Россия
В работе рассмотрены вопросы мониторинга технического состояния динамического оборудования промышленных предприятий, обеспечивающего принятие обоснованных решений по его текущему обслуживанию и выводу в ремонт
система стационарного мониторинга, динамическое оборудование, дефект
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. Барков, А. В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: Учебное пособие / А. В. Барков, Н. А. Баркова, А. Ю. Азовцев. – СПб. : Изд. центр СПбГМТУ, 2000. – 159 с.
2. ГОСТ 32106-2013. Контроль со-стояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. – М. : ФГУП «Стандартинформ», 2014. – 8 с.
3. ГОСТ Р 53563 – 2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. – М. : «Стандартинформ», 2010. – 8с.
4. Костюков, В. Н. Мониторинг безопасности производства / В. Н. Костюков. – М. : Машиностроение, 2002. – 204 с.
5. Костюков, В. Н. Основы вибро-акустической диагностики и мониторинга машин: Учебное пособие – 2-е изд., с уточн. / В. Н. Костюков, А. П. Науменко. – Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2014. – 372 с.
6. Костюков, В. Н. Мониторинг со-стояния и рисков эксплуатации оборудо-вания в реальном времени – основа промышленной безопасности. В кн.: Федеральный справочник / В. Н. Костюков, А. В. Костюков, Н. А. Махутов. – М : НП «Центр стратегического партнерства», 2012. – Т. 26. – С. 321-326.
7. Системы мониторинга опасных производственных объектов. Общие тех-нические требования: СА 03-002-05. Стандарт ассоциации Ростехэкспертиза. – М. : Изд-во «Компрессорная и химическая техника», 2005. – 42 с.
8. Валеев, С. И. Техническая диагностика. Учебное пособие / С. И. Валеев, С. И. Поникаров. – Казань : Изд-во Академии наук Республики Татарстан, 2015. – 124 с.
9. Носов, В. В. Диагностика машин и оборудования: Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. / В. В. Носов. – СПб. : Изд-во «Лань», 2012. – 384 с.
10. Ушаков, О. О. Разработка си-стемы стационарного мониторинга технического состояния динамического оборудования / О. О. Ушаков, А. И. Дементьев, Е. В. Подоплелов // Современные технологии и научно-технический прогресс. – 2020. – Т. 1. – № 7. – С. 75-76.
