RU2687848C1 - Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities - Google Patents
Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687848C1 RU2687848C1 RU2018123639A RU2018123639A RU2687848C1 RU 2687848 C1 RU2687848 C1 RU 2687848C1 RU 2018123639 A RU2018123639 A RU 2018123639A RU 2018123639 A RU2018123639 A RU 2018123639A RU 2687848 C1 RU2687848 C1 RU 2687848C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- equipment
- industrial safety
- values
- dynamic equipment
- indicator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 title claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000013154 diagnostic monitoring Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 9
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 8
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 7
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
- G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение касается обеспечения промышленной безопасности (ПБ) и диагностического вибромониторинга технического состояния динамического оборудования - насосов, компрессоров, вентиляторов и других агрегатов и машин, их сочетаний преимущественно в составе комплексных технологических установок, на опасных производственных объектах (ОПО) нефтяной, нефтегазоперерабатывающей и химической промышленности, энергетики, металлургии, добывающей промышленности и транспорте.The invention relates to ensuring industrial safety (PB) and diagnostic vibration monitoring of the technical condition of dynamic equipment - pumps, compressors, fans and other units and machines, their combinations mainly as part of integrated process units, at hazardous production facilities (HIF) in the oil, oil and gas and chemical industries, energy, metallurgy, mining and transport.
Федеральный закон №116 от 21.07.1997 (ред. от 07.03.2017) предписывает организовывать и осуществлять производственный контроль и создавать системы управления промышленной безопасностью, которые обеспечивают идентификацию риска аварий на ОПО (статья 11). С позиций предписываемого риск-ориентированного подхода к управлению ПБ рекомендуется проведение мониторинга степени опасности. Предусматриваются оценка риска аварии на ОПО и/или его составных частях и оценка эффективности систем управления ПБ. Руководство по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на ОПО», приказ Ростехнадзора РФ от 11.04.2016 №144 (разделы III, IV) рекомендует критерии и нормы оценки риска для управления ПБ.Federal Law No. 116 of July 21, 1997 (as amended on March 7, 2017) prescribes the organization and implementation of production control and the establishment of industrial safety management systems that identify the risk of accidents at the FR (Article 11). From the standpoint of the prescribed risk-based approach to the management of PB, it is recommended to conduct hazard monitoring. An assessment of the risk of an accident at the HF and / or its components and an assessment of the effectiveness of the safety management system are provided. Safety Guide “Methodological framework for the analysis of hazards and risk assessment of accidents at the HF“, Rostechnadzor Order of the Russian Federation of April 11, 2016 No. 144 (Sections III, IV) recommends the criteria and standards for risk assessment for the management of PB.
Минимизировать процессы отказов динамического оборудования ОПО путем риск-ориентированного подхода с обеспечением приемлемых рисков возможно только путем управления ПБ на основе методов и устройств компьютерной диагностики и вибромониторинга оборудования в процессе эксплуатации и ремонта.It is only possible to minimize the failure processes of dynamic equipment of HIF by using a risk-oriented approach with ensuring acceptable risks by controlling the BOP based on the methods and devices of computer diagnostics and vibration monitoring of equipment during operation and maintenance.
В технике известны способы и системы, направленные на обеспечение безопасности и надежности эксплуатации промышленных систем и технологического оборудования ОПО, в том числе на управление ПБ.In the technique known methods and systems aimed at ensuring the safety and reliability of operation of industrial systems and technological equipment of HIF, including the management of PB.
В частности, известен способ обеспечения ПБ установок и агрегатов химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств в условиях их эксплуатации (Патент РФ №2582029) с распределением (ранжированием) оборудования установок в зависимости от их диагностируемого состояния. Недостатком способа является отсутствие оценки текущего состояния показателей ПБ в реальном времени на основе риск-ориентированного подхода.In particular, there is a known method of providing PB of installations and units of chemical, petrochemical and oil refining industries under conditions of their operation (RF Patent No. 2582029) with distribution (ranking) of equipment of installations depending on their diagnosed state. The disadvantage of this method is the lack of assessment of the current state of the indicators of PB in real time based on a risk-based approach.
В ГОСТ 32106-2013 определены критерии оценки вибрационного состояния динамического оборудования ОПО, установлены типовые зоны технического состояния по результатам мониторинга вибрации: «Допустимо», «Требует принятия мер», «Недопустимо».In GOST 32106-2013, the criteria for evaluating the vibration state of the dynamic equipment of an OPO are defined, typical technical condition zones are established based on the results of vibration monitoring: “Valid”, “Action required”, “Unacceptable”.
ГОСТ Р 53564-2009 оговаривает принципы построения и структуру систем диагностического вибромониторинга оборудования ОПО, принцип интеграции в производственную систему ОПО, типичные неисправности оборудования, обнаруживаемые системами мониторинга.GOST R 53564-2009 specifies the principles of construction and the structure of diagnostic vibration monitoring systems of equipment for HIF, the principle of integration into the HSS production system, typical equipment malfunctions detected by monitoring systems.
Однако в указываемых ГОСТ не ставилась задача конечной оценки ПБ и отсутствуют указания по риск-ориентированному подходу к результатам диагностического мониторинга, что снижает достоверность и оперативность оценки ПБ.However, the stated GOST did not set the goal of a final assessment of PB and there are no guidelines for a risk-based approach to the results of diagnostic monitoring, which reduces the reliability and efficiency of the assessment of PB.
Известен анализатор оценки риска, техногенной безопасности и прогнозируемого ресурса при использовании системы по назначению (Патент РФ 49306). В основе анализатора лежит равновероятностный способ получения информативных мер, характеризующих состояние сложной системы путем полунатурного моделирования исходной базы параметров риска, безопасности и ресурса, идентифицированных по условию закрытой фазе (проектирование) и открытой фазе (эксплуатация) сложной системы. Модель выполнена на энергонезависимой памяти, разделенной на две части - базовую часть и исходную рабочую часть, хранящей информацию о фактическом состоянии параметров системы. Блок математического расчета вычисляет информативные меры для закрытой и открытой фазы для базовой части модели, исходной рабочей части модели и для фактического состояния системы по параметрам риска, безопасности и ресурса и их соответствия (да-нет). При формировании массива модели включают инженерно-технические организационные параметры и (или) параметры внутрисистемных штатных воздействий, информационные меры количества информации по фазам жизненного цикла сложной системы.Known analyzer risk assessment, technological safety and predicted resource when using the system for the intended purpose (RF Patent 49306). The analyzer is based on an equiprobable method of obtaining informative measures characterizing the state of a complex system by polynature modeling the initial base of risk, safety and resource parameters identified by the closed phase condition (design) and the open phase (operation) of the complex system. The model is made of non-volatile memory, divided into two parts - the base part and the original working part, which stores information about the actual state of the system parameters. The mathematical calculation unit calculates informative measures for the closed and open phases for the base part of the model, the initial working part of the model and for the actual state of the system according to the risk, safety and resource parameters and their correspondence (yes-no). When forming an array, the models include engineering and technical organizational parameters and (or) parameters of internal systemic impacts, information measures of the amount of information on the phases of the life cycle of a complex system.
Недостатком анализатора является высокая сложность и избыточность моделирования расчетов процесса предложенной оценки безопасности для целей вибромониторинга промышленной безопасности реального динамического оборудования ОПО. Отсутствуют конкретные информационно-управляющие связи с оборудованием, учитывая специфику и особенности вибрационного состояния динамического оборудования, что обуславливает недостаточную достоверность мониторинга его промышленной безопасности в реальном производстве, в особенности с учетом его непрерывного цикла.The disadvantage of the analyzer is the high complexity and redundancy of modeling the calculations of the process of the proposed safety assessment for the purpose of vibration monitoring of industrial safety of real dynamic equipment of HIF. There are no specific information and control links with the equipment, taking into account the specifics and characteristics of the vibrational state of the dynamic equipment, which leads to insufficient reliability of monitoring its industrial safety in actual production, especially considering its continuous cycle.
Известен способ оценки технического состояния центробежного насосного агрегата по вибрации корпуса (Патент РФ 2068553), принятый за прототип, в котором вибропараметры измеряют в процессе эксплуатации агрегата одновременно по совокупности входящих в него элементов, строят с помощью системы компьютерного мониторинга тренды вибропараметров, используют параметры и тренды в качестве диагностических признаков, вводят в базу знаний пороговые значения признаков и их комбинации, обусловленные причинно-следственными связями между ними и элементами агрегата, по которым проводят комплексную оценку технического состояния агрегата.There is a method of assessing the technical condition of a centrifugal pump unit on the vibration of the housing (RF Patent 2068553), adopted as a prototype in which the vibration parameters are measured during the operation of the unit simultaneously from the set of its constituent elements, using the computer monitoring system, the trends of vibration parameters are used as diagnostic signs, the threshold values of signs and their combinations are introduced into the knowledge base due to the causal relationships between them and the element ami unit, which conduct a comprehensive assessment of the technical condition of the unit.
Недостатком данного способа следует считать, с позиции ПБ, ее косвенную оценку по совокупности установленных диагностических признаков в виде вибропараметров, характеризующих зоны технического состояния динамического оборудования, отсутствие в реальном времени оценки единого интегрального показателя ПБ.The disadvantage of this method should be considered, from the standpoint of PB, its indirect assessment of the set of established diagnostic features in the form of vibration parameters characterizing the technical condition areas of dynamic equipment, the lack of real-time evaluation of a single integral indicator of PB.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют.The analysis of the level of technology has allowed to establish that the analogues, characterized by a set of features that are identical to all the characteristics of the claimed technical solution, are absent.
Ни один из аналогов не обеспечивает в реальном времени прямую количественную оценку единого интегрального критерия ПБ динамического оборудования с позиций регламентированного риск-ориентированного подхода. Это обстоятельство не позволяет обеспечить оптимальный уровень оперативности и достоверности вибромониторинга ПБ динамического оборудования ОПО, в том числе для надзорных органов. На этом основании можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критериям новизны и промышленной применимости.None of the analogs provides in real time a direct quantitative assessment of a single integral criterion of PB of dynamic equipment from the point of view of a regulated risk-based approach. This circumstance does not allow to ensure the optimal level of efficiency and reliability of the vibration monitoring of the PB of the dynamic equipment of an OPO, including for the supervisory authorities. On this basis, we can conclude that the claimed technical solution complies with the criteria of novelty and industrial applicability.
Результат поиска известных технических решений в данной и смежной областях техники показали, что отличительные признаки заявленного способа и его реализации не следуют явным образом из уровня техники, представленных аналогов и прототипов. Из уровня техники также не выявлена известность существенных признаков, предусматриваемых в заявленном изобретении и достижение указанного технического результата. В этой связи, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».The search result of the known technical solutions in this and related fields of technology showed that the distinctive features of the claimed method and its implementation do not follow explicitly from the prior art, presented analogs and prototypes. The prior art also revealed no prominence of the essential features envisaged in the claimed invention and the achievement of the specified technical result. In this regard, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".
Техническим результатом заявленного способа является обеспечение высоких показателей оперативности и достоверности мониторинга ПБ динамического оборудования за счет прямой количественной оценки единого интегрированного показателя ПБ на основе риск-ориентированного подхода.The technical result of the claimed method is to ensure high performance and reliability monitoring of PB of dynamic equipment by directly quantifying a single integrated indicator of PB based on a risk-based approach.
Технический результат в способе вибромониторинга промышленной безопасности динамического оборудования опасных производственных объектов, заключающемся в том, что с помощью системы компьютерного диагностического мониторинга измеряют параметры вибрации одновременно в информативных точках, входящих в состав динамического оборудования механизмов и элементов, принимают измеренные параметры вибрации, например виброускорения, в качестве значений диагностических признаков, формируют базу знаний, например, в табличной форме с измеренными и заданными предельными и критическими значениями диагностических признаков, по которым выявляют типовые зоны технического состояния динамического оборудования «Допустимо» («Д»), «Требует принятия мер» («ТПМ»), «Недопустимо» («НДП»), сопоставляют их величины и по результатам сравнения судят о промышленной безопасности динамического оборудования, достигается тем, что определяют для каждой зоны технического состояния оборудования - «Д», «ТПМ», «НДП», показатели интенсивности его отказов и время текущей наработки, вычисляют значения вероятности безотказной работы оборудования Р из выражения:The technical result in the method of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities, is that using a computer diagnostic monitoring system, measure vibration parameters simultaneously at informative points included in the dynamic equipment of mechanisms and elements, take measured vibration parameters, such as vibration accelerations, as diagnostic values, form a knowledge base, for example, in tabular form with measured and and given limit values and critical values of diagnostic signs, which reveal typical areas of the technical condition of dynamic equipment "Permissible" ("D"), "Requires action" ("TPM"), "Unacceptable" ("NDP"), compare them magnitudes and judging by the results of comparison, the industrial safety of dynamic equipment is achieved by determining for each zone the technical condition of the equipment - “D”, “SST”, “NDP”, indicators of the intensity of its failures and the time of the current operating time, calculate values in probabilities uptime P from the expression:
где: λД, λТПМ, λНДП - показатели интенсивности отказов оборудования соответственно в технических состояниях «Д», «ТПМ», «НДП»;where: λ Д , λ ТПМ , λ НДП - indicators of the intensity of equipment failures, respectively, in the technical conditions "Д", "ТПМ", "НДП";
tД, tТПМ, tНДП - текущее время наработки оборудования соответственно в технических состояниях «Д», «ТПМ», «НДП»;t Д , t ТПМ , t НДП - the current time of equipment operating time, respectively, in technical conditions "Д", "ТПМ", "НДП";
принимают полученные значения вероятности безотказной работы как составляющей технологической компоненты риска эксплуатации оборудования и визуализируют их в качестве прямого интегрального показателя промышленной безопасности эксплуатации оборудования в диапазоне от 0 до 1 или от 0 до 100 процентов, количественно оценивают по результатам сравнения с установленными в базе знаний предельными и критическими значениями принятого показателя промышленной безопасности оборудования в реальном времени.take the obtained values of the probability of failure-free operation as a component of the technological component of the equipment operation risk and visualize them as a direct integral indicator of industrial safety of equipment operation in the range from 0 to 1 or from 0 to 100 percent, quantitatively evaluated by comparison with the limits established in the knowledge base and critical values of the adopted indicator of industrial safety equipment in real time.
Технический результат достигается также тем, что накапливают в процессе эксплуатации каждого вида динамического оборудования статистические данные значений межремонтной наработки оборудования с моментов пуска в эксплуатацию до моментов останова на техническое обслуживание или ремонт в каждой зоне технического состояния «Д», «ТПМ», «НДП», находят величины интенсивности отказов оборудования из выражения:The technical result is also achieved by accumulating, during the operation of each type of dynamic equipment, statistical data on equipment overhaul values from the moments of commissioning to the moments of shutdown for maintenance or repair in each area of the technical state “D”, “TPM”, “NDP” , find the magnitude of the equipment failure rate from the expression:
где λЗТС - интенсивность отказов оборудования в соответствующей зоне технического состояния - «Д», «ТПМ», «НДП»;where λ ЗТС is the equipment failure rate in the corresponding technical condition zone - “D”, “TPM”, “NDP”;
tЗТС - суммарная наработка оборудования с учетом работы во всех зонах технического состояния - «Д», «ТПМ», «НДП»;t ZTS - total equipment operating time with account of work in all technical condition zones - “D”, “TPM”, “NDP”;
осредняют полученное значение интенсивности отказов, например, в форме оценки математических ожиданий или медиан полученных значений, вводят осредненные значения в базу знаний, в которой выделяют предельные и критические значения вероятности безотказной работы оборудования для каждой зоны технического состояния оборудования и их сочетаний «Д+ТПМ», «Д+ТПМ+НПД».averaged received value of failure rate, for example, in the form of estimation of mathematical expectations or medians of obtained values, enter averaged values into the knowledge base, in which the limit and critical values of equipment failure probability for each equipment technical condition zone and their “D + SST” combinations are identified , "D + SST + NPD".
Технический результат достигается также тем, что накопление статистических данных ведут непрерывно, с помощью системы компьютерного диагностического мониторинга, в течение всего периода времени производственной эксплуатации динамического оборудования.The technical result is also achieved by the fact that the accumulation of statistical data is carried out continuously, using a computer diagnostic monitoring system, during the entire period of production of dynamic equipment.
Технический результат достигается также тем, что текущий принятый показатель промышленной безопасности динамического оборудования принимают по наименьшему значению показателя промышленной безопасности, выявленному для типовых агрегатов и механизмов, входящих в состав каждого вида динамического оборудования, и относящихся к 1 и 2 категории опасности.The technical result is also achieved by the fact that the current accepted indicator of industrial safety of dynamic equipment is taken according to the smallest value of the industrial safety indicator identified for typical units and mechanisms that are part of each type of dynamic equipment and belong to hazard
Технический результат достигается также тем, что в способе используют текущий показатель промышленной безопасности динамического оборудования при необходимости оценки экономического риска эксплуатации динамического оборудования RЭ, например, по формулеThe technical result is also achieved by the fact that the method uses the current indicator of industrial safety of dynamic equipment when it is necessary to assess the economic risk of operating dynamic equipment R e , for example, by the formula
где ППБ - показатель промышленной безопасности эксплуатации динамического оборудования, равный Р из формулы (1);where P PB is an indicator of industrial safety of operation of dynamic equipment, equal to P from formula (1);
LЭ - предельный суммарный уровень потерь от аварии, простоя и ремонта оборудования, в рублях.L O - the maximum total level of losses from the accident, downtime and equipment repair, in rubles.
Технический результат достигается также тем, что система для осуществления способа дополнительно содержит блок идентификации показателя промышленной безопасности динамического оборудования, вход которого связан с блоком формирования диагностических признаков, а выход - с базой знаний.The technical result is also achieved by the fact that the system for implementing the method further comprises a block for identifying the industrial safety index of dynamic equipment, the input of which is connected to the diagnostic signs generating unit, and the output is connected to the knowledge base.
Анализ отличительных признаков предложенного способа и системы мониторинга ПБ динамического оборудования ОПО, и обеспечиваемых ими технических результатов выявил, что:The analysis of the distinctive features of the proposed method and the monitoring system of the PB of the dynamic equipment of a HIF, and the technical results provided by them revealed that:
- вычисление для каждой зоны технического состояния - «Д», «ТПМ», «НДП» значений вероятности безотказной работы оборудования по формуле (1) и представление вычисленных значений как составляющих технологических компонент риска эксплуатации оборудования позволяет использовать их в качестве прямого интегрального показателя ПБ оборудования в реальном времени в диапазоне от 0 до 1 или от 0 до 100 процентов.- calculation for each zone of the technical condition - “D”, “TPM”, “NDP” of the probability of equipment failure-free operation by the formula (1) and the representation of the calculated values as components of the technological components of the equipment operation risk allows them to be used as a direct integral indicator of equipment PB in real time in the range from 0 to 1 or from 0 to 100 percent.
- сравнение текущего показателя ПБ с установленными в базе знаний предельными и критическими значениями показателя ПБ оборудования обеспечивает прямую интегральную оценку состояния ПБ в каждый момент текущей наработки оборудования;- comparison of the current indicator of PB with established in the knowledge base of the limit and critical values of the indicator of PB of the equipment provides a direct integral assessment of the state of the PB at each moment of the current equipment operating time;
- накопление в процессе эксплуатации каждого вида динамического оборудования статистики межремонтной наработки оборудования в каждой зоне технического состояния оборудования, вычисление по формуле (2) величин интенсивности его отказов, с последующим осреднением величин и их вводом в базу осуществляет градацию предельных и критических значений вероятности безотказной работы для каждой зоны технического состояния и что особенно характерно для эксплуатации их сочетаний «Д+ТПМ», «Д+ТПМ+НПД»;- accumulation in the course of operation of each type of dynamic equipment statistics of the overhaul equipment in each area of the technical condition of the equipment, calculation of the intensity of its failures using the formula (2), followed by averaging the values and entering them into the database performs a gradation of the maximum and critical values of the probability of failure-free operation each technical condition zone and that is especially typical for the operation of their combinations “D + SST”, “D + SST + NPD”;
- непрерывное накопление статистических данных с помощью систем компьютерного диагностического мониторинга в течение всего периода эксплуатации оборудования на ОПО позволяет повысить достоверность прямого контроля ПБ;- the continuous accumulation of statistical data with the help of computer diagnostic monitoring systems during the entire period of equipment operation at the HFR allows to increase the reliability of direct control of the PB;
- выявление для типовых агрегатов и механизмов, действующих в составе диагностируемого оборудования наименьшего значения текущего показателя промышленной безопасности, по которой принимают значение показателя ПБ гарантировано обеспечивает достоверную оценку состояния его ПБ;- identification for typical units and mechanisms operating in the composition of the diagnosed equipment of the smallest value of the current indicator of industrial safety, which take the value of the indicator PB guaranteed to provide a reliable assessment of the state of its PB;
- возможность использования текущего показателя ПБ динамического оборудования при необходимости оценки экономического риска эксплуатации динамического оборудования, например, по формуле (3), расширяет промышленно-экономическую зону использования изобретения;- the ability to use the current indicator of the dynamic equipment PB when it is necessary to assess the economic risk of operating the dynamic equipment, for example, according to the formula (3), expands the industrial and economic zone of use of the invention;
- включение в состав системы для осуществления способа дополнительного блока идентификации технологической компоненты рисков эксплуатации, вход которого связан с блоком формирования диагностических признаков, а выход - с базой знаний, способствует эффективному использованию типовой структурной схемы для решения новых задач, поставленных в изобретении.- the inclusion in the system for the implementation of the method of additional identification of the technological component of the risks of operation, the input of which is connected with the unit for the formation of diagnostic features, and the output with the knowledge base, contributes to the effective use of a typical structural scheme for solving new problems posed in the invention.
Таким образом, предложенная совокупность отличительных признаков, обеспечивающая полученный результат, представляется новой на существующем этапе развития науки и техники и превосходит существующий мировой уровень. Изобретение соответствует изобретательскому уровню, поскольку достигаемый результат определяется не только суммой отличительных признаков, но и результатом их тесного взаимодействия.Thus, the proposed set of distinctive features that ensures the result obtained is new at the existing stage of development of science and technology and exceeds the existing world level. The invention corresponds to an inventive step, since the achieved result is determined not only by the sum of the distinctive features, but also by the result of their close interaction.
Сущность способа поясняется чертежами на фиг. 1-8.The essence of the method is illustrated by the drawings in FIG. 1-8.
На фиг. 1 показан полуторагодовой тренд параметра виброускорения (средних квадратических значений) центробежного насосного агрегата (ЦНА) на примере переднего подшипника двигателя на основе обработки статистических данных из системы автоматического мониторинга ЦНА нефтеперерабатывающего производства, (в диапазоне мощностей от 30 до 600 кВт).FIG. Figure 1 shows the one and a half year trend of the vibration acceleration parameter (mean square values) of a centrifugal pump unit (TSA) using the example of a front engine bearing based on processing statistical data from the automatic monitoring system of the TsA refining production (in the power range from 30 to 600 kW).
На фиг. 2 в таблице представлена общая описательная статистика значений показателей интенсивности отказов λ*10-3 двигателя ЦНА в составе технологической установки за полуторагодовую эксплуатацию. В качестве диагностического признака использовалось виброускорение ai, определяющее зоны технического состояния насоса («Д» «ТПМ» «НДП» и их комбинаций). В таблице приведены количество исследуемых насосов (N), минимальные (Мин), максимальные (Макс) и среднеарифметические (Ср) значения, а также значения медианы (Мед), перцентиля (80% от Макс.) и среднеквадратического отклонения (СКО).FIG. 2, the table presents the general descriptive statistics of the values of the failure rate λ * 10 -3 of the CNA engine as part of the technological installation for a year and a half operation. As a diagnostic sign, vibration acceleration a i was used , which determines the technical condition of the pump (“D” “TPM” “NDP” and their combinations). The table shows the number of pumps tested (N), minimum (Min), maximum (Max) and arithmetic mean (Cp) values, as well as median values (Honey), percentile (80% of Max.) And standard deviation (RMS).
На фиг. 3 в таблице отражены доверительные интервалы среднего значения минимума (Ср-Мин), максимума (Ср-Макс) и медианы (Мед-Мин, Мед-Макс), (с вероятностью Р=0,95) показателей интенсивности отказов в соответствии с таблицей на фиг. 2 для различных технических состояний, их комбинаций, количества исследуемых насосов.FIG. 3, the table shows the confidence intervals of the mean value of the minimum (Cp-Min), the maximum (Cp-Max) and medians (Med-Min, Med-Max), (with probability P = 0.95) of the failure rate in accordance with the table on FIG. 2 for various technical conditions, their combinations, the number of investigated pumps.
На фиг. 4 даны статистически установленные результирующие нормы λ для исходной статистики для групп агрегатов, разбитых на три группы агрегатов (от 30 до 600 кВт).FIG. 4 gives the statistically established resultant norms λ for the initial statistics for groups of units, divided into three groups of units (from 30 to 600 kW).
На фиг. 5 приведен график годового тренда ЦНА по признакам виброускорения ai (измеренные значения) и вероятности безотказной работы Pi (расчетные значения).FIG. Figure 5 shows a graph of the annual TSA trend based on the signs of vibration acceleration a i (measured values) and probabilities of failure-free operation P i (calculated values).
На фиг. 6 представлены данные временных параметров по расшифровке тренда с расчетным округленным показателем ПБ.FIG. 6 shows the data of time parameters for deciphering the trend with a calculated rounded indicator PB.
На фиг. 7 изображена структурная схема системы компьютерного мониторинга для реализации способа.FIG. 7 shows a block diagram of a computer monitoring system for implementing the method.
На фиг. 8 показан интерфейс экрана системы компьютерного мониторинга технического состояния оборудования с представлением диагностической информации в виде столбиковых указателей измеряемых параметров, схематическим отображением диагностируемого оборудования и выдачей предписаний экспертной системы по ближайшим неотложным действиям для обслуживающего персонала.FIG. 8 shows the screen interface of the computer monitoring system for the technical condition of equipment with the presentation of diagnostic information in the form of bar indicators of measured parameters, a schematic display of the equipment being diagnosed and the issuance of instructions from the expert system on the nearest urgent actions for the service personnel.
Способ реализуется с помощью автоматической системы компьютерного диагностического мониторинга (фиг. 7) путем следующих последовательных действий.The method is implemented using an automated computer diagnostic monitoring system (FIG. 7) by the following sequential steps.
Измеряют параметры вибрации динамического оборудования, в качестве диагностических признаков, в частности, виброускорения ai для типовых критичных для технического состояния механизмов, например, подшипников, входящих в состав оборудования, в их наиболее чувствительных точках.Parameters of vibration of the dynamic equipment are measured, as diagnostic signs, in particular, vibration accelerations a i for typical mechanisms critical for the technical condition, for example, the bearings that make up the equipment, at their most sensitive points.
Фиксируют значения виброускорения ai и текущее время наработки оборудования ti (в границах «Пуск» - «Останов» на техническое обслуживание или ремонт). Определяют по виброускорению ai и установленным граничным значениям в базе знаний (БЗ) текущую типовую зону технического состояния «Д», «ТПМ» и «НДП».The values of vibration acceleration a i and the current equipment operating time t i are fixed (within the limits of “Start” - “Stop” for maintenance or repair). Based on the vibration acceleration a i and the established boundary values in the knowledge base (BR), the current typical technical condition zone is “D”, “SST” and “NDP”.
Процесс иллюстрирует фиг. 1, на которой представлен полуторагодовой тренд изменения вибропараметра ai, и установлены пороговые значения, соответствующие состояниям «ТПМ» 1 и «НДП» 2.The process is illustrated in FIG. 1, which shows the one and a half year trend of changes in the vibroparameter a i , and sets threshold values corresponding to the states of "SST" 1 and "NDP" 2.
Из тренда видно, что в моменты времени 3, 5 происходили остановки агрегата (оборудования) с высокими значениями ai, а затем в моменты времени 4, 6 агрегат пускали в работу в состоянии «Д». В промежутках времени 3-4 и 5-6, очевидно, происходил ремонт агрегата, в результате которого его состояние улучшилось. В промежутке времени 7-8 осуществлялся останов на корректировку технологического режима агрегата. Значения текущих наработок в различных состояниях в данном случае определяются как время нахождения параметра вибрации ai в состояниях «Д», «ТПМ» и «НДП» в промежутке между ремонтами.It can be seen from the trend that at the
По исходным трендам для каждого агрегата в каждой анализируемой группе определены средние значения наработок между ремонтами в различных состояниях tЗТС и соответствующие значения интенсивности отказов λЗТС по выражению (2).According to the initial trends, for each unit in each analyzed group, the average values of operating time between repairs in different states tZZ and the corresponding values of failure rates λZZ by expression (2) are determined.
По значениям текущих наработок ti находят среднее значение наработки tc по выражениюThe values of current operating time t i find the average value of operating time t c by the expression
где n - число текущих наработок узла агрегата в анализируемом тренде.where n is the number of current operating time of the assembly unit in the analyzed trend.
Статистическая обработка полученных по выражениям (2) и (4) массивов показателей λ осуществлялись с использованием, например, пакета программ RStudio, в результате которой были получены λ в различных состояниях и по различным группам агрегатов. После исключения промахов определялось число отброшенных значений для контроля целостности выборки, затем рассчитывалась статистика распределений λ всех комбинаций факторов (признаков, состояний, группы машин). По полученной выборке определялись минимальные (Мин), максимальные (Макс) и среднеарифметические (Ср) значения, а также значения медианы (Мед), перцентиля (80% от Макс.) и среднеквадратические отклонения (СКО). Указанная описательная статистика представлена в таблице на фиг. 2.Statistical processing of the arrays of λ obtained by expressions (2) and (4) was carried out using, for example, the RStudio software package, which resulted in λ being obtained in various states and for different groups of aggregates. After eliminating errors, the number of discarded values was determined to monitor the integrity of the sample, then the statistics of the distributions λ of all combinations of factors (attributes, states, groups of machines) were calculated. The obtained sample was used to determine the minimum (Min), maximum (Max) and arithmetic average (Cp) values, as well as median values (Honey), percentile (80% of Max.) And standard deviations (RMS). These descriptive statistics are presented in the table in FIG. 2
На фиг. 3 дана таблица с доверительными интервалами λ при тех же условиях.FIG. 3 is given a table with confidence intervals λ under the same conditions.
Результирующие статистические нормы для групп агрегатов №№1, 2 и 3, и их технических состояний представлены в таблице на фиг. 4.The resulting statistical norms for groups of aggregates Nos. 1, 2 and 3, and their technical states are presented in the table in FIG. four.
По полученным статистическим данным интенсивности отказов с большей выборкой λi вычисляют в реальном времени вероятность безотказной работы узла оборудования в процессе его наработки Рi для текущего времени по формуле (1).According to the obtained statistics of the failure rate with a larger sample λ i , the probability of the equipment node’s failure-free operation during its running time P i for the current time is calculated in real time using the formula (1).
Примеры расчета представлены на фиг. 5 в виде графика годового тренда ЦНА технологической установки нефтеперерабатывающего производства. Установлены пороговые значения, соответствующие состояниям «ТПМ» 1 и «НДП» 2. Как видно, при превышении значением виброускорения ai порога «ТПМ» 1 наблюдается первый этап снижения вероятности безотказной работы Рi, а при превышении порога «НДП» 2 - второй, еще более резкий.Examples of calculation are shown in FIG. 5 as a graph of the annual trend of the CNA technological installation of oil refining production. The threshold values corresponding to the states of "TPM" 1 and "NDP" 2 are set. As can be seen, if the value of vibration acceleration a i exceeds the threshold "TPM" 1, the first stage of reducing the likelihood of failure-free operation Р i is observed, and when the threshold "NDP" 2 is exceeded - the second , even sharper.
Соответствующие тренду табличные данные отображены на фиг. 6. В связи с тем, что вероятность безотказной работы оборудования Рi характеризует технологическую компоненту риска эксплуатации оборудования в этой связи Рi определяет интегральный показатель ПБ эксплуатации оборудования ППБ, (диапазон от 1 до 0) в последней колонке таблицы на фиг. 6 даны округленные значения показателя ПБ в текущем времени.The corresponding trend table data is shown in FIG. 6. Due to the fact that the probability of equipment failure-free operation P i characterizes the technological component of the risk of equipment operation in this connection, P i determines the integral indicator of the equipment operating safety of the equipment П ПБ (range from 1 to 0) in the last column of the table in FIG. 6 shows the rounded values of the indicator PB in the current time.
Рассматриваемый способ реализуется с помощью предлагаемой системы компьютерного мониторинга (фиг. 7).The considered method is implemented using the proposed computer monitoring system (Fig. 7).
Объект мониторинга представляет собой совокупность агрегатов 9, каждый из которых содержит до m механизмов 10, подлежащих диагностированию. К таким механизмам относят те, которые ограничивают надежность и ресурс агрегатов и участков ОПО в целом и относящимся к 1 и 2 категории опасности.The object of monitoring is a set of
Исследуемые в механизмах 10 вибрации через каналы распространения 11 поступают в систему мониторинга 12 и воспринимаются вибродатчиками 13 разного типа.The vibrations investigated in the
С помощью блока согласования 14 информационные сигналы от датчиков поступают в тракт управления 15 и тракт распознавания 16. Анализатор сигналов 17 и блок формирования диагностических признаков 18 осуществляют преобразование массива входных сигналов в массив диагностических признаков, связанных с техническим состоянием проверяемых узлов, например, виброускорения ai, посредством алгоритмов цифровой обработки сигналов.Using the
Блок принятия решения 19 на основании входного массива диагностических признаков и эксплуатационных данных в т.ч. предельных и критических, хранящихся в тракте управления 15, определяет техническое состояние диагностируемых объектов и выдает требуемую диагностическую информацию и/или предписания по приведению объекта в нормальное состояние «Д».
Блок отображения и регистрации 20 доводит информацию о состоянии оборудования до персонала с использованием различных каналов: визуального (на экране монитора системы - фиг. 8), звукового (голосового сообщения), печати (распечатки протокола на принтере).The display and
Посредством блока сетевых интерфейсов 21 информация о состоянии оборудования передается заинтересованным производственным службам по выделенным линиям локальной сети (Ethernet-каналам), каналам последовательной передачи данных, радиоканалам с использованием модемов.Through the
Информационная база знаний (в совокупности с базой данных) 22 содержит:Information knowledge base (in conjunction with the database) 22 contains:
- данные конфигурации диагностируемого оборудования, статистических значений диагностических признаков, статистической информации по межремонтной наработке оборудования в каждой зоне технического состояния «Д», «ТПМ». «НДП» (по мере накопления статистики), трендов, журналов и других данных, необходимых для осуществления диагностического мониторинга оборудования в течение всего периода эксплуатации;- configuration data of the diagnosed equipment, statistical values of diagnostic features, statistical information on the time between repairs of equipment in each area of the technical state "D", "SST". “NDP” (as statistics accumulate), trends, logs and other data necessary for the implementation of diagnostic equipment monitoring during the entire period of operation;
- знания, необходимые для работы экспертной системы и принятия решений по текущей оценке технического состояния оборудования.- knowledge necessary for the work of the expert system and decision-making on the current assessment of the technical condition of the equipment.
Блок управления и синхронизации 23 осуществляет общее управление всей системой мониторинга по определенному алгоритму и/или набору адаптивных алгоритмов.The control unit and
Дополнительно введенный в систему мониторинга 12 блок идентификации показателя ПБ 24 своим входом связан с блоком формирования диагностических признаков 16, а выходом - с базой знаний 22.Additionally, the indicator
В блоке 24 (программном) осуществляются вычисления формул (1), (2), (3) в процессе взаимодействия и обмена данными с блоками 18, 20, 22.In block 24 (software) calculations of formulas (1), (2), (3) are carried out in the process of interaction and data exchange with
Выходные данные с предельными и критическими значениями показателя ПБ эксплуатации (в каждой зоне технического состояния узла) - значениями вероятности безотказной работы узлов оборудования передаются в базу знаний 22.The output data with the limit and critical values of the indicator of operational safety (in each zone of the technical state of the node) - the values of the probability of failure-free operation of the equipment nodes are transmitted to the
В тоже время из информационной базы знаний (в совокупности с базой данных) 22 в блок идентификации показателя ПБ 24 поступают результирующие нормативные данные интенсивности отказов λ для групп агрегатов (фиг. 4). Из блока 24 в блок отображения и регистрации 20 передается результирующая информация по показателю промышленной безопасности ППБ - фиг. 6. Показатель ППБ (в процентах) визуализируется на экране монитора блока 20 (фиг. 8, 25).At the same time, from the information knowledge base (together with the database) 22, the indicator
Таким образом, предложенный способ и система мониторинга промышленной безопасности динамического оборудования опасных производственных объектов обеспечивает повышение достоверности и оперативности производственного контроля и управления промышленной безопасности на основе риск-ориентированного подхода за счет прямой количественной оценки текущего состояния промышленной безопасности оборудования в реальном времени.Thus, the proposed method and system for monitoring industrial safety of dynamic equipment at hazardous production facilities provides increased reliability and efficiency of industrial control and management of industrial safety based on a risk-based approach through direct quantitative assessment of the current state of industrial safety of equipment in real time.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123639A RU2687848C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018123639A RU2687848C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2687848C1 true RU2687848C1 (en) | 2019-05-16 |
Family
ID=66578701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018123639A RU2687848C1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687848C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728167C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Universal object-oriented multiplatform system of automatic diagnostics and monitoring for state control and accident prevention of hazardous industrial and transportation facilities equipment |
| CN114001889A (en) * | 2021-10-25 | 2022-02-01 | 广汽本田汽车有限公司 | Monitoring method, system, device and medium for vibration test of automobile parts |
| CN116307259A (en) * | 2023-05-10 | 2023-06-23 | 天宇正清科技有限公司 | Maintainability prediction method, device, equipment and medium for mining equipment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02232529A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Toshiba Corp | Method and apparatus for diagnosing vibration of rotary machine |
| 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 |
| RU49306U1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-11-10 | НОУ Научное проектно-производственное агентство "Истек" | ANALYZER OF ASSESSMENT OF RISK, TECHNOGENIC SAFETY AND FORECASTED RESOURCE WHEN USING THE APPOINTMENT SYSTEM |
| RU2540195C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Diagnostics method for damages of machine parts |
-
2018
- 2018-06-28 RU RU2018123639A patent/RU2687848C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02232529A (en) * | 1989-03-07 | 1990-09-14 | Toshiba Corp | Method and apparatus for diagnosing vibration of rotary machine |
| 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 |
| RU49306U1 (en) * | 2004-01-08 | 2005-11-10 | НОУ Научное проектно-производственное агентство "Истек" | ANALYZER OF ASSESSMENT OF RISK, TECHNOGENIC SAFETY AND FORECASTED RESOURCE WHEN USING THE APPOINTMENT SYSTEM |
| RU2540195C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика"-Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Diagnostics method for damages of machine parts |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2728167C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-07-28 | Общество с ограниченной ответственностью НПЦ "Динамика" - Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" | Universal object-oriented multiplatform system of automatic diagnostics and monitoring for state control and accident prevention of hazardous industrial and transportation facilities equipment |
| CN114001889A (en) * | 2021-10-25 | 2022-02-01 | 广汽本田汽车有限公司 | Monitoring method, system, device and medium for vibration test of automobile parts |
| CN116307259A (en) * | 2023-05-10 | 2023-06-23 | 天宇正清科技有限公司 | Maintainability prediction method, device, equipment and medium for mining equipment |
| CN116307259B (en) * | 2023-05-10 | 2023-10-31 | 天宇正清科技有限公司 | Maintainability prediction method, device, equipment and medium for mining equipment |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109524139B (en) | Real-time equipment performance monitoring method based on equipment working condition change | |
| CN103617110B (en) | Server device condition maintenance system | |
| Zhang et al. | A probabilistic fault detection approach: Application to bearing fault detection | |
| CN113077172A (en) | Equipment state trend analysis and fault diagnosis method | |
| RU2687848C1 (en) | Method and system of vibration monitoring of industrial safety of dynamic equipment of hazardous production facilities | |
| CN106407589B (en) | Fan state evaluation and prediction method and system | |
| CN104573850A (en) | Method for evaluating state of thermal power plant equipment | |
| KR102344852B1 (en) | Digital Twin-based Prediction and Diagnostic Device for Pump Bearing Systems | |
| CN106600095A (en) | Reliability-based maintenance evaluation method | |
| KR102102346B1 (en) | System and method for condition based maintenance support of naval ship equipment | |
| CN109613428A (en) | It is a kind of can be as system and its application in motor device fault detection method | |
| CN105758661B (en) | Boiler heating surface service life evaluation system and method | |
| US11906112B2 (en) | Methods for safety management of compressors in smart gas pipeline network and internet of things systems thereof | |
| CN105041631A (en) | Method and system for detecting vibration signal of driving shaft of gas compressor | |
| CN107403279B (en) | Oil transfer pump working condition self-adaptive state early warning system and method | |
| WO2018106150A1 (en) | System and method of remote object monitoring | |
| KR101776350B1 (en) | Method and system for diagnosing compressors | |
| CN116670608A (en) | Hybrid ensemble method for predictive modeling of Internet of things | |
| CN112286771A (en) | Alarm method for monitoring global resources | |
| CN110262460B (en) | Concrete piston fault prediction method for extracting features by combining clustering idea | |
| CN116611593A (en) | Method, device and medium for predicting failure of air compressor | |
| Aikhuele et al. | Interval-valued intuitionistic fuzzy TOPSIS-based model for troubleshooting marine diesel engine auxiliary system | |
| CN112101596A (en) | Equipment operation and maintenance method and device, electronic equipment and computer readable storage medium | |
| RU2668487C2 (en) | Management decision making information support system for operational personnel of a ship power plant | |
| Chen et al. | BIM-and IoT-Based Data-Driven Decision Support System for Predictive Maintenance of Building Facilities |