Russian Federation
The paper considers the issues of monitoring the technical condition of dynamic equipment of industrial enterprises, which provides informed decisions on its current maintenance and commissioning
stationary monitoring system, dynamic equipment, defect
Надежная и безаварийная работа динамического оборудования нефтеперерабатывающих предприятий достигается за счет своевременного проведения его технического обслуживания и ремонта (ТОиР). Связанные с этим затраты являются одним из основных показателей производственно-хозяйственной деятельности этих предприятий. Большую часть динамического оборудования на нефтеперерабатывающих предприятиях с непрерывным характером производства составляет динамическое оборудование, которое задействовано в основном производстве. Эффективно организованная система его ТОиР в значительной степени способствует повышению качества и конкурентоспособности продукции предприятий на мировом рынке. С появлением новых разработанных технических средств стало возможным повышение надежности и безаварийной работы данного оборудования – сокращение количества и объемов его ремонтов, количества необходимых запасных частей и материалов. Надежная и безаварийная эксплуатация динамического оборудования на предприятиях нефтепереработки неразрывно связана с оценкой его технического состояния на всех этапах его жизненного цикла: в прошлом, настоящем и в будущем. Для этого динамическое оборудование оснащают специальными системами, которые называются системами стационарного мониторинга (ССМ).
Мониторинг диагностического параметра – это процесс наблюдения во времени за изменением параметра – вибрации, температуры, тока и т.д., отражающего изменение технического состояния диагностируемого оборудования [1-3]. Для обеспечения мониторинга технического состояния динамического оборудования проводится его оснащение датчиками различных физических величин, которые обеспечивают контроль над изменением выбранных диагностических параметров [4-6].
ССМ оснащается динамическое оборудование технологических установок, занимающее ключевые позиции в технологическом процессе и определяющее безопасность производства, внезапный отказ которого может привести к техногенной аварии (взрыву, пожару) или существенному снижению технико-экономических показателей производства [7]. На сегодняшний день разработано много различных ССМ, поэтому рассмотрим основные технические требования, которым должна отвечать разработанная ССМ для динамического оборудования, а так же отдельное оборудование и датчики этих систем. Во-первых, при проектировании ССМ должны использоваться, по крайней мере, следующие нормативно-технические документы:
1) РД 50-682-89. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Общие положения;
2) РД 50-34.698-90. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Требования к содержанию документов;
3) ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения;
4) ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения;
5) ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения;
6) ГОСТ Р 53564-2009. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга;
7) ГОСТ Р 53563-2009. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации;
8) ГОСТ 32106-2013. Контроль состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов;
9) ANSI/API 670. Vibration. Axial Position. and Bearing Temperature Monitoring Svstems.
Во-вторых, ССМ должна строиться с учетом структуры и топологии объекта мониторинга. При этом должны выделяться следующие уровни иерархии системы: 1) Агрегатный уровень; 2) Уровень установки/цеха; 3) Уровень завода.
Агрегатный уровень должен включать в себя измерительные каналы, в т.ч. измерительные преобразователи и систему передачи результатов измерений. На этом уровне должно выполняться непосредственное измерение контролируемых параметров, коммутация измерительных каналов и передача измеренных данных на уровень установки/цеха. ССМ должна измерять и контролировать следующие параметры. Для центробежных насосных агрегатов (в том числе дымососов, газовоздуходувок): абсолютную вибрацию подшипниковых опор электродвигателя и насоса в двух взаимно перпендикулярных направлениях, осевую вибрацию агрегата, температуру подшипников насоса и электродвигателя, температуру обмотки статора электродвигателя и силу тока (при необходимости). Для поршневых компрессоров критического уровня риска: температуру клапанов, уплотнений штоков, направляющих крейцкопфов, положения штоков в двух плоскостях, ударные нагрузки крейцкопфа, абсолютную вибрацию (среднеквадратическое значение виброскорости) станины и подшипниковых опор электродвигателя, динамическое давление в цилиндрах, число оборотов электродвигателя. Для центробежных компрессоров критического уровня риска: относительные перемещения ротора компрессора во взаимно перпендикулярных направлениях, осевое смещение ротора компрессора, абсолютную вибрацию подшипниковых опор электродвигателя и мультипликатора, число оборотов электродвигателя, температуру вкладышей подшипников компрессора и электродвигателя, температуру обмоток статора электродвигателя. Для винтовых компрессорных агрегатов: абсолютную вибрацию подшипниковых опор электродвигателя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, осевую вибрацию электродвигателя, абсолютную вибрацию подшипниковых опор компрессора, осевое смещение ротора компрессора.
Уровень установки/цеха должен включать в себя контроллеры или другие устройства, осуществляющие измерения, сбор, контроль, мониторинг по всем измерительным каналам, шкафы для коммутации, автоматизированное рабочее место (АРМ) оперативного персонала. АРМ – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий индикацию текущего технического состояния агрегатов, хранение информации (значений параметров).
Уровень завода должен включать в себя сервер – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий сбор и хранение информации (значений параметров), получаемой от агрегатных подсистем, а также предоставляющий доступ АРМ к накопленной информации. АРМ специалиста по диагностике – программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий на уровне специалистов завода слежение за техническим состоянием оборудования и проведение детального анализа данных о его изменении.
В-третьих, к каждой ССМ предъявляются требования, связанные с проведением измерений. Система должна обеспечивать возможность сбора, обработки на уровне контроллеров и сохранение в базе данных синхронно и параллельно следующих данных: размах виброперемещения, среднеквадратическое значение (СКЗ) виброускорения, виброскорости и виброперемещения полигармонической относительной или абсолютной вибрации, тренд изменения параметров, временная реализация сигнала вибрации для каждого канала измерения вибрации.
В-четвертых, ССМ должна обеспечивать пожаробезопасность, взрывобезопасность и электробезопасность обслуживающего персонала, самой системы, сопрягаемых с ней систем окружающей природной среды. Датчики и формирователи сигнала частей системы, находящихся во взрывоопасной или пожароопасной зоне, должны иметь маркировку по взрывозащите в соответствии с требованиями научно-технической документации по защите от проникновения воды и пыли. При этом никакие ошибочные действия персонала системы не должны приводить к аварийной ситуации в системе и на объекте эксплуатации. ССМ должна соответствовать требованиям Росстандарта РФ по безопасности и метрологии. Надежность системы должна достигаться за счет использования процедур обнаружения программных и аппаратных сбоев и отказов, а также за счет минимизации времени восстановления работоспособности.
В-пятых, к ССМ предъявляется следующие требования по сохранности информации при авариях. ССМ должна иметь энергонезависимую память, позволяющую при отключении питания сохранять полную конфигурацию системы, значения уставок сигнализаций и блокировок. Для обеспечения сохранности информации в диагностической станции системы мониторинга должен быть установлен источник бесперебойного питания (ИБП). ССМ должна предусматривать автоматический перезапуск системы при некорректных внешних воздействиях.
В-шестых, к ССМ предъявляются следующие требования по метрологическому обеспечению [8-10]. ССМ должна соответствовать требованиям Росстандарта РФ по метрологии. Калибровка каналов должна осуществляется метрологической службой исполнителя, которая должна быть аккредитована Росстандартом РФ, либо органами Росстандарта РФ.
В заключение можно сделать следующий вывод: рассмотренные требования к системе мониторинга позволяют разработать систему, которая сможет определить момент зарождения дефекта и спрогнозировать время, при котором объект придет в критическое состояние. К этому времени можно подготовить специалистов и требуемые комплектующие изделия, что позволит сократить время ремонта и простоя дорогостоящего оборудования.
1. Barkov, A. V. Monitoring i diagnostika rotornyh mashin po vibracii: Uchebnoe posobie / A. V. Barkov, N. A. Barkova, A. Yu. Azovcev. – SPb. : Izd. centr SPbGMTU, 2000. – 159 s.
2. GOST 32106-2013. Kontrol' so-stoyaniya i diagnostika mashin. Monitoring sostoyaniya oborudovaniya opasnyh proizvodstv. Vibraciya centrobezhnyh nasosnyh i kompressornyh agregatov. – M. : FGUP «Standartinform», 2014. – 8 s.
3. GOST R 53563 – 2009. Kontrol' sostoyaniya i diagnostika mashin. Monitoring sostoyaniya oborudovaniya opasnyh proizvodstv. Poryadok organizacii. – M. : «Standartinform», 2010. – 8s.
4. Kostyukov, V. N. Monitoring bezopasnosti proizvodstva / V. N. Kostyukov. – M. : Mashinostroenie, 2002. – 204 s.
5. Kostyukov, V. N. Osnovy vibro-akusticheskoy diagnostiki i monitoringa mashin: Uchebnoe posobie – 2-e izd., s utochn. / V. N. Kostyukov, A. P. Naumenko. – Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2014. – 372 s.
6. Kostyukov, V. N. Monitoring so-stoyaniya i riskov ekspluatacii oborudo-vaniya v real'nom vremeni – osnova promyshlennoy bezopasnosti. V kn.: Federal'nyy spravochnik / V. N. Kostyukov, A. V. Kostyukov, N. A. Mahutov. – M : NP «Centr strategicheskogo partnerstva», 2012. – T. 26. – S. 321-326.
7. Sistemy monitoringa opasnyh proizvodstvennyh ob'ektov. Obschie teh-nicheskie trebovaniya: SA 03-002-05. Standart associacii Rostehekspertiza. – M. : Izd-vo «Kompressornaya i himicheskaya tehnika», 2005. – 42 s.
8. Valeev, S. I. Tehnicheskaya diagnostika. Uchebnoe posobie / S. I. Valeev, S. I. Ponikarov. – Kazan' : Izd-vo Akademii nauk Respubliki Tatarstan, 2015. – 124 s.
9. Nosov, V. V. Diagnostika mashin i oborudovaniya: Uchebnoe posobie. 2-e izd., ispr. i dop. / V. V. Nosov. – SPb. : Izd-vo «Lan'», 2012. – 384 s.
10. Ushakov, O. O. Razrabotka si-stemy stacionarnogo monitoringa tehnicheskogo sostoyaniya dinamicheskogo oborudovaniya / O. O. Ushakov, A. I. Dement'ev, E. V. Podoplelov // Sovremennye tehnologii i nauchno-tehnicheskiy progress. – 2020. – T. 1. – № 7. – S. 75-76.
