Выбор: ударные импульсы SPM или измерения и анализ токов и напряжений по технологии Artesis или вибродиагностика?

Датчики и их установка

Технология измерений и анализа токов и напряжений Artesis использует электромашину - электродвигатель или генератор переменного тока - в качестве единого общего электромагнитного «датчика» комплекса, состоящего из электромашины и соединенного с ней приводящего или приводимого оборудования. Технология Artesis с помощью такого «датчика» может обнаруживать различные физические явления и неисправности различной природы, в частности электрические, электромагнитные и механические неисправности комплекса этой электромашины вместе с соединенным с ней оборудованием. Измерения выполняются удаленно от диагностируемого оборудования путем подключения измерительного устройства там, где имеется удобный доступ к силовым проводам электромашины, например, в шкафу электропитания, в силовом распределительном щите и т.п.

Типовые технологии вибродиагностики и технологии ударных импульсов SPM® используют отдельные датчики, устанавливаемые непосредственно на диагностируемом оборудовании, или же набор таких датчиков. Данные технологии могут с помощью отдельного датчика обнаруживать в комплексе оборудования различные физические явления и неисправности различной природы, в частности механические, электромагнитные и электрические. Измерения выполняются путем установки датчика (или датчиков) непосредственно на диагностируемом оборудовании. Для выполнения измерений на электромашине вместе с соединенным с ней оборудованием требуется установка переносного датчика поочередно в разных местах и в разных направлениях, либо установка комплекта стационарных датчиков по похожей схеме.

Требования по взрывозащите

Технология Artesis не требует установки датчиков или каких-либо измерительных устройств во взрывоопасной среде. Все измерения выполняются удаленно от диагностируемого оборудования, которое может само по себе располагаться в любом месте, в частности, во взрывоопасной среде. Все измерения выполняются на силовых проводах и терминалах, расположенных в безопасной зоне, с применением измерительных устройств в обычном исполнении. Поэтому отсутствует необходимость применения каких-либо средств взрывозащиты и искробезопасного исполнения измерительных устройств Artesis для мониторинга и диагностики состояния оборудования, находящегося во взрывоопасной среде.

Технологии вибродиагностики и ударных импульсов SPM® требуют установки датчиков непосредственно на диагностируемом оборудовании во взрывоопасной среде. В ряде случаев существует необходимость размещения во взрывоопасной среде и других измерительных устройств в дополнение к датчикам. Поэтому применение соответствующих средств взрывозащиты и соответствующее искробезопасное исполнение средств измерений вибрации и ударных импульсов SPM® являются обязательными для мониторинга и диагностики состояния оборудования, находящегося во взрывоопасной среде.

Требования по доступу к оборудованию

Технология Artesis не требует установки датчиков или каких-либо измерительных устройств непосредственно на диагностируемом оборудовании или рядом с ним. Все измерения выполняются удаленно от диагностируемого оборудования, которое может само по себе располагаться в любом месте, в частности, в местах, недоступных для человека, например, в нефтяной скважине, под водой, в агрессивных средах, в условиях сверхвысоких или сверхнизких температур и т.п. Все измерения по технологии Artesis выполняются на силовых проводах и терминалах, расположенных в удобном для доступа месте и, как правило, в комфортной среде, например, в шкафу электропитания, в силовом распределительном щите и т.п.

Технологии вибродиагностики и ударных импульсов SPM® требуют установки датчиков непосредственно на диагностируемом оборудовании. В ряде случаев отсутствует возможность доступа оператора с переносным прибором для установки переносного датчика из-за условий окружающей среды, например, в агрессивных средах, в условиях излишне высоких или низких температур и т.п. В ряде других случаев отсутствует возможность установки также и стационарных датчиков снаружи диагностируемого оборудования из-за неизбежности их повреждения в силу особых условий эксплуатации этого оборудования (например, погружные насосы для добычи нефти из нефтяных скважин, криогенные установки со сверхнизкими рабочими температурами).

Измеряемые параметры и чувствительность

Технология Artesis непосредственно измеряет рабочие электрические параметры электродвигателей и генераторов переменного тока. Технология Artesis также чувствительна к механическим крутильным колебаниям роторной системы комплекса «электромашина + приводящее или приводимое оборудование», которые могут быть вызваны самыми различными причинами. Технология Artesis выполняет спектральный анализ расчетного разностного тока, представляющего собой вычисленную разницу между током теоретической модели и током очередной фактически измеренной модели, такая разница отражает именно появившиеся неисправности.

Технологии вибродиагностики, как правило, непосредственно измеряют параметры радиальных и осевых механических колебаний отдельных корпусов и других элементов этого комплекса, вызванных самыми различными причинами. При этом измерения производятся только в том месте и только в том направлении, в котором установлен датчик во время измерения. Технологии вибродиагностики, как правило, выполняют прямой или демодулированный спектральный анализ непосредственно измеренных механических колебаний.

Технологии ударных импульсов SPM непосредственно измеряют параметры ударных волн в материале отдельных корпусов подшипников и других элементов этого комплекса, вызванных самыми различными причинами. При этом измерения производятся только в том месте, в котором установлен датчик во время измерения. Технологии ударных импульсов SPM выполняют демодулированный спектральный анализ непосредственно измеренных ударных волн.

Соответственно чувствительности указанных технологий могут различаться как в отношении измерений с их помощью различных физических явлений, происходящих в диагностируемом оборудовании, так и в отношении возможности обнаружения и диагностирования с их помощью различных видов неисправностей, вызывающих эти физические явления.

Выявляемые неисправности

И технология Artesis, и технологии вибродиагностики могут в общем случае обнаруживать типовые неисправности генераторов и электродвигателей переменного тока, такие как, например, сломанные роторные стержни и ослабленные обмотки.

И технология Artesis, и технологии вибродиагностики, и технологии ударных импульсов SPM могут в общем случае обнаруживать типовые механические неисправности электромашин и приводного оборудования, связанные как с износом подшипников, так и с такими общими неисправностями, как несоосность, дисбаланс, ослабление опор.

Разница в чувствительности к обнаружению различных физических явлений и вызывающих их неисправностей зависит от природы дефекта и определяется для этих технологий разницей между измеряемыми ими параметрами и применяемыми в них средствами анализа и оценки, см. выше. Дефекты разной природы будут по-разному отражаться с помощью разных параметров и разных средств анализа и оценки.

Разница между этими технологиями в возможности определения точного местонахождения и точного характера дефектов в диагностируемом оборудовании определяется возможностью технологий вибродиагностики и ударных импульсов SPM производить локальные измерения с различными настройками и с установкой различных датчиков в различных направлениях и в различных местах на диагностируемом оборудовании. Это помогает в большинстве случаев точно установить место, характер и степень развития неисправности.

Технология Artesis непосредственно измеряет напряжения и токи по фазам питающей сети и в результате выдает комплекс точных электротехнических параметров, отражающих общее состояние диагностируемого электрооборудования, включая как состояние самой электромашины, так и состояние внешней питающей сети.

Технология Artesis также использует электромашину - электродвигатель или генератор переменного тока - в качестве единого общего электромагнитного «датчика» для всего комплекса, состоящего из электромашины и соединенного с ней приводящего или приводимого оборудования. Технология Artesis практически без участия пользователя автоматически определяет наличие и степень развития ряда групп неисправностей, используя сравнительный анализ текущего состояния оборудования с теоретическим образцовым состоянием на основе математического моделирования. При этом точное определение места, характера и степени развития каждой отдельной неисправности, например, получение ответов на вопросы «какая именно опора ослаблена?» или «какой именно подшипник неисправен из всего комплекса и в каком именно состоянии он находится?», является, как правило, более сложной задачей, требующей отдельного решения с помощью дополнительных средств.

Технология Artesis производит анализ напряжений и токов на основе моделей и при этом также измеряет ряд электрических параметров питающей сети, таких как коэффициент гармонических искажений (КГИ), дисбаланс напряжений и дисбаланс токов, которые сами по себе могут со временем привести к появлению механических и электрических проблем. Неудовлетворительные значения этих параметров также могут вызывать повышенную вибрацию, что в процессе вибродиагностики иногда может быть неверно истолковано как наличие какой-либо механической неисправности. Поскольку эти электрические параметры непосредственно измеряются с помощью технологии Artesis, с ее помощью можно легко избежать подобных неверных заключений.

Влияние нагрузки на результаты оценки состояния

И результаты типовых измерений вибрации, и результаты отдельных случаев измерений ударных импульсов SPM, и сигналы, измеренные по технологии Artesis, - все эти сигналы, как правило, усиливаются при повышении нагрузки на оборудование. Ориентируясь только на повышение уровня сигнала без учета повышения нагрузки, можно сделать ошибочный вывод о том, что началось развитие какой-либо неисправности.

Технология Artesis напрямую измеряет силовые напряжения и токи, в результате также рассчитывается потребляемая мощность, на основе чего производится нормализация результатов оценки состояния при изменении нагрузки.

Специализированная технология вибродиагностики EVAM® позволяет создавать различные критерии оценки состояния оборудования для любых различных режимов его работы, включая различные потребляемые мощности. При этом технология вибродиагностики EVAM® использует соответствующий сторонний измеряемый параметр, который несет в себе информацию о текущем режиме работы оборудования, например, аналоговый сигнал о потребляемой мощности или о величине нагрузки, дискретный сигнал об открытии питательного клапана, дискретный сигнал о включении дополнительной ступени, дискретный сигнал о движении «на подъём» и т.п., на основе чего производится нормализация результатов оценки состояния при изменении режима работы, в частности, при изменении нагрузки.

Влияние скорости вращения на результаты оценки состояния

И результаты типовых измерений вибрации, и результаты измерений ударных импульсов SPM, и сигналы, измеренные по технологии Artesis, - все эти сигналы, как правило, усиливаются, когда оборудование «набирает обороты». Ориентируясь только на повышение уровня сигнала без учета роста скорости вращения, можно сделать ошибочный вывод о том, что началось развитие какой-либо неисправности.

Технология Artesis основана на математической модели, учитывающей изменения скорости вращения в рабочем диапазоне скоростей данного оборудования, поэтому она производит нормализацию результатов оценки состояния при изменении оборотов электродвигателя во избежание выдачи подобных ложных диагнозов.

Специализированная технология вибродиагностики EVAM® позволяет создавать различные критерии оценки состояния оборудования для любых различных режимов его работы, включая различные рабочие скорости. При этом технология вибродиагностики EVAM® использует соответствующий сторонний измеряемый параметр, который несет в себе информацию о текущем режиме работы оборудования, в частности, текущую скорость вращения, во избежание выдачи подобных ложных диагнозов при изменении оборотов.

Технология измерений ударных импульсов SPM производит расчетную нормализацию результатов оценки состояния в соответствии с текущей скоростью вращения подшипника во избежание выдачи подобных ложных диагнозов при изменении оборотов.

Выводы

Эффективным диагностическим решением является комбинация технологии Artesis с технологиями вибродиагностики и ударных импульсов SPM, включая спектральный анализ всех типов сигналов. Все указанные технологии имеют свои особенности и свои преимущества, поэтому в общем случае они хорошо дополняют друг друга.

Есть основания ожидать, что непосредственные измерения и анализ параметров фазных напряжений и токов с помощью технологии Artesis вполне могут оказаться наиболее удобным, простым, эффективным и понятным для обслуживающего персонала средством выявления неисправностей электрооборудования, включая неисправности самой электромашины и внешней питающей сети, неисправности линий электропитания, а также средством обеспечения существенной экономии электроэнергии в результате принятых мер по устранению неисправностей. Точные значения измеренных и рассчитанных параметров электропитания помогают точно оценивать серьезность соответствующих проблем, а также оценивать эффективность принятых мер на основании известных технических требований к электрооборудованию.

Есть основания ожидать, что непосредственные измерения параметров вибрации с помощью технологии вибродиагностики вполне могут оказаться наиболее удобным, эффективным, простым и понятным для обслуживающего персонала средством выявления неисправностей, для которых традиционно и успешно применяется вибродиагностика, например, дисбаланс, несоосность, проблемы с фундаментами и опорами и другие. Точные значения измеренных параметров вибрации помогают точно оценивать серьезность соответствующих проблем, а также оценивать эффективность принятых мер на основании известных норм и стандартов по уровням вибрации.

Есть основания ожидать, что непосредственные измерения параметров ударных импульсов с помощью различных технологий SPM вполне могут оказаться наиболее удобным, эффективным, простым и понятным для обслуживающего персонала средством выявления неблагоприятных условий работы, недостатка или загрязнения смазки, а также износа каждого отдельного подшипника качения. Точные значения измеренных параметров ударных импульсов SPM помогают точно оценивать серьезность соответствующих проблем, а также оценивать эффективность принятых мер на основании известных правил оценки состояния подшипников качения по технологиям SPM.

С другой стороны, одновременная реализация всех возможностей и всех методов мониторинга и диагностики, очевидно, на практике оказывается затруднительной. Требуются значительные инвестиции в приобретение и эксплуатацию различного измерительного оборудования, требуются затраты на оплату труда и обучение квалифицированного персонала. Требуется комплекс переносных приборов, требуются квалифицированные операторы и диагносты для организации мониторинга и диагностики путем регулярных обходов оборудования и измерений с помощью переносных приборов. Требуется комплекс стационарного измерительного оборудования, в ряде случаев требуются квалифицированные операторы и диагносты для организации мониторинга и диагностики путем регулярных измерений с помощью стационарных систем.

Автоматизация оценки состояния - это хорошо!

Необходимость участия квалифицированных операторов и диагностов в процессе мониторинга и диагностики, стоимость их подготовки, обучения и оплаты труда, а также текучесть персонала и современные тенденции к минимизации затрат на персонал создают приоритет для тех средств мониторинга и диагностики, которые используют автоматизацию оценки состояния и распознавания дефектов при минимально необходимом участии персонала. Система светофора «красный-желтый-зелёный», автоматическая индикация параметров на фоне цветовых зон состояний, автоматическое определение характера дефектов и степени их развития на основании математических расчетных симптомов, критериев и моделей, «самообучение» измерительных устройств — эти возможности по-разному применяются в рассматриваемых технологиях и являются реальными средствами существенного облегчения работ и снижения временных и финансовых затрат в процессе мониторинга и диагностики.

Переносной прибор или стационарная система?

Измерения с помощью переносных приборов в ряде случаев не могут обеспечить требуемую надежность оборудования, потому что неисправность может развиваться быстрее, чем выполняются регулярные измерения с помощью переносных приборов. Поэтому для целей наиболее оперативного отслеживания состояния оборудования в общем случае стационарная система имеет приоритет по сравнению с переносными приборами, потому что стационарная система обеспечивает значительно более высокую регулярность и частоту повторения измерений.

С другой стороны, измерения с помощью стационарных систем в ряде случаев не могут обеспечить требуемую информацию о серьезности, характере и точном местоположении дефектов, потому что в стационарных системах, как правило, используется ограниченный набор датчиков и измерительных методов, что обусловлено разумной необходимостью экономии. При появлении признаков ухудшения состояния оборудования, выданных стационарной системой, может возникнуть необходимость дополнительных измерений для уточнения серьезности, характера и точного местоположения дефекта. В таких случаях переносной прибор может оказаться полезным дополнением к стационарной системе, потому что квалифицированный диагност, использующий многофункциональный диагностический переносной прибор, может при возникновении необходимости обеспечить значительно более высокую информативность отдельных измерений за счет возможности установки различных датчиков в различных местах и в различных направлениях на диагностируемом оборудовании с применением разнообразных методов диагностики с различными настройками.

Так что же выбрать?

На практике можно рекомендовать выборочно отдавать предпочтение тем или иным рассматриваемым здесь технологиям в зависимости от конкретных особенностей, условий и задач Вашего предприятия, как организационного, экономического, так и технического характера, которые определяют для Вас индивидуальную целесообразность предпочтения какой-либо из этих технологий или же сочетания этих технологий и выбора соответствующих технических средств мониторинга и диагностики.

Просим Вас обращаться к нам за дополнительной информацией о возможностях и особенностях различных переносных приборов и стационарных систем для помощи в выборе оптимального решения для Вашего предприятия!