развернута в Беларуси на ГПС г. Несвиж. Она ориентирована на газоперекачивающее оборудование.
Из рассмотренных стационарных систем вибромониторинга наиболее перспективными для использования являются ТАНДЕМ (собственное производство и
отличная сертификация с апробацией), СВКА 1-02.03 (собственное производство и апробация на роторном оборудовании космической техники), «Каскад» ВК-300 (апробация на нефтетранспорте гг. Уфа и Самара).
Их, конечно, следует дополнить программным обеспечением автоматической диагностики, например, из нижеследующих: - «DREAM for Windows» Ассоциации ВАСТ (г. Санкт-Петербург):
- «ЭКСПЕРТ» фирмы «Инкотес» (г. Нижний Новгород).
- «Сервис» НПП «РОС» (г. Пермь).
- «Технология диагностики и мониторинга» ООО НПФ «ЭДМОН» (г. Екатеринбург).
Из перечисленных наиболее перспективна многоканальная (500 каналов!) система
комплексного мониторинга ТИК К 500.
Литература
1. Алексеев, Б. А. Определение состояния (диагностика) крупных турбогенераторов / Б. А. Алексеев. - Москва : ЭНАС, 1997. - 140 с.
2. Алексеев, Б. А. Определение состояния (диагностика) крупных гидрогенераторов / Б. А. Алексеев. - Москва : ЭНАС, 1998. - 140 с.
3. Ширман, А. Р. Практическая вибродиагностика и мониторинг технического состояния оборудования / А. Р. Ширман, А. Б. Соловьев. - Москва : Спектр инжиниринг, 1995. -276 с.
4. Бордовский, М. А. Проблема диагностирования технического состояния силового
электрооборудования / М. А. Бордовский, В. И. Луковников // Современные проблемы машиноведения : Материалы МНТК, посвящ. 105-й годовщине со дня рожд. П. О. Сухого. - Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого, 2000. - Т. 2. -
С.162-163.
5. Луковников, В. И. Концепция построения системы комплексной диагностики насосных агрегатов /В. И. Луковников, М. А. Бордовский // Вестн. ГГТУ им. П. О. Сухого. -Гомель : ГГТУ им. П. О. Сухого, 2001. - № 1. - С. 35-40.
6. Луковников, В. И. Комплексное диагностирование технического состояния силового роторного энергооборудования / В. И. Луковников //Вестн. ГГТУ им. П. О. Сухого. -Гомель : ГГТУ им. П. О. Сухого, 2004. - № 4. - С. 63-66.
7. Вибродиагностирование технического состояния роторного оборудования взрывоопасных химических производств и процессов / В. И. Луковников [и др.] //Вестн. ГГТУ им. П. О. Сухого. - Гомель : ГГТУ им. П. О. Сухого, 2003. - № 2. - С. 33-38.
Получено 01.03.2006 г.
