Меню

Классификация систем мониторинга технического состояния оборудования

Применение систем комплексного диагностического мониторинга для оценки технического состояния оборудования

А.Н. Мисейко, В.Г. Харебов (ООО «Научно-технический центр «ЭгидА»)

В условиях современной экономики одним из перспективных направлений повышения эффективности управления основными фондами химических и нефтеперерабатывающих предприятий является переход к обслуживанию и ремонту технологического оборудования по фактическому техническому состоянию. Он позволяет увеличить прибыль за счет сокращения простоев оборудования и оптимизации длительности межремонтных периодов, снизить затраты на превентивный ремонт еще работоспособного оборудования, обеспечивает гибкое распределение внутренних ресурсов предприятия, стимулирует поиск и внедрение инновационных технологий обслуживания и ремонта. Однако такой переход предполагает существенное повышение ответственности предприятия в вопросе обеспечения надежной и безопасной эксплуатации оборудования. Особую актуальность эта проблема имеет для нефтеперерабатывающих предприятий, где обращаются пожаро- и взрывоопасные вещества, а аварии и отказы технологического оборудования в результате ухудшения его технического состояния могут привести к многочисленным человеческим жертвам и многомиллионным убыткам, нанести непоправимый урон экологии.

Реализация вышеуказанной концепции ремонта и обслуживания на химических и нефтеперерабатывающих предприятиях невозможна без организации эффективной системы сбора и анализа информации о текущем техническом состоянии технологического оборудования, что, в свою очередь, накладывает определенные требования на способы, методы и средства получения подобной информации.

Система сбора и анализа оперативной информации о текущем техническом состоянии оборудования химических и нефтеперерабатывающих предприятий должна предусматривать следующие виды контроля:

— непрерывный контроль (мониторинг) наиболее ответственного оборудования в процессе эксплуатации;

— периодический контроль менее ответственного оборудования в процессе эксплуатации;

— входной контроль материалов, применяемых при монтаже и ремонте оборудования;

— контроль оборудования после монтажа и ремонта перед допуском в эксплуатацию;

— контроль полноты и правильности действий персонала, ответственного за эксплуатацию и ремонт оборудования.

Важнейшая роль в описанной системе сбора и анализа информации отводится мониторингу технического состояния наиболее ответственного оборудования в процессе эксплуатации, который должен в режиме реального времени решать следующие задачи:

— обнаруживать дефекты, представляющие опасность для целостности и работоспособности эксплуатируемого оборудования;

— определять с необходимой точностью местоположение, тип и характер обнаруженных дефектов;

— адекватно оценивать степень опасности обнаруженных дефектов;

— наблюдать за динамикой развития обнаруженных дефектов и прогнозировать момент перехода оборудования в критическое состояние;

— предупреждать эксплуатационный персонал о приближении критического состояния оборудования и своевременно предотвращать аварийные ситуации путем выработки управляющих воздействий.

Для решения вышеперечисленных задач авторы предлагают использовать системы комплексного диагностического мониторинга (КДМ), основанные на методах неразрушающего и параметрического контроля. Обобщенная функциональная схема предлагаемой системы КДМ для оценки технического состояния химического и нефтеперерабатывающего оборудования приведена на рис. 1. Согласно этой схеме в системе КДМ выделяются измерительная, вычислительная и исполнительная части. Методы и средства, обеспечивающие функционирование каждой из этих частей, варьируются в зависимости от параметров контролируемого оборудования и условий мониторинга. Измерительная часть представлена многофункциональными модулями сбора и обработки данных (МСОД), получающими информацию с диагностических и параметрических датчиков. К первым следует отнести датчики акустической эмиссии (АЭ), вибрации, деформации, скорости коррозии, линейных перемещений, акселерометры, инклинометры и т.п., регистрирующие изменения состояния материала контролируемого оборудования и положения оборудования в пространстве. Ко вторым относятся датчики, регистрирующие параметры эксплуатации оборудования (давление, температуру, уровень рабочей среды и т.п.) и параметры окружающей среды (уровень осадков, температуру воздуха, направление и силу ветра и т.п.). Вычислительная часть состоит из центральной вычислительной станции (ЦВС), устанавливаемой в помещении операторной, а также из промежуточных вычислительных станций, устанавливаемых недалеко от контролируемого оборудования. Исполнительная часть представляет собой запорно-регулирующую арматуру (клапаны, задвижки, заслонки и т.п.), позволяющую управлять режимом работы контролируемого оборудования.

На рис. 2 приведена обобщенная структурная схема предлагаемой системы КДМ технического состояния химического и нефтеперерабатывающего оборудования с различными вариантами построения: 1 – для оборудования, расположенного поблизости от ЦВС; 2 – для группы близко расположенных единиц технологического оборудования; 3 – для протяженного (крупногабаритного) оборудования или единиц оборудования, находящихся на значительном удалении друг от друга и ЦВС.

Рассматривая мониторинг как важнейшую составляющую системы получения оперативной и достоверной информации о текущем техническом состоянии оборудования, следует отметить, что особое значение имеет мониторинг оборудования с критическими дефектами, вынужденно эксплуатируемого по причине неремонтопригодности или невозможности его замены в кратчайшие сроки, а также оборудования, фактические параметры эксплуатации которого превышают проектные значения. Риск отказов такого оборудования несоизмеримо выше, поэтому оно должно быть в первую очередь оснащено системами мониторинга технического состояния.

В качестве примера успешной реализации на практике описанных принципов построения систем КДМ можно привести опыт разработки и внедрения интеллектуальной системы мониторинга технического состояния абсорбера циркулирующего газа К-102 на установке ЛЧ-24/7 ЗАО «РНПК». Указанный абсорбер эксплуатируется с 1970 г. со следующими параметрами: рабочее давление – 4,2 МПа, рабочая температура +45 оС, рабочая среда – 15% раствор моноэтаноламина в смеси с водородсодержащим газом и сероводородом. Абсорбер изготовлен из легированной стали марок 11483.1 и 11474.1 (ЧССР), его толщина составляет 24 мм, внутренний диаметр и высота соответственно равны 1200 и 16450 мм. Верхняя часть абсорбера имела критические дефекты в виде расслоения (площадью около 0,4 м2, глубиной от 6,1 до 12,4 мм) металла днища и трещины (длиной 140 мм, глубиной от 12 до 14 мм) с внутренней стороны абсорбера в сварном шве приварки днища к корпусу. Ремонт этих де­фектов с применением сварочных работ был признан нецелесообразным в связи с опасностью последующего коррозионного растрескивания металла абсорбера, а полная замена верхней части в период текущего ремонта являлась невозможной из-за отсутствия необходимых материалов. Поэтому было принято решение об оснащении абсорбера К-102 системой мониторинга для непрерывного наблюдения за динамикой развития имеющихся дефектов в процессе эксплуатации и заменой дефектных элементов при очередном капитальном ремонте установки.

Основным методом контроля технического состояния абсорбера К-102 при построении системы мониторинга был выбран акустико-эмиссионный метод неразрушающего контроля. Он обеспечивает высокую чувствительность к развивающимся дефектам и позволяет выполнять адекватную оценку степени их опасности в режиме реального времени. Кроме того, в число параметров, контролируемых системой мониторинга, были включены давление и температура рабочей среды внутри абсорбера, а также параметры метеорологической обстановки на производственной площадке. Их регистрация необходима для нахождения корреляции с параметрами сигналов АЭ и построения трендов зависимости технического состояния абсорбера от влияния различных факторов.

Технические средства в составе разработанной системы мониторинга по способу и месту установки были разделены на средства измерения, установленные непосредственно на поверхности абсорбера К-102, и оборудование, установленное в помещении операторной.

К средствам измерения, непосредственно установленным на поверхности абсорбера К-102, относились:

— 4 датчика АЭ, расположенные в защитных гильзах, приваренных к корпусу абсорбера;

— 2 МСОД, содержащие аналоговые и цифровые частотные фильтры, усилители, аналого-цифровые преобразователи, цифровые компараторы амплитуды, вычислительные устройства для расчета характеристик сигналов АЭ, а также измерительные каналы токовой петли для регистрации медленно меняющихся параметров (типа давления и температуры) с первичных или вторичных преобразователей, оснащенных токовым выходом 4-20 мА;

— 3 клеммные коробки;

— комплект соединительных кабелей (измерительных линий).

В состав оборудования, установленного в помещении операторной, входили:

— ЦВС, содержащая системный блок, монитор с жидкокристаллическим дисплеем, клавиатуру, мышь, источник бесперебойного питания (ИБП);

— коммутационный шкаф гальванической развязки (КШГР);

— комплект соединительных кабелей (измерительных линий).

Сигналы АЭ, возникающие в результате действия эксплуатационных, ветровых нагрузок и осадков регистрировались четырьмя датчиками АЭ, установленными в верхней части абсорбера К-102. Три датчика АЭ были установлены по периметру шва приварки верхнего днища к корпусу абсорбера на равном расстоянии друг от друга и смещены на 200 мм вниз от уровня указанного сварного шва. Один датчик АЭ был установлен на верхнем днище абсорбера.

Каждая пара датчиков АЭ подключалась к многофункциональному модулю МСОД, который обеспечивал гальваническую развязку измерительных каналов, прием аналоговых сигналов с датчиков АЭ и датчиков контроля дополнительных параметров, преобразование их в цифровую форму и последующую обработку. Оба МСОД соединялись одной измерительной линией (кабель типа МКЭШВ 2х2х1,5 мм). Линия подключалась к концентратору, который располагался внутри КШГР, который, в свою очередь, устанавливался в помещении операторной установки ЛЧ-24/7. Концентратор обеспечивал электропитанием подключенные к нему МСОД, принимал и обрабатывал поступающую от них информацию. Кроме концентратора КШГР содержал источники питания класса AC/DC, буферные модули, медиаконвертер, предохранитель, автоматический выключатель, контактор, несущие DIN-рейки, шины заземления, коммутационные клеммы и стопоры. Буферные модули предназначаются для продолжения работы системы мониторинга в течение нескольких секунд после несанкционированного отключения электропитания и корректного завершения ее работы. Далее..

Читайте также:  Оборудование для заготовительного производства из Германии

Источник

Мониторинг производственного оборудования: как с этим дела в России

image

Привет, Хабр! Наша команда занимается мониторингом станков и разных установок по всей стране. По сути, мы обеспечиваем возможность производителю не гонять лишний раз инженера, когда «ой, оно всё сломалось», а на деле надо нажать одну кнопку. Или когда сломалось не на оборудовании, а рядом.

Базовая проблема следующая. Вот вы производите установку для крекинга нефти, либо станок для машиностроения, либо какое-то другое устройство для завода. Как правило, продажа сама по себе крайне редко возможна: обычно это контракт на поставку и обслуживание. То есть вы гарантируете, что железяка будет работать лет 10 без перебоев, а за перебои отвечаете либо финансово, либо обеспечиваете жёсткие SLA, либо что-то подобное.

По факту это означает, что вам нужно регулярно отправлять инженера на объект. Как показывает наша практика, от 30 до 80 % выездов — лишние. Первый случай — можно было бы разобраться, что случилось, удалённо. Либо попросить оператора нажать пару кнопок — и всё заработает. Второй случай — «серые» схемы. Это когда инженер выезжает, ставит в регламент замену или сложные работы, а сам делит компенсацию пополам с кем-то с завода. Или просто наслаждается отдыхом с любовницей (реальный случай) и поэтому любит выезжать почаще. Завод не против.

Установка мониторинга требует модификации железа устройством передачи данных, самой передачи, какого-то озера данных для их накопления, разбора протоколов и среды обработки с возможностью всё посмотреть и сопоставить. Ну и с этим всем есть нюансы.

Почему нельзя обойтись без удалённого мониторинга?

Банально дорого. Командировка для одного инженера — минимум 50 тысяч рублей (самолёт, гостиница, проживание, суточные). Плюс не всегда получается разорваться, и один и тот же человек может быть нужен в разных городах.

  • В России поставщик и потребитель почти всегда достаточно далеко находятся друг от друга. Когда вы продали изделие в Сибирь, вы ничего, кроме того, что вам скажет поставщик, о нём не знаете. Ни как оно работает, ни в каких условиях эксплуатируется, ни, собственно, кто там кривыми руками какую кнопку нажал — этой информации объективно у вас нет, вы её можете знать только со слов потребителя. Это очень усложняет обслуживание.
  • Необоснованные обращения и претензии. То есть ваш заказчик, эксплуатирующий ваше изделие, в любой момент может позвонить, написать, пожаловаться и сказать, что ваша штука не работает, она плохая, она сломалась, приезжайте срочно и чините. Если вам повезло и это не просто «не залили расходник», то вы не зря отправили специалиста. Часто бывает так, что полезная работа занимала меньше часа, а всё остальное — подготовка командировки, перелёты, проживание, — всё это потребовало кучу времени инженера.
  • Бывают явно необоснованные претензии, и, чтобы это доказать, нужно отправить инженера, составить акт, обратиться в суд. В результате этого процесс затягивается, и ничего хорошего ни для заказчика, ни для вас это вообще не несёт.
  • Споры возникают из-за того, что, например, заказчик неправильно эксплуатировал изделие, заказчик по каким-то причинам имеет на вас зуб и не говорит о том, что ваше изделие работало неправильно, не в тех режимах, которые заявлены в ТЗ и в паспорте. При этом противопоставить ему вы ничего не можете или можете, но с трудом, если, например, ваше изделие как-то ведёт логирование и запись тех режимов. Поломки по вине заказчика — это происходит вообще сплошь и рядом. У меня был случай, когда дорогущий немецкий портальный станок сломался из-за наезда на столб. Оператор не делал привязку к нулю, и в результате там станок встал. Причём заказчик совершенно чётко сказал: «А мы тут ни при чём». Но логировалась информация, и можно было эти логи поднять и понять, на какой управляющей программе и в результате чего произошёл этот самый наезд. Это спасло очень большие расходы поставщика в связи с гарантийным ремонтом.
  • Упомянутые «серые» схемы — сговор с сервисником. Сервисник ездит к заказчику постоянно один и тот же. Ему говорят: «Слушай, Коль, давай знаешь как сделаем: ты напишешь, что у нас тут всё поломалось, компенсацию получим, или привезёшь для ремонта какой-то зип. Мы всё это тихой сапой реализуем, деньги поделим». Остаётся либо верить, либо как-то измысливать какие-то сложные пути проверки этих всех умозаключений, подтверждений, что не прибавляет ни времени, ни нервов, и ничего хорошего в этом не происходит. Если вы знакомы с тем, как автосервисы борются с мошенничествами по гарантии и сколько сложностей это накладывает на процессы, то примерно понимаете проблему.

Ну так все же устройства пишут лог, правда? В чём проблема?

Проблема в том, что если поставщики более-менее понимают, что лог нужно постоянно писать куда-то (или поняли за последние несколько десятков лет), то дальше культура не пошла. Лог часто нужен для разбора случаев с дорогостоящим ремонтом — была ли это ошибка оператора или реальная поломка оборудования.

Чтобы забрать лог, часто нужно подойти физически к оборудованию, открыть какой-то кожух, обнажить сервисный разъём, подключить к нему кабель и забрать файлы данных. Потом упорно грепать их несколько часов, чтобы получить картину ситуации. Увы, но так происходит почти везде (ну либо у меня однобокая точка зрения, поскольку мы работаем как раз с теми производствами, где мониторинг только налаживается).

Наши основные клиенты — производители оборудования. Как правило, они начинают задумываться о том, что стоит как-то заняться мониторингом, либо после какого-то крупного инцидента, либо просто глядя на счета за командировки за год. Но чаще всё же речь идёт о крупном сбое с потерей денег или репутации. Прогрессивные руководители, которые задумываются о том, чтобы «как бы чего не случилось», редки. Дело в том, что обычно руководителю достаётся старый «парк» сервисных контрактов, а ставить датчики на новое железо он смысла не видит, потому что понадобится это только через пару лет.

В общем, в какой-то момент жареный петух всё же клюёт, и наступает время модификаций.

Сама по себе передача данных не очень страшна. На оборудовании обычно уже есть датчики (либо они довольно быстро ставятся), плюс уже пишутся логи и отмечаются сервисные события. Всё это нужно только начать отправлять. Общая практика — прямо в устройство от рентген-аппарата до автоматической сеялки вставляется какой-то модем, например, с embed-SIM, и отправляет телеметрию через сотовую сеть. Места, где сотового покрытия нет, как правило, находятся довольно далеко и в последние годы редки.

А дальше начинается тот же самый вопрос, что и раньше. Да, логи теперь есть. Но их нужно куда-то складывать и как-то их читать. В общем случае нужна какая-то система визуализации и разбора инцидентов.

image

И тут на сцене появляемся мы. Точнее, часто мы появляемся раньше, поскольку руководители поставщиков смотрят, как сделано у коллег, и сразу едут к нам советоваться по поводу подбора железа для отправки телеметрии.

Рыночная ниша

На Западе путь решения такой ситуации сводится к трём вариантам: Siemens-экосистема (очень дорого, нужно для очень крупных узлов, как правило, типа турбин), самописные мандулы или кто-то из локальных интеграторов помогает. В итоге к приходу всего этого на российский рынок образовалась среда, где есть Siemens со своими кусками экосистемы, Amazon, Nokia и несколько локальных экосистем вроде разработок 1С.

Читайте также:  Оборудование для классификации материалов

Мы зашли на рынок как объединяющее звено, позволяющее собирать любые данные с любых устройств по любым (ладно, почти любым более-менее современным) протоколам, обрабатывать их вместе и показывать их человеку в любом требуемом виде: для этого у нас есть крутые SDK для всех сред разработки и визуальный конструктор пользовательских интерфейсов.

В итоге мы можем собрать все данные с устройства производителя, завести в хранилище на сервере и собрать там панель мониторинга с алертами.

Вот так это выглядит (здесь заказчик сделал ещё визуализацию предприятия, это несколько часов в интерфейсе):

image

image

image

image

И есть графики с оборудования:

image

image

Алерты выглядят так: на уровне станка, если превысили усилие на исполнительном органе или возникло столкновение, настраивается набор параметров, и система будет информировать отдел или ремонтные службы при выходе за них.

Ну и самое сложное — прогнозирование выхода из строя узлов по их состоянию для профилактики. Если понимать ресурс каждого из узлов, то можно сильно сократить расходы на тех контрактах, где идёт оплата за простой.

Резюме

Эта история звучала бы довольно просто: ну поняли, что нужно отправлять данные, мониторинг и анализ, ну выбрали вендора и внедрили. Ну и всё, все счастливы. Если речь идёт про самописные системы на своём же заводе, то, как это ни странно, системы быстро становятся недостоверными. Речь идёт о банальной потере логов, неточных данных, сбоях в сборе, хранении и получении. Через год-два после установки начинают удалять старые логи, что тоже не всегда хорошо заканчивается. Хотя там практика — с одного станка за год собирается 10 Гб. Решается это на пять лет покупкой ещё одного жёсткого диска за 10 тысяч рублей… В какой-то момент выясняется, что первично не само передающее оборудование, а система, которая позволяет получаемые данные анализировать. Важно удобство интерфейса. Это вообще беда всех промышленных систем: быстро разобраться в ситуации не всегда просто. Важно, сколько данных видно в системе, количество параметров с узла, способность системы оперировать большим объёмом и количеством данных. Настройка дашбордов, встроенная модель самого устройства, редактор сцен (чтобы рисовать схемы размещения на производствах).

Давайте приведу пару примеров, что это даёт на практике.

  1. Вот глобальная компания-производитель промышленного холодильного оборудования, используемого в основном в торговых сетях. 10 % дохода компании приносит оказание сервисных услуг по обслуживанию своей продукции. Нужно сократить себестоимость сервисных услуг и вообще дать возможность нормально увеличивать поставки, потому что, если продавать больше, то имеющаяся система сервисного обслуживания не справится. Подключились напрямую к платформе единого сервисного центра, модифицировали пару модулей для нужд именно этого заказчика, получили снижение командировочных расходов на 35 % за счёт того, что доступ к сервисной информации предоставляет возможность выявлять причины выхода из строя без выезда сервисного инженера. Анализ данных за длительные интервалы времени — прогнозировать техническое состояние и при необходимости быстро выполнять обслуживание «по состоянию». В качестве бонуса увеличилась скорость реакции на запрос: выездов стало меньше, инженеры стали успевать быстрее.
  2. Машиностроительная компания, производитель электрического транспорта, используемого во многих городах РФ и СНГ. Как и все, они хотят сократить расходы и при этом прогнозировать техсостояние троллейбусного и трамвайного парков города, чтобы вовремя уведомлять техперсонал. Подключили, создали алгоритмы сбора и передачи технических данных от подвижного состава в единый ситуационный центр (алгоритмы встраиваются непосредственно в систему управления приводами и работают с данными CAN-шины). Удалённый доступ к данным о техническом состоянии, включая доступ в реальном времени к изменяющимся параметрам (скорость, напряжение, передача рекуперированной энергии и др.) в режиме «осциллографа», дали доступ к удалённому обновлению прошивки. Результат — снижение командировочных расходов на 50 %: прямой доступ к сервисной информации предоставляет возможность выявлять причины выхода из строя без выезда сервисного инженера, а анализ данных за длительные интервалы времени — прогнозировать техническое состояние и при необходимости быстро выполнять обслуживание «по состоянию», включая объективный анализ нештатных ситуаций. Реализация контрактов расширенного жизненного цикла в полном соответствии с требованиями Заказчика и в установленные сроки. Соответствие требованиям Технического задания эксплуатанта, а также предоставление ему новых возможностей в части контроля характеристик потребительского сервиса (качество кондиционирования, разгон/торможение и т. п.).
  3. Третий пример — муниципалитет. Нужно экономить электричество и повышать безопасность граждан. Подключили единую платформу для контроля, управления и сбора данных о подключённом уличном освещении, удалённое управление всей инфраструктурой общественного освещения и обслуживание его с единой панели управления, обеспечивающее решение следующих задач. Фичи: затемнение или включение/выключение освещения дистанционно, индивидуально или в группе, автоматическое уведомление городских служб о сбоях в точках освещения для более эффективного планирования ТО, предоставление в реальном времени данных о потреблении энергии, предоставление мощных аналитических инструментов для мониторинга и улучшения системы уличного освещения на основе Big Data, предоставление данных о трафике, состоянии воздуха, интеграция с другими подсистемами «Умного города». Результаты — сокращение расхода электроэнергии на уличное освещение до 80 %, повышение безопасности для жителей за счёт использования интеллектуальных алгоритмов управления освещением (человек идёт по улице — включить ему свет, человек на переходе — включить ярче освещение, чтобы его было заметно издалека), обеспечение города дополнительными сервисами (зарядка электромобилей, предоставление рекламного контента, видеонаблюдение и пр.).

Собственно, что я хотел сказать: сегодня с готовой платформой (например, нашей) настроить мониторинг можно очень быстро и просто. Для этого не нужны изменения в оборудовании (либо минимальные, если датчиков и передачи данных до сих пор нет), для этого не нужны затраты на внедрение и отдельные специалисты. Надо просто изучить вопрос, потратить пару дней на то, чтобы понять, как это работает, и несколько недель на согласования, договор и обмен данными про протоколы. И после этого у вас будут точные данные со всех устройств. И всё это можно делать по всей стране при поддержке интегратора Техносерва, то есть мы гарантируем хороший уровень надёжности, нехарактерный для стартапа.

В следующем посте я покажу, как это выглядит со стороны поставщика, на примере одного внедрения.

Источник



Классификация систем мониторинга технического состояния оборудования

В статье приводятся различные критерии классификации систем мониторинга технического состояния машинного оборудования.

Устанавливаются следующие категории оборудования опасных производственных объектов, оснащаемых системами мониторинга:

  • оборудование первой категории, занимающее ключевые позиции в технологическом процессе и определяющее безопасность производства, внезапный отказ которого может привести к техногенной аварии (взрыву, пожару) и/или существенному снижению технико-экономических показателей производства;
  • оборудование второй категории, занимающее второстепенные позиции в технологическом процессе и влияющее на безопасность производства, внезапный отказ которого может привести к снижению безопасности и технико-экономических показателей производства;
  • оборудование третьей категории, решающее вспомогательные задачи.

Предлагается классификация систем мониторинга технического состояния по следующим факторам:

  • количеству и виду используемых методов неразрушающего контроля (МНК);
  • по типу экспертной системы;
  • по объему выявляемых неисправностей;
  • по величине статической ошибки распознавания состояния оборудования;
  • по величине динамической ошибки распознавания состояния оборудования;
  • по величине риска пропуска внезапного отказа;
  • по числу измерительных каналов системы;
  • по способу опроса датчиков;
  • по архитектуре;
  • по типу используемого анализатора сигналов;
  • по типу индикатора состояния;
  • по наличию и уровню диагностической сети;
  • по типу управления.

В.Н. Костюков, С.Н. Бойченко, Ал.Костюков Классификация систем мониторинга технического состояния оборудования // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: тез. докл. VI Междунар. конф. — М., 2007. — С. 43-45

Источник

Мониторинг технического состояния

date image2015-01-30
views image7914

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Мониторинг — это технические, экономические, психологические аспекты в свете формулы «легче предупредить, чем лечить».

Мониторинг — комплексная система непрерывного наблюдения за состоянием технических устройств в целях контроля, прогнозирования отказов и выполнения требований промышленной безопасности, эксплуатации по техническому состоянию.

Комплексный диагностический мониторинг опасных производственных объектов, подконтрольных Госгортехнадзору России, представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий, позволяющих осуществлять непрерывный контроль фактического технического состояния объектов на основе различных методов НК, а также средств измерения напряженно-деформированного состояния и контроля изменений пространственного положения (геометрических характеристик) объекта в процессе эксплуатации. Техническая реализация может осуществляться на базе систем комплексного диагностического мониторинга (СКДМ), которые обеспечивают высокую достоверность и полноту контроля потенциально опасных производственных объектов.

Читайте также:  Решения для переговорных комнат Yamaha

Важной особенностью технического мониторинга является его комплексность, т.е. использование разнообразных методов контроля для обеспечения полноты и достоверности контроля технического состояния объекта.

Цель комплексного мониторинга технического состояния – безаварийная и непрерывная (без остановок на обследование) эксплуатация объекта.

Задачи комплексного мониторинга технического состояния:

– своевременное обнаружение дефектов в конструкции;

— сбор, обработка и хранение данных технического диагностирования;

— прогнозирование изменения технического состояния объекта во времени;

— автоматизация технического диагностирования;

— снижение роли человеческого фактора.

По ГОСТ 22.1.12-2005 «Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений» СМИС подлежат обязательной установке на потенциально опасных, особо опасных, технически сложных и уникальных объектах.

Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений –построенная на базе программно-технических средств система, предназначенная для осуществления мониторинга технологических процессов и процессов обеспечения функционирования оборудования непосредственно на потенциально-опасных объектах, в зданиях и сооружениях и передачи информации об их состоянии по каналам связи в дежурно-диспетчерские службы этих объектов для последующей обработки с целью оценки, предупреждения и ликвидации последствий дестабилизирующих факторов в реальном времени, а также для передачи информации о прогнозе и факте возникновения ЧС, в т.ч. вызванных террористическими актами, в ЕДДС (единая дежурная диспетчерская служба).

Указанные объекты должны оснащаться комплексными системами мониторинга на действующих, реконструируемых и вновь вводимых мощностях.

Мониторинг как непрерывный диагностический контроль применяется при следующих обстоятельствах:

1. Когда затруднен доступ или отсутствует доступ к объекту;

Отсутствие доступа для осмотров конструкции или сильно затрудненный доступ приводят к большим материальным затратам на проведение подготовительных работ, выполняемых на объекте для проведения периодических осмотров, создавая ситуацию, при которой такие осмотры становятся экономически нецелесообразны. СКДМ (системы комплексного диагностического мониторинга) в этом случае являются безальтернативным вариантом, а затраты времени определяются только временем на установку системы диагностического мониторинга на конструкции.

2. Конструкция обладает низкой эксплуатационной живучестью (В случае быстрого развития эксплуатационных дефектов и резкого вследствие этого сокращения срока службы объекта до выработки им расчетного (нормативного) ресурса).

Скорости развития дефектов (эксплуатационная живучесть конструкции) могут быть такими, что время между возникновением дефектов с минимально обнаруживаемыми размерами и достижением дефектами критических размеров, при которых происходит разрушение конструкции, меньше или соизмеримо с интервалом времени между соседними осмотрами.

3. Когда не удается оценить остаточный ресурс из-за невозможности формального описания деградационных свойств металла технического устройства в условиях эксплуатации;

4. Когда последствия разрушения объекта могут привести к значительным материальным и человеческим потерям, экологическим катастрофам. Последствия от разрушения являются главным фактором, определяющим целесообразность использования, форму и содержание систем контроля технического состояния конструкции.

СА 03-002-05 «Системы мониторинга агрегатов ОПО» делит оборудование ОПО, оснащаемое системами мониторинга на 3 категории. 1 категория – оборудование, внезапный отказ которого может привести к техногенным авариям. 2 и 3 – снижение уровней опасности и последствий.

Системы мониторинга технического состояния классифицируют по следующим факторам: количеству и виду используемых методов НК; по типу экспертной системы; по объёму выявляемых неисправностей; по величине статистической ошибки распознавания состояния оборудования; по величине динамической ошибки распознавания состояния оборудования; по величине риска пропуска внезапного отказа; по числу измерительных каналов системы; по способу опроса датчиков; по архитектуре; по типу используемого сигнализатора сигналов; по типу индикатора состояния; по наличию и уровню диагностической сети; по типу управления.

Наиболее важным фактором классификации является тип используемой экспертной системы.

По типу экспертной системы различают:

-системы поддержки принятия решений ЭСППР;

-системы индикации состояния СИС.

Системы индикации состояния осуществляют только определение технического состояния объекта (годен \ не годен) без указания на вид неисправности.

Диагностические системы наряду с определением технического состояния должны определять одну или несколько причин неисправного состояния объекта.

Системы поддержки принятия решения включают свойства диагностических систем и должны выдавать целеуказующие предписания персоналу для предотвращения опасного состояния объекта и приведения его в нормальное состояние.

Обычно применяемые технологии мониторинга:

— акустико-эмиссионный контроль.АЭ контроль представляет собой ярко выраженный метод контроля интегрального типа, применяемый для обнаружения дефектов, развивающихся в процессе эксплуатации.

— ультразвуковая толщинометрия. Ультразвуковая толщинометрия и дефектоскопия используются для обследования локальных участков конструкции, характеризующихся интенсивным износом и высокой вероятностью появления усталостных трещин.

— Тензометрия — один из способов экспериментальной оценки напряженно-деформированного состояния конструкции. Служит для непрерывного измерения текущих напряжений в конструкции и сравнения их с проектными, обеспечивает автоматический процесс идентификации вида дефекта по данным АЭ контроля и других методов, используемых в СКДМ.

— вибродиагностирование. Вибродиагностический комплекс используется для измерения динамических нагрузок в компрессорах, нагнетателях компрессорных станций, отводах трубопроводов обвязки.

— системы коррозионного мониторинга Система коррозионного мониторинга функционирует на основе датчиков измерения скорости коррозии металла конструкции. Используются датчики, реагирующие на изменение омического сопротивления активного элемента, датчики электрохимического типа, установка образцов-свидетелей, коррозионные пробы, контроль скорости коррозии — контроль электрохимического потенциала с помощью промышленных высокоомных потенциометров, комплексы для измерения рН);

— контроль пропуска продукта (течеискатели);

— слежение за изменением данных нивелирования (линейных перемещений и углов наклона) и контроль вертикальности (геодезический мониторинг).Аппаратура для измерения отклонения элементов конструкции от их проектного положения в качестве первичных преобразователей использует датчики линейных перемещений индуктивного или иного типа. Регистрируются смещения элементов конструкции, вызванные смещением опор, проседанием фундамента под резервуаром или грунта на трассе трубопровода.

— измерение параметров сейсмологической обстановки;

— измерение параметров геотектонической обстановки в зоне нахождения опасных производственных объектов.

Обычно мониторинг проводится специалистами независимой экспертной организации, имеющей необходимую и достаточную приборную базу (или средства неразрушающего контроля).

Независимый мониторинг не всегда возможно осуществить, это может быть связано с особенностями деятельности опасных производственных объектов, когда нет возможности детально ознакомиться с технологическими процессами, в условиях которых эксплуатировалось оборудование до начала мониторинга; когда нет возможности получить достоверные данные о всех регламентных и ремонтных работах, проведенных до мониторинга и др., в этом случае эффективен самомониторинг, проводимый работниками предприятия. Наилучших результатов можно ожидать при использовании и того и другого подхода.

Пример мониторинга технического состояния морского газопровода Штокмаского ГКМ.

Применена система мониторинга на основе критических и «прорывных» технологий – «Интегрированная система безопасной эксплуатации» (ИСБЭ).

ИСБЭ реализуется в следующем составе:

-суда обеспечения безопасной эксплуатации ММГ (морской магистральный газопровод);

-стационарные средства наружной диагностики и дефектоскопии ТС ММГ;

-средства внутритрубной дефектоскопии ММГ (внутритрубные снаряды);

-система наблюдений и прогнозирования гео- и гидродинамический подвижных донных структур;

-информационно-аналитическая и экспертная система определения условий безопасной эксплуатации газопровода, прогноза на будущее, определение состав и регламента ремонтно-восстановительных работ.

СОБ – средства обеспечения безопасности ММГ решают задачи:

— наружная дефектоскопия и диагностика ТС трубопровода;

— диагностика геодинамических и гидродинамических воздействий на трубопровод;

— обнаружение техногенных опасностей (затопленные корабли, самолёты, торпеды, мины, снаряды, отравляющие вещества, химическое оружие) и их демпфирование;

— экологический мониторинг трассы;

— охрана ММГ от несанкционированного доступа;

— выполнение профилактических работ;

— диагностика и мониторинг ТС подводных магистральных кабельных линий;

— профилактические и ремонтные работы на кабельных линиях;

— участие в аварийно-спасательных работах.

Судно может включаться в состав морских мобильных сил РФ, использоваться в интересах других ведомств.

Стационарные системы диагностики и дефектоскопии решают задачи:

— дефектоскопия поверхностного и приповерхностного слоя металла трубопровода, отслеживание коррозионных процессов;

— измерение деформаций, спектральный анализ шумоизвлечения ММГ;

— обнаружение и определение месторасположения течи на трубопроводе;

— определение и обнаружение участков с высоким уровнем вибрации;

— контроль элекрохимической защиты;

— и др. с помощью систем SCADA.

Все данные от всех подсистем собираются в судовой Информационно-экспертной системе СИЭС где вырабатываются экспертные решения.

Источник