Введение
Мониторинг состояния (в разговорной речи, CM) — это процесс контроля параметров состояния оборудования (вибрация, температура и т. д.) для выявления существенных изменений, указывающих на развитие неисправности. Он является ключевым компонентом предиктивного обслуживания. Использование мониторинга состояния позволяет планировать техническое обслуживание или принимать другие меры для предотвращения вторичных повреждений и их последствий. Уникальное преимущество мониторинга состояния заключается в возможности устранения факторов, сокращающих нормативный срок службы оборудования, до того, как они приведут к серьезной поломке. Методы мониторинга состояния обычно применяются к вращающемуся оборудованию, вспомогательным системам и другим машинам, таким как оборудование с ременным приводом (компрессоры, насосы, электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, прессы), в то время как периодические проверки с применением методов неразрушающего контроля (НДК) и оценки годности к эксплуатации (ГКЭ) используются для стационарного оборудования, такого как паровые котлы, трубопроводы и теплообменники.
Другие методы
Часто визуальные проверки рассматриваются как неотъемлемый компонент мониторинга состояния, однако это справедливо лишь в том случае, если результаты проверки можно измерить или оценить на основе задокументированного набора руководств. Чтобы эти проверки считались мониторингом состояния, результаты и условия на момент наблюдения должны быть зафиксированы для проведения сравнительного анализа с предыдущими и последующими измерениями. Просто визуальный осмотр участка трубопровода на предмет трещин или утечек нельзя считать мониторингом состояния, если нет количественных параметров, подтверждающих осмотр, и не проводится сопоставление с предыдущими проверками. Деятельность по мониторингу состояния требует проведения сравнительного анализа с предыдущими данными и предоставления информации о тенденциях этого сравнения. Незначительные колебания температуры на поверхности можно обнаружить при визуальном осмотре и неразрушающем контроле с использованием термографии. Нагрев указывает на неисправность компонентов, особенно на ухудшение электрических контактов и соединений. Термография также может успешно применяться к высокоскоростным подшипникам, гидромуфтам, роликам конвейеров и внутренним отложениям в резервуарах. Сканирующий электронный микроскоп может получить изображение тщательно отобранной пробы загрязнений, взвешенных в смазочном масле (извлеченных из фильтров или магнитных датчиков стружки). Приборы затем определяют содержащиеся элементы, их пропорции, размер и морфологию. С помощью этого метода можно определить место возникновения, механизм механического разрушения и время до окончательного отказа. Это называется WDA – анализом износа. Спектрографический анализ масла, определяющий химический состав масла, может использоваться для прогнозирования режимов отказа. Например, высокое содержание кремния и алюминия указывает на загрязнение грязью или песком (силикаты алюминия) и т.д., а высокий уровень железа – на изношенные компоненты. Отдельные элементы дают лишь приблизительные показания, но при совместном использовании они могут очень точно определить режимы отказа, например, для двигателей внутреннего сгорания наличие железа (гильза), алюминия (поршень) и хрома (кольца) указывает на износ верхней части цилиндра. Ультразвук может использоваться как для высокоскоростных, так и для низкоскоростных механических применений, а также в условиях высокого давления жидкости. Цифровые ультразвуковые измерители измеряют высокочастотные сигналы от подшипников и отображают результат в виде значения dBuV (децибелы на микровольт). Это значение отслеживается во времени и используется для прогнозирования увеличения трения, заедания, ударов и других дефектов подшипников. Значение dBuV также используется для определения оптимальных интервалов для повторной смазки. Правильно выполненный ультразвуковой мониторинг является отличным дополнением к анализу вибрации. Люди также могут прослушивать ультразвук с помощью наушников. Высокий «жужжащий звук» в подшипниках указывает на дефекты контактных поверхностей, а при частичной блокировке в жидкостях высокого давления отверстие будет создавать значительный ультразвуковой шум. Ультразвук используется в методе импульсного мониторинга состояния. Анализ производительности, при котором физическая эффективность, производительность или состояние определяются путем сравнения фактических параметров с идеальной моделью. Ухудшение характеристик обычно является причиной расхождений в показаниях. После двигателей центробежные насосы, пожалуй, являются наиболее распространенными машинами. Мониторинг состояния с помощью простого испытания напора и расхода вблизи рабочей точки с использованием повторяемых измерений давно используется, но может быть более широко распространен. Это расширение метода может быть использовано для расчета оптимального времени для капитального ремонта насоса на основе баланса между стоимостью ремонта и увеличением энергопотребления, которое происходит при износе насоса. Авиационные газотурбинные двигатели также обычно контролируются с использованием методов анализа производительности, при этом производители оригинального оборудования, такие как Rolls Royce plc, регулярно контролируют целые парки авиационных двигателей в рамках долгосрочных соглашений об обслуживании (LTSA) или пакетов Total Care. Датчики обнаружения износа способны обнаруживать частицы износа как черных, так и цветных металлов в смазочном масле, предоставляя значительную информацию о состоянии контролируемого оборудования. Создавая и отслеживая тенденции образования загрязнений, можно выявлять неисправности до катастрофического отказа вращающегося оборудования, такого как редукторы, турбины и т.д.
Индекс критичности
Индекс критичности часто используется для определения степени мониторинга состояния оборудования с учетом его назначения, наличия резерва (то есть, если оборудование выйдет из строя, есть ли резервное оборудование, способное его заменить), стоимости ремонта, последствий простоя, вопросов охраны здоровья, безопасности и окружающей среды, а также ряда других ключевых факторов. Индекс критичности относит все оборудование к одной из трех категорий:
Critical machinery – Machines that are vital to the plant or process and without which the plant or process cannot function. Machines in this category include the steam or gas turbines in a power plant, crude oil export pumps on an oil rig or the cracker in an oil refinery. With critical machinery being at the heart of the process it is seen to require full on line condition monitoring to continually record as much data from the machine as possible regardless of cost and is often specified by the plant insurance. Measurements such as loads, pressures, temperatures, casing vibration and displacement, shaft axial and radial displacement, speed and differential expansion are taken where possible. These values are often fed back into a machinery management software package which is capable of trending the historical data and providing the operators with information such as performance data and even predict faults and provide diagnosis of failures before they happen. Essential machinery – Units that are a key part of the process, but if there is a failure, the process still continues. Redundant units (if available) fall into this realm. Testing and control of these units is also essential to maintain alternative plans should critical machinery fail. General purpose or balance of plant machines – These are the machines that make up the remainder of the plant and normally monitored using a handheld data collector as mentioned previously to periodically create a picture of the health of the machine.
Критически важное оборудование – Оборудование, которое жизненно необходимо для работы предприятия или технологического процесса, и без которого предприятие или процесс не могут функционировать. К этой категории относятся паровые или газовые турбины на электростанции, насосы для экспорта сырой нефти на нефтяной платформе или крекинговая установка на нефтеперерабатывающем заводе. Поскольку такое оборудование находится в основе процесса, для него требуется непрерывный мониторинг состояния в режиме реального времени для постоянной регистрации максимально возможного объема данных, независимо от стоимости, и это часто предписывается страховой компанией предприятия. При возможности измеряются такие параметры, как нагрузки, давления, температуры, вибрация и смещение корпуса, осевое и радиальное смещение вала, скорость и дифференциальное расширение. Эти данные часто поступают в программное обеспечение для управления оборудованием, которое способно отслеживать исторические данные и предоставлять операторам информацию о производительности, а также прогнозировать неисправности и диагностировать отказы до их возникновения.
Critical machinery – Machines that are vital to the plant or process and without which the plant or process cannot function. Machines in this category include the steam or gas turbines in a power plant, crude oil export pumps on an oil rig or the cracker in an oil refinery. With critical machinery being at the heart of the process it is seen to require full on line condition monitoring to continually record as much data from the machine as possible regardless of cost and is often specified by the plant insurance. Measurements such as loads, pressures, temperatures, casing vibration and displacement, shaft axial and radial displacement, speed and differential expansion are taken where possible. These values are often fed back into a machinery management software package which is capable of trending the historical data and providing the operators with information such as performance data and even predict faults and provide diagnosis of failures before they happen. Essential machinery – Units that are a key part of the process, but if there is a failure, the process still continues. Redundant units (if available) fall into this realm. Testing and control of these units is also essential to maintain alternative plans should critical machinery fail. General purpose or balance of plant machines – These are the machines that make up the remainder of the plant and normally monitored using a handheld data collector as mentioned previously to periodically create a picture of the health of the machine.
Важное оборудование – Устройства, которые являются ключевой частью процесса, но в случае отказа процесс все равно продолжается. Резервные устройства (при наличии) относятся к этой категории. Тестирование и контроль этих устройств также необходимы для поддержания альтернативных планов на случай отказа критически важного оборудования.
Critical machinery – Machines that are vital to the plant or process and without which the plant or process cannot function. Machines in this category include the steam or gas turbines in a power plant, crude oil export pumps on an oil rig or the cracker in an oil refinery. With critical machinery being at the heart of the process it is seen to require full on line condition monitoring to continually record as much data from the machine as possible regardless of cost and is often specified by the plant insurance. Measurements such as loads, pressures, temperatures, casing vibration and displacement, shaft axial and radial displacement, speed and differential expansion are taken where possible. These values are often fed back into a machinery management software package which is capable of trending the historical data and providing the operators with information such as performance data and even predict faults and provide diagnosis of failures before they happen. Essential machinery – Units that are a key part of the process, but if there is a failure, the process still continues. Redundant units (if available) fall into this realm. Testing and control of these units is also essential to maintain alternative plans should critical machinery fail. General purpose or balance of plant machines – These are the machines that make up the remainder of the plant and normally monitored using a handheld data collector as mentioned previously to periodically create a picture of the health of the machine.
Оборудование общего назначения или вспомогательное оборудование предприятия – Это оборудование, составляющее остальную часть предприятия, которое обычно контролируется с помощью портативного устройства сбора данных, как упоминалось ранее, для периодической оценки состояния оборудования.
Critical machinery – Machines that are vital to the plant or process and without which the plant or process cannot function. Machines in this category include the steam or gas turbines in a power plant, crude oil export pumps on an oil rig or the cracker in an oil refinery. With critical machinery being at the heart of the process it is seen to require full on line condition monitoring to continually record as much data from the machine as possible regardless of cost and is often specified by the plant insurance. Measurements such as loads, pressures, temperatures, casing vibration and displacement, shaft axial and radial displacement, speed and differential expansion are taken where possible. These values are often fed back into a machinery management software package which is capable of trending the historical data and providing the operators with information such as performance data and even predict faults and provide diagnosis of failures before they happen. Essential machinery – Units that are a key part of the process, but if there is a failure, the process still continues. Redundant units (if available) fall into this realm. Testing and control of these units is also essential to maintain alternative plans should critical machinery fail. General purpose or balance of plant machines – These are the machines that make up the remainder of the plant and normally monitored using a handheld data collector as mentioned previously to periodically create a picture of the health of the machine.