CC BY
38
УДК 681.586'34
DOI 10.21685/2307-4205-2018-4-9
А. И. Белозерцев, С. И. Торгашин, А. А. Папко, В. Е. Пауткин
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ВИБРОДИАГНОСТИКИ АО «НИИФИ»
A. I. Belozertsev, S. I. Torgashin, A. A. Papko, V. E. Pautkin INTELLECTUAL SYSTEMS OF VIBRODIAGNOSTICS OF JSC «NIIFI»
Аннотация. Эксплуатация технически сложных объектов тесно связана с оценкой его технического состояния на всех этапах жизненного цикла: в прошлом, настоящем и будущем. Техническое состояние объекта - это совокупность его свойств, которые характеризуются в определенный момент времени, при определенных условиях внешней среды, значениями структурных параметров, установленных технической документацией на объект диагностирования. Область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния, составляет предмет технической диагностики [1]. Процесс определения технического состояния называют техническим диагностированием, результатом которого является оценка технического состояния объекта в определенный момент времени, оформленная надлежащим образом [2, 3]. Диагностирование проводится на основе измерения и анализа параметров процессов, сопровождающих работу оборудования в точках, доступных для измерения. Целью диагностирования является формирование заключений о техническом состоянии деталей, узлов, механизмов и оборудования в целом. Диагностика состояния оборудования с помощью измерения и анализа параметров вибрационных сигналов называется вибродиагностикой, введенной в настоящее время в общую классификацию методов неразрушающего контроля (НК) под названием «Вибрационный метод НК».
Ключевые слова: техническое состояние, диагностирование, вибрация оборудования, система контроля и вибродиагностики.
Abstract. The operation of technically complex facilities is closely related to the assessment of its technical condition at all stages of the life cycle: past, present and future. The technical state of an object is the aggregate of its properties that are characterized at a certain point in time, under certain environmental conditions, by the values of the structural parameters established by the technical documentation for the diagnostic object. The field of knowledge, encompassing the theory, methods and means of determining the technical state, is the subject of technical diagnostics [1]. The process of determining the technical state is called a technical diagnosis, the result of which is the assessment of the technical state of the object at a certain point in time, properly designed [2, 3]. Diagnosis is carried out on the basis of measurement and analysis of the parameters of the processes accompanying the operation of equipment at the points available for measurement. The purpose of diagnosing is the formation of conclusions about the technical condition of parts, components, mechanisms and equipment in general. Diagnosis of the state of equipment by measuring and analyzing the parameters of vibration signals is called vibrodiagnos-tics, which has now been introduced into the general classification of methods of nondestructive testing (NDT) called «Vibration method of ND».
Key words: technical condition, diagnostics, equipment vibration, control system and vibrodiagnostics.
Введение
Такой параметр, как абсолютная вибрация, характеризуется наличием в результатах ее анализа глобальных диагностических признаков в силу того, что эксплуатация множества технически сложных объектов (ТСО) сопровождается воспроизведением сил возбуждения, а изменение их технического состояния адекватно изменению множества характеристик вибрационных сигналов, простота измерения которых объясняется прозрачностью конструкций любой сложности по отношению к вибрации.
Источником вибрации при этом являются зазоры, погрешности изготовления кинематических пар (узлов), несоосность вращающихся деталей и т.д., а передающей средой - звенья кинематических цепей, деталей крепления, корпус и т.д. Именно в этой связи кинематическая пара является тем
86 RELIABILITY AND QUALITY OF COMPLEX SYSTEMS
узлом, в котором отображается вибродиагностическое состояние объекта в целом. Для кинематических цепей, и в частности подшипников различного назначения, осуществляющих пространственную фиксацию вращающихся роторов, в настоящее время доступен значительный объем информации по диагностическим признакам, соответствующим конкретным дефектам механизмов.
Система контроля и вибродиагностики
Для успешного применения процедур контроля состояния необходима автоматизированная или ручная обработка данных. Поток информации поступает, начиная с верхнего блока, где определены данные конфигурации мониторинга машин, и заканчивая блоком информации о действиях, предпринимаемых эксплуатирующим и обслуживающим персоналом. По мере продвижения от этапа сбора данных до формулирования решающих правил данные передаются на каждый последующий блок обработки информации, который также принимает данные от внешних систем и передает данные в эти системы. При этом данные, вовлекаемые в информационный поток, нуждаются в соответствующем стандартном отображении и простом графическом представлении.
Приоритетными целями технического диагностирования как процесса анализа диагностических признаков или их комплексов являются:
- определение вида технического состояния объекта;
- локализация и определение вида неисправностей;
- прогнозирование технического состояния.
В основу классификации методов диагностирования положены следующие признаки:
- способы получения диагностической информации;
- вид предварительной обработки;
- способ обработки полученных сигналов;
- методы анализа и принятия решения.
Объектом диагностики может быть техническое устройство любой сложности или его элемент. Простейшим объектом диагностики является кинематическая пара, выступающая неотъемлемым узлом технически сложных объектов наземной космической инфраструктуры, а также объектов - от систем подготовки и пуска, объектов топливно-энергетического комплекса до узлов образцов РКТ, содержащих кинематические пары.
Техническое состояние объекта определяется совокупностью технических параметров, характеризующих возможное отклонение функционирования объекта от нормального, приводящее к отказу.
Следует особо отметить, что началу эксплуатации систем вибродиагностики на реальных объектах диагностирования предшествует выпуск решения, предусматривающего этапы адаптации его конструктивно-технологических решений систем к особенностям эксплуатации, включая уточнение и расширение имеющихся баз данных диагностических признаков дефектов рассматриваемого объекта.
Среди отечественных систем вибродиагностики можно отметить современные системы СВМД (ООО НПП «Вибробит»), «Компакс» (НПЦ «Динамика»), ИТ-14 (ООО «Измерительные технологии»). Системы вибродиагностики СКВД разработки и производства АО «НИИФИ» отличаются от аналогов:
- соответствием передовым достижениям науки, техники и технологии, основанным на значительном научно-техническом и производственном заделе в направлениях создания широкой номенклатуры современных датчиков вибрации, акустики, биений, частоты вращения и систем, а также наличием замкнутых технологических циклов их изготовления в собственном производстве;
- применением отечественной комплектации модульных принципов построения и обеспечением взаимозаменяемости интеллектуальных датчиков по отношении к модулям обработки сигналов;
- реализацией методов обработки вибродиагностической информации в соответствии с ГОСТ 13377, предусматривающей проведение спектрального и частотно-временного анализа нестационарных случайных процессов.
Эффективность методов построения СКВД в АО «НИФИИ» подтверждена результатами эксплуатации на наземном оборудовании КЦ «Южный», а также в переносном варианте на обрабатывающих центрах механических производств ракетно-космической промышленности.
Краткие технические характеристики системы приведены в табл. 1.
Technological bases of improving the reliability of and quality products 87
НАДЕЖНОСТЬ И КАЧЕСТВО СЛОЖНЫХ СИСТЕМ № 4 (24), 2018
Таблица 1
Технические характеристики СКВД
Источники входных сигналов Датчики вибрации, акустического давления, температуры, осевых и радиальных биений
Непрерывный стационарный контроль путем измерения ряда физических величин:
СКЗ абсолютной виброскорости, мм/с 0,3/200 в ЧДИ от 10 до 1000 Гц
СКЗ виброускорения, м/с2 355 в ЧДИ от 0,5 до 25000 Гц
Основная погрешность каналов измерения вибрации, %, не более 2
Относительная вибрация (размах виброперемещения в осевом и радиальном направлениях), мм 0/5 в ЧДИ до 1500 Гц
Частота оборотов, об/мин 5/30000
Диапазон измерений температуры, °С -10/+ 500
Акустическое давление, дБ 75/125 в ЧДИ от 8 до 15 кГц
Интерфейс связи между мониторинговыми датчиками и системой сбора информации RS-485
Наработка до отказа, ч >50 000
Вероятность пропуска отказа и неправильной постановки диагноза 0,2
Заключение
СКВД АО «НИИФИ» не уступают таким отечественным аналогам, как система СВМД (ООО НИИ «Вибробит»), «Компакс» (НПЦ «Динамика»), ИТ-14 (ООО «Измерительные технологии»).
Библиографический список
1. Клюев, В. В. Технические средства диагностирования : справочник / В. В. Клюев ; под общ. ред. чл.-корр. АН СССР В. В. Клюева. - М., 1989. - 672 с.
2. Панкин, А. М. Техническое диагностирование объектов атомной техники / А. М. Панкин // Труды Международного симпозиума Надежность и качество. - 2018. - Т. 1. - С. 91-92.
3. Клячкин, В. Н. Статистические методы оценки стабильности функционирования технических систем / В. Н. Клячкин, И. Н. Карпунина // Надежность и качество сложных систем. - 2018. - № 2 (22). - С. 36-42. -БО! 10.21685/2307-4205-2018-2-5.
References
1. Klyuev V. V. Tekhnicheskie sredstva diagnostirovaniya: spravochnik [Technical means of diagnostics: reference book]. Moscow, 1989, 672 p.
2. Pankin A. M. Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma Nadezhnost' i kachestvo [Proceedings of The international Symposium Reliability and quality]. 2018, vol. 1, pp. 91-92.
3. Klyachkin V. N., Karpunina I. N. Nadezhnost' i kachestvo slozhnykh sistem [Reliability and quality of complex systems]. 2018, no. 2 (22), pp. 36-42. DOI 10.21685/2307-4205-2018-2-5.
Белозерцев Александр Иванович
первый заместитель генерального директора, Научно-исследовательский институт физических измерений
(440026, Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10) E-mail: info@niifi.ru
Торгашин Сергей Иванович
кандидат технических наук, временный генеральный директор, Научно-исследовательский институт физических измерений
(440026, Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10) E-mail: inercial@niifi.ru
Belozertsev Aleksandr Ivanovich
first deputy director general, Scientific Research Institute of Physical Measurements
(440026, 8/10, Volodarskogo street, Penza, Russia)
Torgashin Sergey Ivanovich
сandidate of technical sciences, temporary general director, Scientific Research Institute of Physical Measurements
(440026, 8/10, Volodarskogo street, Penza, Russia)
88 RELIABILITY AND QUALITY OF COMPLEX SYSTEMS
Папко Антонина Алексеевна
доктор технических наук, главный научный сотрудник, Научно-исследовательский институт физических измерений
(440026, Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10) E-mail: inercial@niifi.ru
Пауткин Валерий Евгеньевич
кандидат технических наук, главный специалист, Научно-исследовательский институт физических измерений
(440026, Россия, г. Пенза, ул. Володарского, 8/10) E-mail: inercial@niifi.ru
Papko Antonina Alekseevna
doctor of technical sciences, senior researcher manager, Scientific Research Institute of Physical Measurements
(440026, 8/10, Volodarskogo street, Penza, Russia)
Pautkin Valeriy Evgen'evich
сandidate of technical sciences, chief specialist, Scientific Research Institute of Physical Measurements
(440026, 8/10, Volodarskogo street, Penza, Russia)
УДК 681.586'34 Белозерцев, А. И.
Интеллектуальные системы вибродиагностики АО «НИИФИ» / А. И. Белозерцев, С. И. Тор-гашин, А. А. Папко, В. Е. Пауткин // Надежность и качество сложных систем. — 2018. — № 4 (24). — С. 86-89. - БОТ 10.21685/2307-4205-2018-4-9.
