RU2540195C1 - Diagnostics method for damages of machine parts - Google Patents
Diagnostics method for damages of machine parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2540195C1 RU2540195C1 RU2014100512/06A RU2014100512A RU2540195C1 RU 2540195 C1 RU2540195 C1 RU 2540195C1 RU 2014100512/06 A RU2014100512/06 A RU 2014100512/06A RU 2014100512 A RU2014100512 A RU 2014100512A RU 2540195 C1 RU2540195 C1 RU 2540195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vibration
- machine
- amplitude
- emissions
- damage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностики повреждения деталей машин без разборки в процессе функционирования и может быть использовано для определения технического состояния машинных агрегатов и обеспечения их безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации.The invention relates to the field of diagnosing damage to machine parts without disassembling during operation and can be used to determine the technical condition of machine units and ensure their safe, resource-saving operation.
Известен способ (RU 2013756 C1 «Способ прогнозирования технического состояния подшипников качения», 30.05.1994), заключающийся в измерении вибрации наружного корпуса механизма при замедляющемся вращении вала агрегата на выбеге. На первом этапе путем проведения ряда экспериментов строят различные зависимости изменения среднего значения амплитуд вибросигналов от наработки подшипников при различных степенях выкрашивания - формируют диагностические модели. На втором этапе диагностики выполняют измерения среднего значения амплитуд вибросигналов на контролируемом механизме, на месте его эксплуатации, получают зависимости изменения от наработки и сопоставляют результат с диагностическими моделями. По совпадению результатов оценивают остаточный ресурс подшипника. Недостатком известного способа является необходимость предварительного разгона вала до скорости, при которой частоты, возбуждаемые элементами подшипника, превышают резонансную частоту наружного корпуса контролируемого механизма, последующего отключения привода и проведение измерений при замедляющемся вращении вала агрегата, то есть данный способ не применим при диагностике агрегатов, участвующих в непрерывных технологических процессах, и для постановки диагноза всегда необходимо проводить сравнение эксплуатационных зависимостей с полученными ранее экспериментальными зависимостями, что говорит о низкой достоверности способа, так как в случае расхождения эксплуатационных зависимостей от экспериментальных заключение о состоянии подшипника вынесено не будет.A known method (RU 2013756 C1 "Method for predicting the technical condition of rolling bearings", 05/30/1994), which consists in measuring the vibration of the outer case of the mechanism with a slowing down rotation of the shaft of the unit on coast. At the first stage, by conducting a series of experiments, various dependencies of the change in the average value of the amplitudes of the vibration signals from the operating time of the bearings at various degrees of spalling are built — diagnostic models are formed. At the second stage of diagnostics, measurements are made of the average value of the amplitudes of the vibration signals at the controlled mechanism, at the place of its operation, the dependences of the change on the operating time are obtained, and the result is compared with the diagnostic models. By coincidence of the results, the residual bearing life of the bearing is evaluated. The disadvantage of this method is the need for preliminary acceleration of the shaft to a speed at which the frequencies excited by the bearing elements exceed the resonant frequency of the outer housing of the controlled mechanism, subsequent shutdown of the drive and measurements when the rotation of the unit shaft is slowed down, that is, this method is not applicable for the diagnosis of units involved in continuous technological processes, and for the diagnosis it is always necessary to compare the operational dependencies d with the experimental dependences obtained earlier, which indicates a low reliability of the method, since in the case of a discrepancy in the operational dependences from the experimental conclusions on the state of the bearing will not be made.
Известен способ диагностики подшипников качения (SU 1719953 A1 «Способ контроля подшипника роторной системы», 15.03.1992), включающий измерение вибрации по окружности корпуса подшипника и определения места на корпусе, в котором величина среднеквадратичного отклонения амплитуды вибрации наибольшая. В этом месте измеряют интервалы времени между положительными выбросами амплитуды вибрации, превышающими три величины среднеквадратического отклонения, находят усредненный интервал времени, и среднеквадратическое отклонение интервалов времени между выбросами за период времени кратный периоду вращения тел качения в подшипнике. Определяют коэффициент вариации между измеренными интервалами времени, а наличие и количество дефектов подшипника определяют по величине интервала времени между выбросами амплитуды вибрации и коэффициенту вариации, сравнивая с экспериментальными эталонными зависимостями. Недостатком этого известного способа является то, что на месте эксплуатации агрегата в производстве, как правило, нет возможности произвести замеры вибрации по окружности корпуса подшипника машины, что делает невозможным применение данного способа на практике.A known method for the diagnosis of rolling bearings (SU 1719953 A1 "Method of monitoring the bearing of the rotor system", 03/15/1992), including measuring vibration around the circumference of the bearing housing and determining the location on the housing, in which the magnitude of the standard deviation of the vibration amplitude is greatest. At this point, the time intervals between positive spikes of the vibration amplitude exceeding three values of the standard deviation are measured, the average time span is found, and the standard deviation of the time intervals between spikes over a time period that is a multiple of the period of rotation of the rolling elements in the bearing. The coefficient of variation between the measured time intervals is determined, and the presence and number of bearing defects is determined by the value of the time interval between the outbursts of vibration amplitude and the coefficient of variation, comparing with experimental reference dependencies. The disadvantage of this known method is that at the place of operation of the unit in production, as a rule, there is no way to measure vibration around the circumference of the bearing housing of the machine, which makes it impossible to put this method into practice.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, принятым за прототип, является способ (RU 2068553 C1 «Способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса», 27.10.1996) оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса, путем измерения вибропараметров в отдельных частотных полосах с последующим построением трендов их изменения во времени и оценки по ним технического состояния агрегата. Недостатком известного способа является то, что при построении трендов амплитуд вибропараметров во времени на интервале жизненного цикла агрегата длительностью часы, сутки, месяцы, а иногда и годы не выделяют скачкообразные процессы роста амплитуд вибропараметров и не выполняют диагностику агрегата на основе анализа зафиксированных выбросов вследствие того, что измерения проводят с низкой частотой и продолжительностью, которые не позволяют обнаруживать и зафиксировать эти выбросы.The closest in the set of essential features adopted for the prototype is the method (RU 2068553 C1 "Method for assessing the technical condition of a centrifugal pump unit by housing vibration", 10.27.1996) assessing the technical condition of a centrifugal pump unit by housing vibration, by measuring vibration parameters in separate frequency bands with the subsequent construction of trends in their changes in time and assessment of the technical condition of the unit. The disadvantage of this method is that when plotting the trends of the amplitudes of the vibration parameters in time over the interval of the life cycle of the unit for hours, days, months, and sometimes years, they do not distinguish spasmodic growth processes of the amplitudes of the vibration parameters and do not perform unit diagnostics based on the analysis of recorded emissions due to that measurements are carried out with a low frequency and duration, which do not allow to detect and record these emissions.
Установлено, что рост трещины, выход ее на поверхность и отслаивание частиц поверхности трения качения/скольжения в металле идет стадийно (Владимиров И.В. Физическая природа разрушения металлов. Москва, Металлургия, 1984, с.8, 22, 269). Работа деталей в машинах и механизмах связана с циклическим изменением приложенных к ним нагрузок, что в свою очередь приводит к циклическому изменению их напряженно-деформированного состояния. Развитие трещин в деталях машин носит усталостный характер, при этом в самом материале при постоянных нагрузках-разгрузках возникают петли упругопластического деформирования - гистерезис, что обеспечивает деталям определенную вязкость разрушения, то есть постепенное разрушение по мере накопления повреждения деталей (Расчет на прочность деталей машин. Справочник / Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б./ Москва, Машиностроение, 1993, с.36). В связи с тем, что любая машина не является идеальной, то есть в ее конструкции присутствуют различные зазоры, перекосы, дисбалансы, при этом все эти неидеальности отражаются, в частности, на работе деталей подшипника качения, основного типового узла любой машины. Они работают в условиях постоянного циклического изменения нагрузок и процессы зарождения и развития дефектов в местах передачи нагрузок на внутреннем и наружном кольце, телах качения и местных неоднородностях металла деталей в основном носят усталостный характер. В случаях, когда материал подшипника не сохраняет свойства упругопластического деформирования, случайным образом происходит накопление энергии дислокаций при возникающих циклических нагрузках в деталях подшипника, что способствует ослаблению и последующему разрыву межатомных связей, приводящему к зарождению и развитию трещин, их росту с последующим выходом на поверхность в местах контакта деталей с дальнейшим отслаиванием и/или выкрашиванием металла. Это и приводит к скачкообразному изменению уровня вибрации наружного корпуса машины, которое можно наблюдать и записывать тренд изменения вибропараметра на соответствующем интервале времени, на протяжении жизненного цикла машины.It has been established that crack growth, its emergence to the surface, and peeling of particles of the rolling / sliding friction surface in a metal proceeds in stages (Vladimirov I.V. Physical nature of fracture of metals. Moscow, Metallurgy, 1984, p. 8, 22, 269). The work of parts in machines and mechanisms is associated with a cyclic change in the loads applied to them, which in turn leads to a cyclic change in their stress-strain state. The development of cracks in machine parts is fatigue-like, while in the material itself at constant load-unloading loops of elastic-plastic deformation arise - hysteresis, which provides the parts with a certain fracture toughness, that is, gradual failure as parts damage accumulate (Calculation of the strength of machine parts. Reference / Birger I.A., Shorr B.F., Iosilevich GB / Moscow, Mechanical Engineering, 1993, p. 36). Due to the fact that any machine is not ideal, that is, its design contains various gaps, distortions, imbalances, while all these imperfections are reflected, in particular, on the work of the rolling bearing parts, the main type unit of any machine. They work under conditions of constant cyclic changes in loads, and the processes of nucleation and development of defects in places of transfer of loads on the inner and outer ring, rolling elements and local inhomogeneities of metal parts are mainly fatigue-like. In cases where the bearing material does not preserve the properties of elastoplastic deformation, dislocation energy is randomly accumulated under arising cyclic loads in the bearing parts, which contributes to the weakening and subsequent breaking of interatomic bonds, leading to the nucleation and development of cracks, their growth with subsequent exit to the surface in places of contact of parts with further peeling and / or chipping of the metal. This leads to an abrupt change in the level of vibration of the outer casing of the machine, which can be observed and recorded the trend of the vibration parameter changes at the appropriate time interval, over the life cycle of the machine.
Задачей предлагаемого способа диагностики повреждения деталей машин является повышение достоверности обнаружения деградации деталей машин путем регистрации на ранних стадиях развития дефектов амплитуд выбросов вибрации, по наличию которых делается заключение о наличии в машине процесса усталостного разрушения ее деталей и информирование персонала уже на ранних стадиях развития дефектов о необходимости выполнения подготовки ремонтно-восстановительных работ и усиления контроля за эксплуатацией машины.The objective of the proposed method for diagnosing damage to machine parts is to increase the reliability of detecting degradation of machine parts by detecting at the early stages of development of defects the amplitudes of vibration emissions, the presence of which makes a conclusion about the presence in the machine of the process of fatigue failure of its parts and informing the personnel at the early stages of development of defects performing preparation for repair and restoration work and strengthening control over the operation of the machine.
Технический результат достигается тем, что в способе диагностики повреждения деталей машин, например подшипников качения, измеряют вибрацию в информативных точках корпуса машины в характерной полосе частот с помощью системы компьютерного мониторинга, контролируют тренд изменения вибрации во времени, сравнивают его с критическими границами и по результатам сравнения определяют техническое состояние деталей и машины, при этом селектируют скачкообразные изменения (выбросы) вибрации в течение жизненного цикла машины и деградации состояния деталей из-за их повреждения, устанавливают период измерения вибрации существенно меньше, например, на порядок, длительности выбросов вибрации, обусловленных повреждением деталей, запоминают амплитуды выбросов (An), превышающих установленный уровень, например, на 20% от текущего плавного значения тренда вибрации, при этом принимают начальный уровень повреждения деталей машины по амплитуде первого выброса вибрации (A1), контролируют отношение амплитуды последующих выбросов вибрации к амплитуде первого выброса вибрации (An/A1) и/или измеряют относительные приращения амплитуды (An/An-1) каждого последующего выброса вибрации (An) к амплитуде каждого предыдущего выброса вибрации (An-1), строят тренды контролируемых амплитуд выбросов (An), их указанных отношений (An/A1) и приращений (An/An-1), сравнивают с критическими границами и по результатам сравнения судят о состоянии, стадиях и степени повреждения деталей машин.The technical result is achieved by the fact that in the method for diagnosing damage to machine parts, such as rolling bearings, measure vibration at informative points of the machine body in a characteristic frequency band using a computer monitoring system, monitor the trend of vibration over time, compare it with critical boundaries and according to comparison results determine the technical condition of parts and machines, while selecting jump-like changes (emissions) of vibration during the life cycle of the machine and degradation Nia parts due to their damage, set the period of measurement of vibration is substantially less, e.g., on the order, duration, vibration emissions caused by damage of parts, stored emission amplitudes (A n), above a certain level, for example 20% of the current soft trend values vibration, while taking the initial level of damage to the parts of the machine according to the first ejection vibration amplitude (a 1), the amplitude ratio control emissions to the subsequent vibration amplitude of the first vibration ejection (a n / a 1) and / or, and measures the relative increment amplitude (A n / A n-1) of each subsequent ejection of vibration (A n) to the amplitude of each previous ejection vibration (A n-1), building trends controlled emission amplitudes (A n) of said ratios (A n / A 1 ) and increments (A n / A n-1 ), are compared with critical boundaries and the results of the comparison are used to judge the condition, stages and degree of damage to machine parts.
Технический результат достигается также тем, что устанавливают критические границы, например, первую границу «Требует принятия мер» (ТПМ) на превышение текущих значений соответствующих трендов относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) и/или относительного приращения амплитуд выбросов вибрации (An/An-1) на величину 25% и для границы «Недопустимо» (НДП) для эксплуатации на величину 50%.The technical result is also achieved by setting critical boundaries, for example, the first boundary “Requires action” (SST) to exceed current values of the corresponding trends of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) and / or the relative increment of the amplitudes of the vibration emissions (A n / A n-1 ) by a value of 25% and for the border "Unacceptable" (NDP) for operation by a value of 50%.
Анализ отличительных признаков показал, что:Analysis of the hallmarks showed that:
- селектирование скачкообразных изменений (выбросов) вибрации в течение жизненного цикла машины и деградации состояния деталей из-за их повреждения позволяет обнаруживать выбросы амплитуд вибрации и запоминать их как стадии повреждения деталей машины;- selection of spasmodic changes (emissions) of vibration during the life cycle of the machine and the degradation of the condition of parts due to their damage allows you to detect emissions of vibration amplitudes and remember them as stages of damage to machine parts;
- установка периода измерений вибрации существенно меньше, например, на порядок, длительности выбросов вибрации, обусловленных повреждением деталей машины, позволяет гарантированно обнаруживать и запоминать амплитуды выбросов вибрации, соответствующих стадиям повреждения, деградации деталей машины;- setting the vibration measurement period is much shorter, for example, by an order of magnitude, of the duration of vibration emissions due to damage to machine parts, it is guaranteed to detect and remember the amplitudes of vibration emissions corresponding to the stages of damage, degradation of machine parts;
- запоминание амплитуды выбросов (An), превышающих установленный уровень, например, на 20% от текущего плавного значения тренда вибрации, позволяет выполнить построение тренда амплитуд выбросов вибрации;- remembering the amplitude of the emissions (A n ), exceeding the set level, for example, by 20% of the current smooth value of the vibration trend, allows you to build a trend of the amplitudes of the vibration emissions;
- принятие начального уровня повреждения деталей машины по амплитуде первого выброса вибрации (A1) позволяет установить контрольную точку, относительно которой учитывать степень повреждения деталей машин в течение всего жизненного цикла машины и отслеживать деградацию деталей машины;- the adoption of the initial level of damage to machine parts by the amplitude of the first vibration ejection (A 1 ) allows you to set a control point, relative to which to take into account the degree of damage to machine parts throughout the life cycle of the machine and monitor the degradation of machine parts;
- контроль отношения амплитуды последующих выбросов вибрации к амплитуде первого выброса вибрации (An/A1) позволяет судить о степени повреждения деталей машины относительно начального уровня, проводить долговременную диагностику при длительной эксплуатации, исключив погрешности, обусловленные различным исходным техническим состоянием деталей машины, находящейся в эксплуатации;- control of the ratio of the amplitude of subsequent vibration emissions to the amplitude of the first vibration emission (A n / A 1 ) allows us to judge the degree of damage to machine parts relative to the initial level, to conduct long-term diagnostics during long-term operation, eliminating errors caused by different initial technical condition of machine parts located in operation;
- измерение относительного приращения амплитуды (An/An-1) каждого последующего выброса вибрации (An) к амплитуде каждого предыдущего выброса вибрации (An-1) позволяет судить о степени повреждения деталей машины от стадии к стадии, проводить оперативную диагностику на интервале между двумя соседними выбросами, исключив погрешности, обусловленные различным исходным техническим состоянием деталей машины, находящейся в эксплуатации;- measurement of the relative increment of the amplitude (A n / A n-1 ) of each subsequent emission of vibration (A n ) to the amplitude of each previous emission of vibration (A n-1 ) allows you to judge the degree of damage to machine parts from stage to stage, conduct operational diagnostics on the interval between two adjacent emissions, eliminating errors due to the different initial technical condition of the parts of the machine in operation;
- построение трендов контролируемых амплитуд выбросов (An), их указанных отношений (An/A1) и приращений (An/An-1) позволяет визуализировать процесс стадийной деградации деталей машины в процессе ее эксплуатации в непрерывном технологическом процессе;- the construction of trends of controlled amplitudes of emissions (A n ), their indicated ratios (A n / A 1 ) and increments (A n / A n-1 ) allows us to visualize the process of stage-by-stage degradation of machine parts during its operation in a continuous technological process;
- проведение сравнения с критическими границами позволяет отслеживать степень опасности повреждения деталей машины и своевременно информировать технологический персонал о необходимости принятия мер;- comparison with critical boundaries allows you to track the degree of danger of damage to machine parts and timely inform process personnel about the need for action;
- выдача заключения о состоянии, стадиях и степени повреждения деталей машин позволяет технологическому персоналу своевременно получать информацию о повреждении деталей машины и принимать меры обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации машин непрерывных технологических производств, например в нефтепереработке и нефтехимии;- the issuance of an opinion on the condition, stages and degree of damage to machine parts allows process personnel to receive timely information about damage to machine parts and take measures to ensure reliable, trouble-free operation of continuous technological production machines, for example, in oil refining and petrochemicals;
- критические границы устанавливаются, например, первая граница «Требует принятия мер» на превышение текущих значений соответствующих трендов относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) и/или относительного приращения амплитуд выбросов вибрации (An/An-1) на величину 25% и для границы «Недопустимо» для эксплуатации на величину 50%, что позволяет отслеживать степень опасности повреждения деталей машины относительно начального уровня и относительно предыдущей стадии повреждения деталей машины, предупреждать персонал о необходимости принятия мер обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации машин непрерывных технологических производств.- critical boundaries are set, for example, the first boundary “Requires action” to exceed current values of the corresponding trends of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) and / or the relative increment of the amplitudes of the vibration emissions (A n / A n-1 ) by 25% and for the border “Unacceptable” for operation by 50%, which allows you to track the degree of danger of damage to machine parts relative to the initial level and relative to the previous stage of damage to machine parts, to warn personnel about the need taking measures to ensure reliable, trouble-free operation of machines of continuous technological production.
Таким образом, предложенная совокупность отличительных признаков, обеспечивающая полученный положительный результат, представляется новой на данном этапе развития науки и техники и превосходит существующий мировой уровень. Изобретение соответствует изобретательскому уровню, поскольку достигаемый результат определяется не только совокупностью отличительных признаков, но и результатом их тесного взаимодействия между собой.Thus, the proposed set of distinctive features, providing a positive result, seems new at this stage in the development of science and technology and exceeds the existing world level. The invention corresponds to the inventive step, since the achieved result is determined not only by the combination of distinctive features, but also by the result of their close interaction with each other.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на:The invention is illustrated by drawings, where:
фиг.1 показаны общие тренды изменения вибрации во времени (I), скользящего среднего (II), порога «выброс» (III), амплитуд выбросов (IV) за четверо суток (96 часов);figure 1 shows the General trends in vibration over time (I), moving average (II), threshold "emission" (III), emission amplitudes (IV) for four days (96 hours);
фиг.2 показаны подробные тренды изменения вибрации во времени, скользящего среднего, порога «выброс», амплитуд выбросов на интервале времени 24:00:00-48:00:00 (24 часа) в начальный период повреждения подшипника, зарождения дефекта;figure 2 shows the detailed trends in vibration over time, the moving average, the threshold "emission", the amplitudes of the emissions in the time interval 24: 00: 00-48: 00: 00 (24 hours) in the initial period of bearing damage, the onset of a defect;
фиг.3 показаны подробные тренды изменения вибрации во времени, скользящего среднего, порога «выброс», амплитуд выбросов на интервале времени 70:48:00-88:00:00 (17 часов 12 минут) в конечный период повреждения подшипника и остановки машины;figure 3 shows the detailed trends in vibration over time, the moving average, the threshold "emission", the amplitudes of the emissions in the time interval 70: 48: 00-88: 00: 00 (17
фиг.4 показан общий тренд относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) - отношения амплитуд последующих выбросов вибрации (An) к амплитуде первого выброса вибрации (A1) за трое суток на интервале времени 24:00:00-96:00:00 (72 часа);figure 4 shows the general trend of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) - the ratio of the amplitudes of the subsequent vibration emissions (A n ) to the amplitude of the first vibration emission (A 1 ) for three days at a time interval of 24: 00: 00-96: 00:00 (72 hours);
фиг.5 показан подробный тренд относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) - отношения амплитуд последующих выбросов вибрации (An) к амплитуде первого выброса вибрации (A1) на интервале времени 24:00:00-48:00:00 (24 часа) в начальный период повреждения подшипника, зарождения дефекта;5 shows a detailed trend of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) - the ratio of the amplitudes of the subsequent vibration emissions (A n ) to the amplitude of the first vibration emission (A 1 ) in the time interval 24: 00: 00-48: 00: 00 (24 hours) in the initial period of bearing damage, the onset of a defect;
фиг.6 показан общий тренд относительного приращения амплитуды выбросов вибрации (An/An-1) - отношения амплитуд последующего выброса вибрации (An) к амплитуде предыдущего выброса вибрации (An-1) за трое суток на интервале времени 24:00:00-96:00:00 (72 часа);6 shows the general trend of the relative increase in the amplitude of the vibration emissions (A n / A n-1 ) - the ratio of the amplitudes of the subsequent vibration emission (A n ) to the amplitude of the previous vibration emission (A n-1 ) for three days at a time interval of 24:00 : 00-96: 00: 00 (72 hours);
фиг.7 показан подробный тренды относительного приращения амплитуды выбросов вибрации (An/An-1) - отношения амплитуд последующего выброса вибрации (An) к амплитуде предыдущего выброса вибрации (An-1) на интервале времени 24:00:00-48:00:00 (24 часа) в начальный период повреждения подшипника, зарождения дефекта.Fig. 7 shows detailed trends in the relative increment of the amplitude of the vibration emissions (A n / A n-1 ) - the ratio of the amplitudes of the subsequent vibration emission (A n ) to the amplitude of the previous vibration emission (A n-1 ) in the time interval 24: 00: 00- 48:00:00 (24 hours) in the initial period of bearing damage, the onset of a defect.
Сущность способа заключается в измерении вибрации в информативных точках корпуса машины в информативной полосе частот, например 2-10000 Гц в процессе эксплуатации машины на протяжении всего жизненного цикла машины, от начала эксплуатации исправной машины до останова с целью ремонта, и далее с помощью системы компьютерного мониторинга для оценки повреждений, предупреждения аварий и контроля технического состояния. Система мониторинга в автоматическом режиме регистрирует, сохраняет измеренные параметры вибрации в базе данных и производит построение трендов изменения вибрации во времени и сравнивает ее значения с критическими границами (Фиг.1, 2, 3, Поз.I).The essence of the method consists in measuring vibration at informative points of the machine body in an informative frequency band, for example, 2-10000 Hz during operation of the machine throughout the entire life cycle of the machine, from the start of operation of a working machine to shutdown for repair, and then using a computer monitoring system for damage assessment, accident prevention and technical condition monitoring. The monitoring system automatically registers, stores the measured vibration parameters in the database and builds trends of vibration over time and compares its values with critical boundaries (Figs. 1, 2, 3, Pos. I).
При этом устанавливают период измерения вибрации существенно меньше, например, на порядок, длительности выбросов вибрации, обусловленных повреждением деталей машины, что позволяет гарантированно обнаруживать и запоминать амплитуды выбросов вибрации соответствующих стадиям повреждения, деградации деталей машины (Фиг.1, 2, 3, Поз.1, 2, 3, … 46).At the same time, the vibration measurement period is set significantly less, for example, by an order of magnitude, of the duration of vibration emissions due to damage to machine parts, which makes it possible to detect and remember the amplitude of vibration emissions corresponding to the stages of damage, degradation of machine parts (Figs. 1, 2, 3, Pos. 1, 2, 3, ... 46).
Для автоматизации процесса обнаружения выбросов система компьютерного мониторинга при каждом измерении выполняет сравнение измеренного значения амплитуды вибрации с установленным порогом, при превышении которого полученное измеренное значение амплитуды вибрации, система записывает как выброс (Фиг.1, 2, 3, Поз.1, 2, 3, … 46). Порог определения выброса устанавливается в системе, например, на превышение 20% от текущего плавного значения тренда вибрации (Фиг.1, 2, 3, Поз.III).To automate the process of detecting emissions, the computer monitoring system compares the measured value of the amplitude of vibration with a set threshold at each measurement, above which the measured value of the amplitude of vibration is obtained, the system records it as an emission (Figure 1, 2, 3, Pos. 1, 2, 3 , ... 46). The threshold for determining the emission is set in the system, for example, to exceed 20% of the current smooth value of the vibration trend (Fig. 1, 2, 3, Pos. III).
По записанным амплитудам выбросов (поз.1, 2, 3, … 46), стадиям деградации деталей машины, система выполняет построение тренда изменения амплитуд выбросов вибрации (Фиг.1, 2, 3, Поз.IV). При этом выполняется сравнение амплитуды выброса с установленными критическими границами - порогами ТПМ («Требует принятия мер») и НДП («Недопустимо») для эксплуатации измеряемого вибропараметра и по росту амплитуды выбросов судят о степени и стадиях повреждения деталей машин. При этом уже при появлении второго выброса (Фиг.1, 2, Поз.2), система мониторинга автоматически информирует персонал о наличии в машине процесса стадийного повреждения в деталях и необходимости усиления контроля за работой машины.According to the recorded emission amplitudes (pos. 1, 2, 3, ... 46), the stages of degradation of machine parts, the system performs the construction of a trend of changes in the amplitudes of vibration emissions (Figs. 1, 2, 3, Pos. IV). In this case, the emission amplitude is compared with the established critical boundaries - the thresholds of TPM (“Needs to be taken”) and NDP (“Inadmissible”) for the operation of the measured vibration parameter and the extent and stages of damage to machine parts are judged by the increase in the amplitude of emissions. In this case, when the second outburst (Figs. 1, 2, Pos. 2) appears, the monitoring system automatically informs the personnel about the presence of a staged damage process in the machine in detail and the need to strengthen control over the operation of the machine.
На фиг.1 выбросы позиций 39, 40, 41, 42, 43 превысили порог «Требует принятия мер», установленный согласно требованиям нормативной документации, например (ГОСТ Р 53565-2009. Мониторинг оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. Москва «Стандартинформ», 2010, с.4) на уровне 16 м/с2, что показывает на необходимость выполнения плановой остановки агрегата и проведения ремонтных работ вследствие развития повреждения в деталях машины. Выброс позиции 46 превысил порог «Недопустимо», установленный согласно требованиям нормативной документации, например [6] на уровне 24 м/с2, что свидетельствует о стадии катастрофического повреждения, развития дефектов в деталях машины и необходимости немедленного прекращения эксплуатации машины и срочного выполнения ремонтных работ.In figure 1, emissions of
При появлении первого выброса вибрации устанавливают начальный уровень повреждения деталей машины по амплитуде выброса вибрации, устанавливают, так называемую контрольную точку, относительно которой определяется степень повреждения деталей машин, в течение всего жизненного цикла машины и отслеживать деградацию деталей машины (Фиг.1, Поз.1). По мере появления выбросов для отслеживания степени развития дефектов в деталях при длительной эксплуатации машины выполняется сравнение амплитуды вновь появившегося выброса вибрации с величиной первого выброса вибрации (Фиг.1, Поз.1). Это позволяет нам обеспечить проведение долговременной диагностики в течение всего жизненного цикла машины. Для этого определяют отношение амплитуды последующих выбросов вибрации (An) к амплитуде первого выброса вибрации (А1) и выполняют построение тренда относительной амплитуды выбросов вибрации (Bn=An/A1) (Фиг.4, 5). При этом устанавливают критические границы, например, первую границу «Требует принятия мер» на превышение относительной амплитудой выбросов вибрации (An/A1) на 25% и вторую границу «Недопустимо» для эксплуатации на 50% амплитуды первого выброса вибрации. Эти границы определены опытно-статистическим методом на основе многолетних экспериментальных исследований и производственной практики. Проводят сравнение изменения относительной амплитуды выбросов вибрации Bn (Фиг.4, 5) с критическими границами и делают заключение о стадиях и степени повреждения деталей машины относительно начального уровня повреждения деталей машины, таким образом технологический персонал своевременно получает информацию о повреждении деталей в течение всего жизненного цикла машины и принимает меры обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации оборудования.When the first emission of vibration is established, the initial level of damage to machine parts is determined by the amplitude of the vibration emission, a so-called control point is established, relative to which the degree of damage to machine parts is determined, throughout the entire life cycle of the machine and to monitor the degradation of machine parts (Figure 1, Item 1 ) As emissions appear to track the degree of development of defects in the details during long-term operation of the machine, the amplitude of the newly appeared vibration emission is compared with the magnitude of the first vibration emission (Figure 1, Item 1). This allows us to provide long-term diagnostics throughout the entire life cycle of the machine. To do this, determine the ratio of the amplitude of the subsequent vibration emissions (A n ) to the amplitude of the first vibration emission (A 1 ) and build the trend of the relative amplitude of the vibration emissions (B n = A n / A 1 ) (Figs. 4, 5). At the same time, critical boundaries are set, for example, the first boundary “Needs to be taken” to exceed the relative amplitude of vibration emissions (A n / A 1 ) by 25% and the second boundary “Unacceptable” for operation at 50% of the amplitude of the first vibration emission. These boundaries are determined by the experimental statistical method based on years of experimental research and production practice. A comparison is made of the changes in the relative amplitude of the vibration emissions B n (Figs. 4, 5) with critical boundaries and a conclusion is made about the stages and degree of damage to machine parts relative to the initial level of damage to machine parts, so that process personnel receive timely information about damage to parts throughout life cycle of the machine and takes measures to ensure reliable, trouble-free operation of the equipment.
На фиг.4, 5 относительная амплитуда выбросов вибрации позиций 5, 9, 10, 12, 13, 18, 20, 22, 26, 27 превысила порог «Требует принятия мер». При записи системой мониторинга пятого выброса относительная амплитуда выбросов вибрации B5=A5/A1 превышает порог «Требует принятия мер» и персонал получает информацию от системы мониторинга о том, что степень повреждения деталей машины увеличилась более чем на 25% относительно установленного начального уровня повреждения деталей машины. Таким образом, за 56 часов 40 минут до остановки машины согласно принятым на настоящее время нормам, уже при появлении пятого выброса А5 (Фиг.1, 2, Поз.5) персонал проинформирован системой мониторинга о превышении относительной амплитудой выбросов вибрации В5 (Фиг.4, 5, Поз.5) порога «Требует принятия мер», и необходимости планирования ремонтных работ.In Fig. 4, 5, the relative amplitude of the vibration emissions of
На фиг.4, 5 относительная амплитуда выбросов вибрации позиций 7, 8, 11, 15, 16, 17, 21, 23, 25, 28-46 превысила порог «Недопустимо» для эксплуатации. При записи системой мониторинга седьмого выброса относительная амплитуда выбросов вибрации B7=A7/A1 превышает порог «Недопустимо» для эксплуатации и персонал получает информацию от системы мониторинга о том, что степень повреждения деталей машины увеличилась более чем на 50% относительно установленного начального уровня повреждения деталей машин. Таким образом, за 51 час до остановки машины согласно принятым на настоящее время нормам, уже при появлении седьмого выброса А7 (Фиг.1, 2, Поз.7) персонал проинформирован системой мониторинга о превышении относительной амплитудой выбросов вибрации В7 (Фиг.4, 5, Поз.7) порога «Недопустимо» для эксплуатации и необходимости прекращения эксплуатации машины.In figure 4, 5, the relative amplitude of the emission of
Применение в качестве диагностического признака отношения амплитуд последующих выбросов вибрации (An) к амплитуде первого выброса вибрации (A1) - относительной амплитуды выбросов вибрации (Bn=An/A1), позволяет повысить достоверность диагностирования повреждения деталей машин, обеспечить раннее предупреждение персонала о превышении начального уровня повреждения деталей машины на 25% при пятом выбросе А5 (Фиг.2, Поз.5) и о превышении начального уровня повреждения деталей машины на 50% при седьмом выбросе А7 (Фиг.2, Поз.7). Использование относительной амплитуды выбросов вибрации позволяет выполнять непрерывную долговременную диагностику деградации деталей машины с момента появления первого выброса. Применение предлагаемого способа позволяет обеспечить инвариантность для машин различных конструктивных исполнений, исключить погрешности, обусловленные различным исходным техническим состоянием деталей машины, находящейся в эксплуатации. Использование предлагаемого способа позволяет отслеживать рост дефектов в деталях машины, стадии деградации и степень их опасности на протяжении всего периода эксплуатации. Технологический персонал своевременно получает информацию о наличии в деталях машины процесса стадийной деградации и необходимости проведения организационных мер для обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации машин непрерывных технологических производств.The use of the ratio of the amplitudes of the subsequent vibration emissions (A n ) to the amplitude of the first vibration emission (A 1 ) as the diagnostic sign of the relative amplitude of the vibration emissions (B n = A n / A 1 ), allows to increase the reliability of diagnosing damage to machine parts, to provide early warning personnel about exceeding the initial level of damage to machine parts by 25% with the fifth emission of A 5 (Figure 2, Pos. 5) and about exceeding the initial level of damage to machine parts by 50% with the seventh emission of A 7 (Figure 2, Pos.7) . Using the relative amplitude of the vibration emissions allows continuous long-term diagnostics of the degradation of machine parts from the moment the first emission occurs. The application of the proposed method allows to ensure invariance for machines of various designs, to eliminate errors due to the different initial technical condition of the parts of the machine in operation. Using the proposed method allows you to track the growth of defects in the details of the machine, the stage of degradation and the degree of their danger throughout the entire period of operation. Technological personnel in a timely manner receives information about the presence of a staged degradation process in the machine parts and the need for organizational measures to ensure reliable, trouble-free operation of continuous technological production machines.
Также для определения опасности развития дефектов в деталях при постоянной эксплуатации машины по мере появления выбросов выполняют сравнение амплитуды вновь появившегося выброса вибрации с амплитудой предыдущего выброса вибрации, проводят оперативную диагностику деградации деталей машины от стадии к стадии повреждения деталей машины. Для этого оценивают относительные приращения амплитуд последующих выбросов вибрации (An) к амплитуде предыдущего выброса вибрации (An-1) и строят тренды относительного приращения амплитуд выбросов вибрации (Cn=An/An-1) (Фиг.6, 7). При этом устанавливают критические границы, например, первую границу «Требует принятия мер» на превышение относительного приращения амплитуды последующего выброса вибрации (An/An-1) на 25% и вторую границу «Недопустимо» для эксплуатации на 50% амплитуды предыдущего выброса вибрации. Эти границы определены опытно-статистическим методом на основе многолетних экспериментальных исследований и производственной практики. Проводят сравнение изменения относительного приращения амплитуд последующего выброса Cn (Фиг.6, 7) с критическими границами и делают заключение о стадиях и степени повреждения деталей машины относительно предыдущей стадии повреждения, таким образом технологический персонал своевременно получает информацию о повреждении деталей машины от стадии к стадии в течение всего жизненного цикла машины и принимает меры обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации оборудования.Also, to determine the risk of developing defects in the details during continuous operation of the machine, as the outbreaks occur, a comparison is made of the amplitude of the newly appeared vibration emission with the amplitude of the previous vibration emission, and operative diagnostics of the degradation of machine parts from the stage to the stage of damage to machine parts is carried out. To do this, evaluate the relative increments of the amplitudes of the subsequent vibration emissions (A n ) to the amplitude of the previous vibration emission (A n-1 ) and build trends in the relative increment of the amplitudes of the vibration emissions (C n = A n / A n-1 ) (Fig. 6, 7 ) In this case, critical boundaries are set, for example, the first boundary “Requires action” to exceed the relative increment of the amplitude of the subsequent vibration emission (A n / A n-1 ) by 25% and the second boundary “Unacceptable” for operation at 50% of the amplitude of the previous vibration emission . These boundaries are determined by the experimental statistical method based on years of experimental research and production practice. A comparison is made of the change in the relative increment of the amplitudes of the subsequent ejection C n (Figs. 6, 7) with critical boundaries and a conclusion is made about the stages and degree of damage to machine parts relative to the previous stage of damage, so the process staff timely receives information about damage to machine parts from stage to stage throughout the life cycle of the machine and takes measures to ensure reliable, trouble-free operation of the equipment.
На фиг.6, 7 относительные приращения амплитуды выбросов вибрации позиций 5, 11, 25 превысили порог «Требует принятия мер» и персонал получил информацию от системы мониторинга о том, что степень повреждения деталей машины увеличилась более чем на 25% относительно предыдущего уровня повреждения деталей машин, записанного при появлении выбросов амплитуд вибрации позиций 4, 10, 24 соответственно. Таким образом, за 56 часов 40 минут до остановки машины согласно принятым на настоящее время нормам, уже при появлении пятого выброса A5 (Фиг.1, 2, Поз.5) персонал проинформирован системой мониторинга о превышении относительным приращением амплитуд выбросов вибрации С5 (Фиг.6, 7, Поз.5) порога «Требует принятия мер», необходимости планирования ремонтных работ и усиления контроля за работой машины.In Fig. 6, 7, the relative increments in the amplitude of the vibration emissions of
На фиг.6 относительные приращения амплитуд выбросов вибрации С7, С15, С21, С23, C28, C31, C33, C35, C39, C46 превысили порог «Недопустимо» для эксплуатации. При фиксировании системой мониторинга седьмого выброса относительные приращения амплитуды выбросов вибрации C7=A7/A6 превышают порог «Недопустимо» для эксплуатации, и персонал получает информацию от системы мониторинга о том, что степень повреждения деталей машины увеличилась более чем на 50% относительно предыдущего уровня повреждения деталей машин, зафиксированного при предыдущем выбросе амплитуды вибрации позиции 6. Таким образом, за 51 час до остановки машины согласно принятым на настоящее время нормам, уже при появлении седьмого выброса А7 (Фиг.1, 2, Поз.7) персонал проинформирован системой мониторинга о превышении относительным приращением амплитуд выбросов вибрации С7 (Фиг.6, 7, Поз.7) порога «Недопустимо» для эксплуатации и необходимости прекращения эксплуатации машины.In Fig.6, the relative increments of the amplitudes of the vibration emissions C 7 , C 15 , C 21 , C 23 , C 28 , C 31 , C 33 , C 35 , C 39 , C 46 exceeded the threshold "Unacceptable" for operation. When the seventh emission is detected by the monitoring system, the relative increments in the amplitude of the vibration emissions C 7 = A 7 / A 6 exceed the “Unacceptable” threshold for operation, and the personnel receive information from the monitoring system that the degree of damage to machine parts has increased by more than 50% compared to the previous the level of damage to machine parts recorded during the previous emission of the vibration amplitude of
Применение в качестве диагностического признака относительного приращения амплитуды последующего выброса вибрации (An) к амплитуде предыдущего выброса вибрации (An-1)-(Cn=An/An-1) позволяет повысить достоверность диагностирования развития стадийной деградации деталей машин, обеспечить ранее предупреждение персонала о наличии быстрой скорости деградации деталей еще при выбросе А5 (Фиг.2, Поз. 5) и катастрофической скорости деградации деталей при выбросе А7 (Фиг.2, Поз.7). Использование относительного приращения амплитуд выбросов вибрации позволяет отслеживать деградацию деталей машины от стадии к стадии, ее рост и опасность для работающего механизма на интервале между двумя соседними выбросами. Предлагаемый способ позволяет обеспечить инвариантность для машин различных конструктивных исполнений, исключить погрешности, обусловленные различным исходным техническим состоянием деталей машины, находящейся в эксплуатации. Предлагаемый способ позволяет отслеживать прирост дефектов в машине на протяжении периода эксплуатации агрегата между двумя соседними выбросами вибрации, от стадии к стадии деградации, обеспечить оперативную диагностику повреждения деталей машины. Технологический персонал своевременно получает информацию о наличие в деталях машины процесса стадийной деградации и необходимости проведения, организационных мер для обеспечения надежной, безаварийной эксплуатации машин непрерывных технологических производств.Using as a diagnostic sign the relative increment of the amplitude of the subsequent vibration ejection (A n ) to the amplitude of the previous vibration ejection (A n-1 ) - (C n = A n / A n-1 ) allows to increase the reliability of diagnosing the development of staged degradation of machine parts, to ensure earlier warning personnel about the presence of a fast rate of degradation of parts even with the release of A 5 (Figure 2, Pos. 5) and the catastrophic rate of degradation of parts with the release of A 7 (Figure 2, Pos.7). Using the relative increment of the amplitudes of the vibration emissions allows you to track the degradation of machine parts from stage to stage, its growth and danger to the working mechanism in the interval between two adjacent emissions. The proposed method allows to ensure invariance for machines of various designs, to eliminate errors due to the different initial technical condition of the parts of the machine in operation. The proposed method allows you to track the growth of defects in the machine during the period of operation of the unit between two adjacent emissions of vibration, from stage to stage of degradation, to provide operational diagnostics of damage to machine parts. Technological personnel in a timely manner receives information about the presence in the machine parts of the staged degradation process and the need for organizational measures to ensure reliable, trouble-free operation of continuous technological production machines.
Пример. Система компьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля технического состояния обеспечивает постоянный контроль за работой динамического оборудования на опасных производствах нефтепереработки и нефтехимии. На каждую машину устанавливаются датчики вибрации на подшипниковые узлы для контроля вибропараметров и система мониторинга в автоматическом режиме проводит диагностику, анализ, визуализацию их технического состояния, а так же в автоматическом режиме выдает персоналу предупреждение в форме речевого сообщения и изменения цвета машины на экране монитор: «Желтый» - техническое состояние «Требует принятия мер», «Красный» - техническое состояние «Недопустимо». Все измеряемые параметры записываются в различные архивы, и система в автоматическом режиме выполняет их обработку.Example. A computer monitoring system for preventing accidents and monitoring the technical condition provides constant monitoring of the operation of dynamic equipment in hazardous refineries and petrochemicals. Vibration sensors are installed on each machine on the bearing assemblies to control the vibration parameters and the monitoring system automatically diagnoses, analyzes, visualizes their technical condition, and also automatically issues personnel a warning in the form of a voice message and a color change on the monitor screen: “ Yellow ”- technical condition“ Requires action ”,“ Red ”- technical condition“ Unacceptable ”. All measured parameters are recorded in various archives, and the system automatically processes them.
На фиг.1 представлен четырехсуточный тренд изменения вибропараметра записанный с датчика, установленного на задний (полевой) подшипниковый узел электродвигателя BAO2-450LB-2. На тренде вибропараметра позиции I хорошо видно, что чуть более суток вибросостояние было практически неизменным, уровень виброускорения находился в районе 2,3 м/с2 и в 25:50:00, система мониторинга зафиксировала увеличение виброускорения до 3,9 м/с2. Система в автоматическом режиме выполнила сравнение вновь измеренного значения вибропараметра с пороговым значением определения выброса (Фиг.1, 2, Поз.III), установленного в системе на превышение 20% от текущего плавного значения тренда вибрации, при этом превышение вибропараметром самого порога составило 19% и соответственно данное увеличение записано системой мониторинга как первый выброс (Фиг.1, 2, Поз.1). Далее в 26:50:00 обнаружен системой мониторинга второй выброс (Фиг.1, 2, Поз.2) и так далее по мере появления выбросов производится их запись в базу данных и построение по ним тренда выбросов (Фиг.1, 2, 3, Поз.IV).Figure 1 shows the four-day trend of the vibration parameter recorded from the sensor mounted on the rear (field) bearing assembly of the BAO2-450LB-2 electric motor. The trend of the vibration parameter of position I clearly shows that for a little more than a day the vibration state was practically unchanged, the level of vibration acceleration was in the region of 2.3 m / s 2 and at 25:50:00, the monitoring system recorded an increase in vibration acceleration to 3.9 m / s 2 . The system automatically compared the newly measured value of the vibration parameter with the threshold value for determining the emission (Fig. 1, 2, Item III) set in the system to exceed 20% of the current smooth value of the vibration trend, while the vibration parameter exceeded the threshold itself by 19% and accordingly, this increase is recorded by the monitoring system as the first outlier (Fig. 1, 2, Pos. 1). Then at 26:50:00 a second outlier was detected by the monitoring system (Fig. 1, 2, Pos. 2), and so on, as the outbreaks appear, they are recorded in the database and the emission trend is constructed from them (Figs. 1, 2, 3 , Pos. IV).
На фиг.2 более детально показана часть тренда вибропараметра позиции I длительностью одни сутки, на интервале времени 24.00:00-48:00:00, на которой представлены записанные выбросы с 1 по 13 и построен тренд изменения амплитуд выбросов, поз.IV. При появлении второго выброса в 26:50:00 (Фиг.2, Поз.2), система мониторинга выдает экспертное предупреждение персоналу о протекании в деталях машины процесса стадийного повреждения деталей и необходимости усиления контроля за работой машины. Начиная со второго выброса (Фиг.2, Поз.2) система автоматически выполняет расчеты диагностических признаков относительной амплитуды выбросов вибрации (Bn=An/A1) и относительных приращений амплитуд выбросов вибрации (Cn=An/An-1) и производит построение их трендов по расчетным значениям точек Bn, Cn (Фиг.4, 5, 6, 7). При этом хорошо видно, что уже на пятом зафиксированном выбросе (Фиг.1, 2, Поз.5) в 31:10:00 диагностические параметры В5 и С5. (Фиг.4, 5, 6, 7, Поз.5) выходят в зону «Требует принятия мер», установленную на уровне 25% превышения текущих значений соответствующих трендов. Экспертная система в автоматическом режиме выдает персоналу информацию о превышении порога «Требует принятия мер» диагностическими признаками стадийного процесса повреждения деталей машины, как по состоянию долговременной диагностики - отношению амплитуд выбросов вибрации В5 (Фиг.4, 5, Поз.5), так и по результатам оперативной диагностики - относительному приращению амплитуд выбросов вибрации С5 (Фиг.6, 7, Поз.5). При этом персонал проинформирован с опережением практически на 52 часа (51 час 40 минут) о необходимости планирования ремонтных работ по сравнению с предупреждением выданным системой мониторинга при переходе в техническое состояние «Требует принятия мер» основного вибропараметра при 39 выбросе (Фиг.1, 2, Поз.I, 39) на основании действующих нормативов.Figure 2 shows in more detail a part of the trend of the vibration parameter of position I lasting one day, in the time interval 24.00: 00-48: 00: 00, which shows the recorded emissions from 1 to 13 and the trend of the change in the amplitude of the emissions, pos. IV is plotted. When the second outburst appears at 26:50:00 (Figure 2, Item 2), the monitoring system gives an expert warning to the personnel about the progress of stage-by-stage damage of the parts in the machine parts and the need to strengthen control over the operation of the machine. Starting from the second outlier (FIG. 2, Pos. 2), the system automatically calculates diagnostic signs of the relative amplitude of the vibration emissions (B n = A n / A 1 ) and the relative increments of the amplitudes of the vibration emissions (C n = A n / A n-1 ) and builds their trends according to the calculated values of the points B n , C n (Figs. 4, 5, 6, 7). At the same time, it is clearly seen that already at the fifth recorded outlier (Fig. 1, 2, Pos. 5) at 31:10:00 the diagnostic parameters B 5 and C 5 . (Figs. 4, 5, 6, 7, Pos. 5) enter the zone “Requires action”, set at 25% excess of the current values of the corresponding trends. The expert system automatically provides personnel with information on exceeding the threshold “Requires action” with diagnostic signs of the stage-by-stage process of damage to machine parts, both by the state of long-term diagnostics and the ratio of vibration emission amplitudes B 5 (Figs. 4, 5, Pos. 5), and according to the results of operational diagnostics - the relative increment of the amplitudes of the emission of vibration With 5 (Fig.6, 7, Pos.5). At the same time, the personnel was informed ahead of almost 52 hours (51
При седьмом выбросе (Фиг.1, 2, Поз.7) отношение амплитуд выбросов вибрации В7 и относительные приращения амплитуд выбросов вибрации С7. (Фиг.4, 5, 6, 7, Поз.7) выходят в зону «Недопустимо» для эксплуатации, установленную на уровне 50% превышения текущих значений соответствующих трендов. Экспертная система в автоматическом режиме выдает персоналу информацию о превышении порога «Недопустимо» для эксплуатации диагностическими признаками стадийного процесса повреждения деталей машины как по состоянию долговременной диагностики - отношение амплитуд выбросов вибрации В7 (Фиг.4, 5, Поз.7), так и по результатам оперативной диагностики - относительному приращению амплитуд выбросов вибрации С7 (Фиг.6, 7, Поз.7). При этом персонал проинформирован за 51 час до остановки машины на основании действующих нормативов, системой мониторинга о необходимости прекращения эксплуатации машины.With the seventh emission (Fig. 1, 2, Pos. 7), the ratio of the amplitudes of the vibration emissions is B 7 and the relative increments of the amplitudes of the vibration emissions are C 7 . (Figs. 4, 5, 6, 7, Pos. 7) enter the “Inadmissible” zone for operation, set at 50% excess of the current values of the corresponding trends. The expert system automatically provides personnel with information on exceeding the threshold "Unacceptable" for operation with diagnostic signs of the stage-by-stage process of damage to machine parts both according to the state of long-term diagnostics - the ratio of vibration emission amplitudes B 7 (Figs. 4, 5, Pos. 7), and the results of operational diagnostics - the relative increment of the amplitudes of the emission of vibration With 7 (Fig.6, 7, Pos.7). At the same time, the personnel was informed 51 hours before the machine was stopped on the basis of applicable standards, the monitoring system about the need to stop the operation of the machine.
При проведении ремонтных работ по электродвигателю было зафиксировано разрушение заднего (полевого) подшипника типа «32317».During repair work on the electric motor, the destruction of the rear (field) bearing of the 32317 type was recorded.
В рассматриваемом примере в течение 62 часов эксплуатации машины наблюдался процесс стадийной деградации деталей. Системой компьютерного мониторинга были записаны 46 выбросов вибропараметра от момента первого выброса до вывода машины из эксплуатации при превышении основным вибропараметром порога «Недопустимо» для эксплуатации согласно действующим нормам. При этом только выброс вибропараметра позиции 39 и последовавшие за ним выбросы позиций 40, 41, 42, 43 превысили порог «Требует принятия мер» согласно действующим нормам, следовательно, система мониторинга при использовании стандартного подхода к мониторингу технического состояния проинформировала персонал о необходимости планирования ремонтных работ только за 5 часов до остановки машины, а при выбросе вибропараметра позиции 46, работа машины была прекращена, так как был превышен порог «Недопустимо» для эксплуатации (Фиг.1, 3, Поз.I, 46) согласно действующих норм.In the example under consideration, a stage-by-stage degradation of parts was observed during 62 hours of operation of the machine. The computer monitoring system recorded 46 emissions of the vibration parameter from the moment of the first release to the decommissioning of the machine when the main vibration parameter exceeded the threshold “Unacceptable” for operation in accordance with current standards. Moreover, only the emission of the vibration parameter of
Применение данного способа к обеспечению контроля за изменением технического состояния машин, основанных на применении диагностических признаков относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) и относительного приращения амплитуды выбросов вибрации (An/An-1), позволяет отслеживать зарождение, развитие и прирост дефектов в машине на протяжении всего периода ее эксплуатации.The application of this method to control the change in the technical condition of machines based on the use of diagnostic features of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) and the relative increment of the amplitude of the vibration emissions (A n / A n-1 ) allows you to track the origin, development and an increase in defects in the machine throughout the entire period of its operation.
Применение диагностического признака относительной амплитуды выбросов вибрации (An/A1) позволяет на длительном промежутке времени с момента появления первого выброса отслеживать стадии деградации деталей машины, следить за процессом изменения состояния деталей на каждой стадии относительно начального уровня, установленного при первом выбросе, и учитывать эти данные для обеспечения безопасной эксплуатации машины, проводить долговременную диагностику.The use of a diagnostic sign of the relative amplitude of the vibration emissions (A n / A 1 ) allows for a long period of time from the moment of the first emission to follow the stages of degradation of machine parts, to monitor the process of changing the state of parts at each stage relative to the initial level established during the first emission, and to take into account this data to ensure the safe operation of the machine, conduct long-term diagnostics.
Применение диагностического признака относительного приращения амплитуды выбросов вибрации (An/An-1) позволяет на протяжении времени жизни агрегата с момента первого выброса отслеживать стадии деградации деталей машины от выброса к выбросу вибрации, следить за процессом изменения состояния деталей на каждой стадии относительно изменения на предыдущей стадии и учитывать эти данные для оперативного принятия решения и обеспечения безопасной эксплуатации машины, проводить оперативную диагностику.The use of a diagnostic feature of the relative increase in the amplitude of vibration emissions (A n / A n-1 ) allows, during the lifetime of the unit from the moment of the first emission, to monitor the stages of degradation of machine parts from emission to vibration emission, to monitor the process of changing the state of parts at each stage relative to changes in of the previous stage and take into account these data for operational decision-making and ensure safe operation of the machine, conduct operational diagnostics.
По анализу трендов фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 выполнено своевременное предупреждение персонала о наличии процесса усталостного разрушения при появлении второго выброса в 26:50:00 (Поз.2). Таким образом, уже за 61 час до остановки машины персонал предупрежден системой о наличии в машине процесса стадийного повреждения деталей и необходимости усиления контроля за ее работой. За 56 часов 40 минут до остановки машины, при появлении пятого выброса в 31:10:00 (Поз.5) диагностические признаки относительной амплитуды выбросов вибрации В5 (Фиг.4, 5, Поз.5) - долговременная диагностика, и относительного приращения амплитуд выбросов вибрации С5 (Фиг.6, 7, Поз.5) - оперативная диагностика, превысили порог «Требует принятия мер». Система мониторинга показала персоналу приближение процесса усталостного разрушения к критической отметке и что необходимо выполнять плановый вывод машины из эксплуатации и ремонтные работы. За 51 час до остановки машины при фиксации седьмого выброса в 36:50:00 (Поз.7) диагностические признаки относительной амплитуды выбросов вибрации В7 (Фиг.5, Поз.7) и относительного приращения амплитуд выбросов вибрации С7 (Фиг.7, Поз.7) превысили порог «Недопустимо» для эксплуатации. Система мониторинга предупредила персонал, что процесс усталостного разрушения превысил критическую отметку и необходимо выполнить немедленную остановку машины для предотвращения аварии.According to the analysis of the trends of figures 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, a timely warning was made to personnel about the presence of the process of fatigue failure when a second outburst appeared at 26:50:00 (Pos. 2). Thus, already 61 hours before the machine stops, personnel were warned by the system that there is a stage-by-stage damage process in the machine and the need to strengthen control over its operation. 56
Таким образом, предлагаемый способ диагностики повреждения деталей машин, по сравнению с известными способами [1, 2] и способом-прототипом [3], позволяет существенно повысить достоверность диагностики в условиях промышленной эксплуатации машинных агрегатов путем обеспечения постоянного контроля за возникновением и развитием дефектов в деталях машин уже на стадии их зарождения и выдачи раннего предупреждения персоналу о необходимости планирования и проведения обслуживания при достижении порога «Требует принятия мер» и последующему выводу машины из эксплуатации и проведению ремонтных работ при достижении порога «Недопустимо» для эксплуатации. Использование данного изобретения позволяет обеспечить инвариантность для машин различного конструктивного исполнения, исключить погрешности, обусловленные различным исходным техническим состоянием деталей машины находящейся в эксплуатации. Предлагаемый способ позволяет отслеживать рост дефектов в машине на протяжении всего периода эксплуатации и заблаговременно информировать персонал о необходимости принятия мер по обеспечению ее безопасной эксплуатации.Thus, the proposed method for diagnosing damage to machine parts, in comparison with the known methods [1, 2] and the prototype method [3], can significantly increase the reliability of diagnostics in the conditions of industrial operation of machine units by providing constant monitoring of the occurrence and development of defects in parts machines are already at the stage of their inception and the issuance of early warning to staff about the need to plan and carry out maintenance upon reaching the threshold “Needs to be taken” and then an ode to the machine out of service and repair work when the "unacceptable" the threshold for operation. The use of this invention allows us to ensure invariance for machines of various designs, to eliminate errors due to the different initial technical condition of the parts of the machine in operation. The proposed method allows you to track the growth of defects in the machine throughout the entire period of operation and to inform staff in advance about the need to take measures to ensure its safe operation.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100512/06A RU2540195C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Diagnostics method for damages of machine parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100512/06A RU2540195C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Diagnostics method for damages of machine parts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2540195C1 true RU2540195C1 (en) | 2015-02-10 |
Family
ID=53286793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014100512/06A RU2540195C1 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Diagnostics method for damages of machine parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2540195C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606164C1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Machines parts damage diagnostic method |
| RU2614948C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-03-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация", ООО НПЦ "Динамика" | Method of estimating technical condition of machines |
| RU2679961C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Device for estimation of technical condition of machines |
| RU2687848C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика", надежность машин и комплексная автоматизация" | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities |
| RU2769919C1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-04-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Method for vibration diagnostics of the occurrence of incipient defects in individual nodes of mechanisms |
| CN116558623A (en) * | 2023-07-05 | 2023-08-08 | 天津宜科自动化股份有限公司 | System for measuring vibration degree based on capacitance |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1719953A1 (en) * | 1990-02-28 | 1992-03-15 | Каунасский Политехнический Институт | Method of testing rotor system bearings |
| RU2013756C1 (en) * | 1991-12-23 | 1994-05-30 | Виктор Алексеевич Аршинов | Prediction of antifriction bearing condition |
| RU2068553C1 (en) * | 1994-08-29 | 1996-10-27 | Костюков Владимир Николаевич | Method of evaluation of technical condition of centrifugal pumping set by vibration of body |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100512/06A patent/RU2540195C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1719953A1 (en) * | 1990-02-28 | 1992-03-15 | Каунасский Политехнический Институт | Method of testing rotor system bearings |
| RU2013756C1 (en) * | 1991-12-23 | 1994-05-30 | Виктор Алексеевич Аршинов | Prediction of antifriction bearing condition |
| RU2068553C1 (en) * | 1994-08-29 | 1996-10-27 | Костюков Владимир Николаевич | Method of evaluation of technical condition of centrifugal pumping set by vibration of body |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2606164C1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Machines parts damage diagnostic method |
| RU2614948C1 (en) * | 2016-03-09 | 2017-03-31 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация", ООО НПЦ "Динамика" | Method of estimating technical condition of machines |
| RU2679961C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-02-14 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Device for estimation of technical condition of machines |
| RU2687848C1 (en) * | 2018-06-28 | 2019-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика", надежность машин и комплексная автоматизация" | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities |
| RU2769919C1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-04-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Method for vibration diagnostics of the occurrence of incipient defects in individual nodes of mechanisms |
| CN116558623A (en) * | 2023-07-05 | 2023-08-08 | 天津宜科自动化股份有限公司 | System for measuring vibration degree based on capacitance |
| CN116558623B (en) * | 2023-07-05 | 2024-04-26 | 天津宜科自动化股份有限公司 | System for measuring vibration degree based on capacitance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2540195C1 (en) | Diagnostics method for damages of machine parts | |
| EP2710438B1 (en) | Determining damage and remaining useful life of rotating machinery including drive trains, gearboxes, and generators | |
| RU2393451C1 (en) | Method of operating aircraft engine based on technical state thereof | |
| US20150122037A1 (en) | Method for diagnosing faults in slurry pump impellers | |
| US20150000404A1 (en) | Method for determining mechanical damage to a rotor blade of a wind turbine | |
| CN104990709A (en) | Method for detecting locomotive bearing fault | |
| CN104412091A (en) | Bearing monitoring method and system | |
| Lacey | The role of vibration monitoring in predictive maintenance | |
| CN104266841A (en) | Fault diagnosis device and diagnosis method of diesel engine | |
| Helsen et al. | Condition monitoring by means of scada analysis | |
| JP2018179986A (en) | Abnormality diagnostic device and program | |
| US20210123833A1 (en) | Method and system for estimating the wear of a rotating machine including a bearing | |
| Oscar et al. | The monitoring system of an actual technical condition for pumping units with frequency analysis | |
| RU2013138125A (en) | METHOD FOR RANKING TECHNICAL DEVICES OF TECHNOLOGICAL INSTALLATIONS OF CHEMICAL, OIL AND PETROCHEMICAL AND OIL REFINING COMPLEXES BASED ON THEIR EXPERT-BALL ASSESSMENT | |
| Tahan et al. | A framework for intelligent condition-based maintenance of rotating equipment using mechanical condition monitoring | |
| JP2009115090A (en) | Automatic detection and notification of degradation of turbine internal component | |
| KR102045823B1 (en) | method for monitoring of diagnosing pulverizer and system | |
| CN106586841A (en) | Method and system for monitoring running states of speed reducer of lifting equipment | |
| Bartelmus | Object and operation supported maintenance for mining equipment | |
| RU2606164C1 (en) | Machines parts damage diagnostic method | |
| EP3292380B1 (en) | System and method for calculating remaining useful life of a component | |
| Orsagh et al. | Advanced vibration monitoring for wind turbine health management | |
| RU2726317C1 (en) | Gas turbine installation remote monitoring system | |
| Kovalev et al. | Regarding One Estimation of the Technical Condition of the Selective Headers | |
| Febriana et al. | Problem-solving step analysis for increasing tire static balance levels: a case study |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160110 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170118 |