Основой предиктивной диагностики и прогнозирования периодичности технического обслуживания и ремонта газоперекачивающих агрегатов и насосно-компрессорного оборудования является техническое диагностирование и прогнозирование состояния объекта.

Сущность стратегии: прогнозирование оптимальных сроков проведения технического обслуживания и ремонтов оборудования на опасных производственных объектов таких отраслей, как нефтепереработка, химия и нефтехимия, нефте- и газодобыча, путем применения методов распознавания технического состояния оборудования по совокупности его вибрационных характеристик, выявления имеющихся или развивающихся дефектов с определением остаточного ресурса.

К задачам прогнозирования технического обслуживания и ремонта газоперекачивающих агрегатов и насосно-компрессорного оборудования относятся, например, задачи, связанные с определением срока службы объекта или с назначением периодичности его технического обслуживания и ремонтов.

Эти задачи решаются за счет определения текущего состояния оборудования, а также моделирование возможных или вероятных эволюции состояния объекта.

Современное диагностирование динамически нагруженного оборудования с хранением всех предшествующих результатов диагностирования может дать полезную и объективную информацию, представляющую собой предысторию (динамику) развития процесса изменения технических характеристик в прошлом, что может быть использовано для систематической коррекции прогноза и повышения его достоверности.

Предиктивная диагностика и инструмент прогнозирование периодичности технического обслуживания и ремонта газоперекачивающих агрегатов и насосно-компрессорного оборудования, предложенная ООО «Комдиагностика», предусматривает использование специализированного программного комплекса «Техпрогноз».

В программном комплексе «Техпрогноз» реализованы такие методы диагностирования, как метод спектрального анализа, метод анализа спектра огибающей сигнала, ПИК-фактор, метод ударных импульсов и др., в различных сочетаниях.

Для постоянного непрерывного мониторинга состояния объектов предприятия в программном комплексе Техпрогноз присутствует возможность настройки автоматизированной диагностики различных частей агрегатов. Основная часть видов имеющихся диагностик основана на вибродиагностике – методе неразрушающего контроля, основанном на анализе комплекса параметров вибрации для определения состояния оборудования.

Вибрация является одним из самых информативных и диагностических сигналов. Вибродиагностика позволяет выявлять самые разнообразные дефекты оборудования, такие, как дисбаланс, расцентровка, ослабление опор, а также различные дефекты подшипниковых узлов, включая проблемы со смазкой.

В программном комплексе Техпрогноз реализовано 16 различных настраиваемых типов автоматизированных диагностик. Это диагностики:

для диагностирования дефектов подшипника (диагностика подшипника качения, диагностика подшипника скольжения),
для определения дефектов подшипникового узла (диагностика подшипникового узла, диагностика одноопорного узла),
диагностика двухопорного узла,
диагностики редукторов (диагностика переборного редуктора, диагностика планетарного редуктора),
диагностика муфт,
диагностика расцентровки,

диагностика трансмиссии,
диагностика гидрогазодинамики,
диагностика электродефектов,
диагностика резонанса,
диагностика орбит,
индикаторная диаграмма,
пользовательская диагностика, для которой правила определения дефектов диагност может задать самостоятельно.

Характеристика типов диагностики:

1. Диагностика подшипника качения

Данный тип диагностики применяется для обнаружения различных дефектов подшипников качения на опорах узлов агрегата:

Суммарный дефект подшипника;
Дефект сепаратора;
Имеется относительный перекос обойм, вследствие некорректного монтажа или отклонения геометрии посадочных мест;
Износ, дефект наружной обоймы. Раковины, трещины на наружной обойме;
Дефект внутренней обоймы Износ, раковины, трещины;
Износ, дефект тел качения и сепаратора. Раковины, сколы на телах качения;
Недостаток смазки.

2. Диагностика подшипника скольжения

Данный тип диагностики применяется для обнаружения различных дефектов подшипников скольжения на опорах узлов агрегата. Данная диагностика позволяет обнаружить такие дефекты как:

Дефект масляного клина;
Ухудшение состояния (износ) поверхности шейки вала;
Эллипсность шейки вала;
Увеличение зазоров, ухудшение состояния (износ) поверхности вкладыша;
Увеличенные зазоры в посадках подшипника, износ;
Увеличенные зазоры в подшипнике, возможный люфт в посадке вкладышей;
Разрыв масляной пленки и сухое трение между валом и подшипником. Автоколебания вала в подшипниках;
Неправильная установка подшипника (перекос вкладышей).

3. Диагностика подшипникового узла

Для диагностирования механической разболтанности вызванных различными причинами в программном комплексе Техпрогноз присутствуют два типа диагностик: диагностика подшипникового узла и диагностика одноопорного узла. Диагностика одноопорного узла отвечает за определение механической разболтанности типа А и В и будет рассмотрена в следующем пункте. Диагностика подшипникового узла отвечает за определение механической разболтанности типа С, который может быть вызван следующими дефектами:

Суммарный дефект посадочного узла;
Ослабление крепления подшипника;
Вращающийся (проскальзывающий) на валу подшипник;
Имеет место механическая разболтанность (тип С) вызванная ослаблением посадки на валу или увеличением зазоров между деталями узла, а также чрезмерными зазорами в подшипниках качения, зазором между валом и насадными элементами (колеса, муфты, лопатки и т.д.).;
Имеет место задевание (затирание) подвижных частей ротора о неподвижные части на фоне механической разболтанности (типа С).

4. Диагностика одноопорного узла

Для диагностирования механической разболтанности вызванных различными причинами в программном комплексе Техпрогноз присутствуют два типа диагностик: диагностика подшипникового узла и диагностика одноопорного узла. Диагностика одноопорного узла отвечает за определение механической разболтанности типа А и В, которые могут быть вызваны следующими дефектами:

Имеет место механическая разболтанность (тип А), вызванная структурной разболтанностью опоры агрегата, плиты основания или фундамента, а также незатянутыми или свободными крепежными болтами в базовой плите, короблением рамы или плиты-основания (слабая опора);
Имеет место механическая разболтанность (тип В), вызванная ослаблением крепления фундамента (незатянутые или свободные крепежные болты блока подшипников, трещины в структуре рамы или опор подшипников).

5. Диагностика двухопорного узла

Диагностика двухопорного узла используется для определения:

Имеет место изгиб ротора ближе к центру;
Имеет место изгиб ротора ближе к одной из подшипниковых опор;
Имеет место изгиб ротора;
Имеет место несоосность подшипниковых узлов в радиальной плоскости (смещение);
Имеет место несоосность подшипниковых узлов в осевой плоскости (раскрытие);
Имеет место несоосность подшипниковых узлов комбинированного типа (смещение + раскрытие);
Возможно имеет место несоосность подшипниковых узлов;
Имеет место статический дисбаланс ротора;
Имеет место парный дисбаланс ротора;
Имеет место динамический дисбаланс ротора;
Имеет место дисбаланс консольного ротора, а также возможных причин появления данных дефектов. Данная диагностика анализирует спектр виброскорости с двух опор узла агрегата, как параметр учитывающий и перемещение контролируемой точки, и энергетическое воздействие на опоры от сил, вызвавших вибрацию.

6. Диагностика переборного редуктора

Данный тип диагностики используется для диагностирования различных неисправностей переборных редукторов и мультипликаторов. Работу любой зубчатой пары в редукторе или мультипликаторе сопровождает целый ряд характерных вибраций, вызываемых трением и ударами при обкатывании зуба одной шестерни зубом другой шестерни. Анализ этих вибраций позволяет в работающем оборудовании диагностировать целый ряд различных дефектов зубозацепления. Вибросигналы, свойственные неисправностям переборного редуктора (здесь и далее под редуктором будут подразумеваться как сами редукторы, так и мультипликаторы) как правило имеют невысокий энергетический уровень. Поэтому для более раннего и точного диагностирования дефектов для анализа используются данные по виброускорению. Датчики вибрации, данные с которых будут анализироваться должны устанавливаться так, чтобы быть как можно ближе к зоне зубозацепления.

Биение ведущего вала;
Перекос ведущей шестерни;
Перекос ведомой шестерни;
Дефект зубьев ведущей шестерни;
Дефект зубьев ведомой шестерни;
Дефект зацепления или смазки в зацеплении.

7. Диагностика планетарного редуктора

Данный тип диагностики используется для диагностирования различных неисправностей планетарных редукторов и мультипликаторов. Работу редуктора или мультипликатора сопровождает целый ряд характерных вибраций, вызываемых трением и ударами при обкатывании зуба одной шестерни зубом другой шестерни. Анализ этих вибраций позволяет в работающем оборудовании диагностировать целый ряд различных дефектов зубозацепления. Вибросигналы, свойственные неисправностям планетарного редуктора (здесь и далее под редуктором будут подразумеваться как сами редукторы, так и мультипликаторы) как правило имеют невысокий энергетический уровень. Поэтому для более раннего и точного диагностирования дефектов для анализа используются данные по виброускорению. Датчики вибрации, данные с которых будут анализироваться должны устанавливаться так, чтобы быть как можно ближе к зоне зубозацепления, так как вибросигнал быстро угасает.

8. Диагностика муфт

Данный тип диагностики используется для диагностирования различных неисправностей соединительной муфты:

Дефект изготовления или посадки муфты типа – колено;
Дефект изготовления или посадки муфты типа – маятник;
Дефект пружинной муфты. Поломка или заклинивание пружинных элементов;
Дефект муфты. Несоосность рабочих венцов муфты, износ элементов муфты (зубья, пальцы), заклинивание пальцев муфты, несоосность отверстий под пальцы;

Для полного и корректного анализа состояния муфты требуются данные по вибрации с четырех опор двух роторов в трех взаимно перпендикулярных направлениях: для спектрального анализа используют данные по ближним к соединительной муфте опорам, для анализа относительных фазовых характеристик вибрации используются данные по всем четырем опорам.

9. Диагностика поиска резонанса

Для проверки наличия резонанса в системе в программном комплексе Техпрогноз используется диагностика «Резонанс». Она позволяет выявить место появления резонанса и определяет его частотную область.

Резонанс системы в горизонтальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс системы в горизонтальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс системы в горизонтальной плоскости в субгармонической области;
Резонанс на первой опоре в горизонтальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс на первой опоре в горизонтальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс на первой опоре в горизонтальной плоскости в субгармонической области;
Резонанс на второй опоре в горизонтальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс на второй опоре в горизонтальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс на второй опоре в горизонтальной плоскости в субгармонической области;
Резонанс системы в вертикальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс системы в вертикальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс системы в вертикальной плоскости в субгармонической области;
Резонанс на первой опоре в вертикальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс на первой опоре в вертикальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс на первой опоре в вертикальной плоскости в субгармонической области;
Резонанс на второй опоре в вертикальной плоскости на оборотной частоте;
Резонанс на второй опоре в вертикальной плоскости на частотах элементов ротора;
Резонанс на второй опоре в вертикальной плоскости в субгармонической области.

10. Диагностика трансмиссии

Для определения состояния ременной (цепной) передачи (трансмиссии), передающей крутящий момент от привода к ведомому узлу, в программном комплексе Техпрогноз используется «Диагностика трансмиссии». Ее следует включать и настраивать только в случае, если привод и ведомый узел соединены ременной передачей, в ином случае ее следует не трогать.

Рассогласованность шкивов ременной трансмиссии, вызванная боем обоих шкивов, либо не параллельностью установки валов (угловое/параллельное смещение);
Бой ведущего шкива трансмиссии;
Бой ведомого шкива трансмиссии;
Дефект ремня;
Резонанс на резонансной частоте провисающего ремня;
Дефект (износ) ведущего шкива трансмиссии, ослабление посадки;
Дефект (износ) ведомой шестерни трансмиссии, ослабление посадки;
Дефект сцепления ремня (ослабление, проскальзывание);
Дефект в зацеплении ремня со шкивами;
Рассогласованность шестерен цепной трансмиссии, вызванная боем обеих шестерен, либо не параллельностью установки валов (угловое/параллельное смещение);
Бой ведущей шестерни трансмиссии;
Бой ведомой шестерни трансмиссии ;
Дефект цепи;
Дефект (износ) ведущей шестерни трансмиссии, ослабление посадки;
Дефект (износ) ведомой шестерни трансмиссии, ослабление посадки;
Дефект в зацеплении цепи с шестернями (износ).

11. Диагностика гидрогазодинамики

Для диагностики насосов, вентиляторов и компрессоров, и выявления нарушения гидро- и газодинамики потока и пульсации давления в программном комплексе Техпрогноз используется «Диагностика гидрогазодинамики». Она позволяет выявить такие дефекты, как:

Лопастная вибрация;
Динамический эксцентриситет, бой рабочего колеса;
Неравномерный эксплуатационный износ лопастей;
Турбулентность потока;
Кавитация;
Нарушение газодинамики потока, вероятно, неправильно выставлены углы атаки од-ной или нескольких лопастей;
Нарушение газодинамики потока, помпаж.

12. Диагностика электродефектов

Для обнаружения дефектов электрических машин электромагнитного характера в программном комплексе Техпрогноз используется «Диагностика электродефектов».

Она позволяет выявить такие дефекты, как:

Дефект обмоток статора;
Дефект обмоток ротора;
Статический эксцентриситет зазора;
Динамический эксцентриситет зазора;
Несимметрия напряжения питания;
Нелинейные искажения напряжения;
Дефекты источника напряжения возбуждения;
Нелинейные искажения напряжения;
Дефекты пусковой обмотки.

13. Диагностика расцентровки

Данный тип диагностики используется для диагностирования качества центровки валов двух соседних роторов. Данная диагностика позволяет определить параллельную и осевую расцентровку, но следует заметить, что точность диагностики расцентровки зависит от типа соединительной муфты. Разные типы муфт могут различным образом влиять на появление признаков расцентровки на спектрах вибрации.

Радиальная расцентровка (колено);
Осевая расцентровка (излом осей);
Расцентровка.

14. Диагностика орбит

Помимо описанных ранее типов диагностик, основанных на анализе АЧХ вибрации, программный комплекс Техпрогноз предоставляет еще один инструмент для исследования динамического изменения параметров объектов мониторинга – орбитальная диаграмма и ее диагностика. Орбитальная диаграмма строится путем комбинирования данных о временных сигналах от двух копланарных датчиков вибрации, расположенных в перпендикулярных направлениях и отражает двухмерное динамическое перемещение осевой линии вала.

15. Диагностика поршневых компрессоров

Для диагностики поршневых компрессоров в программном комплексе Техпрогноз используется построение, анализ индикаторной диаграммы и вибродиагностика. Она изображает графическим образом зависимость давления газа в рабочей полости цилиндра от положения поршня (объема рабочей полости), а также разложение вибрации по фазе и расчет квантилей ускорения. АРМ Оператора позволяет построить как свернутую, так и развернутую индикаторные диаграммы, диаграммы разложения вибрации по секторам, сводные диаграммы с наложением давления и квантилей виброускорения, диаграммы зависимости нагрузки на шток от угла поворота вала. Данный тип диагностики позволяет диагностировать следующие неисправности:

Гидроудар;
Ослабленные болты, гайки, вкладыши;
Потери мощности на основе оценки индикаторного КПД;
Неисправности и негерметичности клапанов;
Провисание, ослабление штока и его дефекты;
Износ сальника штока;
Ненормальная нагрузка сжатия и растяжения на шток;
Износ поршневых колец.

16. Пользовательская диагностика

Помимо описанных предварительно настроенных видов диагностик программный комплекс Техпрогноз предоставляет диагностам возможность настроить собственный алгоритм диагностирования состояния агрегата на основании желаемых параметров. Для этого в каждый узел конфигурации во время ее создания автоматически добавляется «Пользовательская диагностика». В отличие от других типов диагностик, в которых число анализируемых пара-метров ограничено, для настройки пользовательской диагностики можно использовать не-ограниченное число параметров (в пределах узла, в котором находится диагностика, и его подузлов).

При длительной эксплуатации газоперекачивающих агрегатов и насосно-компрессорного оборудования неизбежно возникают повреждения или нарушения работоспособности их элементов, даже при соблюдении правил эксплуатации.

ПК «Техпрогноз» имеет функцию расчета остаточного ресурса оборудования, что позволяет эксплуатировать его не только до истечения расчетного срока службы, но и после него.
Для расчета остаточного ресурса машины и её узлов необходимым условием является ведение механиком (либо другим лицом) журнала ремонтов.

Для каждого параметра, для которого установлена опция «Рассчитывать остаточный ресурс», выполняется запрос измерений от даты выхода машины из ремонта, и, на основании значений измерений, строится теоретический тренд их развития в соответствии с заданной функцией (линейная, квадратичная, кубическая или экспоненциальная).

Остаточным ресурсом для каждого параметра принимается количество часов от текущей даты до даты пересечения теоретическим трендом уставки «Опасно» (или «Тревога», если уставка «Опасно» не задана). Для каждого узла остаточным ресурсом принимается среднее значение по всем его дочерним узлам и параметрам.

Если в базе данных есть ещё одна запись о ремонте (предпоследний ремонт), ПО «Тех-прогноз» рассчитает продленный ресурс.

Для каждого узла продленным ресурсом принимается среднее значение по всем его до-черним узлам и параметрам.

Журнал диагностик

Результат выполненной диагностики

Настрока параметров автодиагностики

Ручной поиск дефектов

Отчёт по остаточному ресурсу