Мониторинг состояния оборудования

Мониторинг состояния выхода из строя - это измерение конкретных параметров оборудования с обнаружением признаков любых значительных изменений, которые могут указывать на надвигающийся отказ.

Что такое мониторинг состояния?

Мониторинг состояния определяется как измерение конкретных параметров оборудования, таких как вибрация в машине, ее температура или состояние масла, с учетом любых значительных изменений, которые могут указывать на надвигающийся отказ. Постоянный мониторинг состояния оборудования и отслеживание любых нарушений, которые обычно сокращают срок службы актива, позволяет планировать техническое обслуживание или другие профилактические действия для решения проблемы (проблем) до того, как они перерастут в более серьезные отказы.

Мониторинг состояния - важный компонент профилактического обслуживания. Данные, собранные в результате мониторинга состояния с течением времени, предоставляют ценную информацию о текущем и историческом состоянии актива. Эту эволюцию машины можно использовать для прогнозирования того, как актив будет работать с течением времени и как он может ухудшиться, что позволяет планировать техническое обслуживание на основе этих прогнозов. Это известно, как профилактическое обслуживание - обслуживание, основанное на том, какие отказы могут произойти, и какое обслуживание следует запланировать для предотвращения таких отказов.

Методы мониторинга состояния обычно используются на вращающемся оборудовании (редукторы, поршневые машины, центробежные машины и т. д.), резервных или вторичных системах и другом оборудовании, таком как компрессоры, насосы, электродвигатели, прессы и двигатели внутреннего сгорания.

Для мониторинга состояния используются два распространенных метода:

  • Мониторинг тенденций.
  • Мониторинг тенденций - это непрерывное регулярное измерение и интерпретация данных. Он включает в себя выбор подходящего и измеримого показателя износа машины или компонентов и изучение этой тенденции, чтобы выяснить, когда износ превышает критический предел. Например, мониторинг тенденций используется для регулярного отслеживания данных двигателя самолета с целью обнаружения и диагностики отклонений в работе двигателя, чтобы предотвратить вторичные, более дорогостоящие повреждения.

  • Проверка состояния.
  • Проверка состояния включает в себя выполнение периодических контрольных измерений с помощью соответствующего индикатора во время работы машины. Информация из этого метода затем используется для измерения состояния машины в заданное время. Примером проверки состояния может быть использование смотрового стекла для контроля уровня масла, такого как блок контроля состояния (CMP), для проверки состояния смазочного материала в машине в режиме реального времени.

    Мониторинг состояния с помощью этих двух методов дает возможность взглянуть изнутри на то, как ваши машины и / или компоненты работают в настоящее время, и, с течением времени, предлагает исторический отчет о состоянии машины.

    Преимущества мониторинга состояния

    Неудивительно, что мониторинг состояния может иметь множество преимуществ, включая снижение затрат на техническое обслуживание, сокращение времени простоя, увеличение срока службы активов и экономию средств на преждевременно замененных ресурсах. Например, ваша система мониторинга состояния измеряет количество шума, производимого компонентом. Со временем вы заметите тенденцию к отказу машины вскоре после того, как уровень шума на компонентах достигнет определенного уровня. Поскольку у вас есть система мониторинга состояния, теперь вы можете установить предупреждение для этого компонента, когда он достигает этого уровня шума, что, в свою очередь, позволяет обслуживающему персоналу знать, что они могут захотеть рассмотреть вопрос о замене компонента. Современные технологии сделали мониторинг состояния онлайн (как будет обсуждено позже), поэтому датчики и программное обеспечение с подключением к Интернету и беспроводной связью обеспечивают круглосуточные измерения в режиме реального времени. Эти измерения передаются в интегрированное программное обеспечение для анализа и хранения наборов исторических данных.

    Инструменты мониторинга состояния, которые выдают данные в режиме реального времени, позволяют быстрее определить основную причину проблемы, а беспроводные датчики на активах автоматически связывают сотрудников с данными в реальном времени через удаленный доступ с помощью смартфонов или планшетов.

    Мониторинг состояния позволяет вашему предприятию перейти от реактивного подхода к программе профилактического обслуживания. После установки система мониторинга состояния обеспечивает круглосуточные измерения без выходных, демонстрируя четкую картину состояния вашего оборудования без дополнительных затрат труда.

    Методы мониторинга состояния

    Методы мониторинга состояния стандартизированы ISO и Американским обществом испытаний материалов (ASTM). ASTM описывает множество стандартов, в основном касающихся мониторинга состояния смазочных материалов в процессе эксплуатации, в то время как стандарты ISO 13372, 18436, 17359 и 13381 (среди прочих) определяют рекомендации по мониторингу состояния и диагностике машин.

    Ниже приведены наиболее распространенные методы, используемые для сбора данных о текущем состоянии оборудования.

  • Анализ вибрации
  • Анализ вибрации - это процесс измерения уровней и частоты вибрации оборудования, а затем использования этой информации для анализа состояния машины. Анализ вибрации может выявить такие проблемы, как дисбаланс, поломки подшипников, механическая неплотность, несоосность, резонанс и собственные частоты, неисправности электродвигателя, изогнутый вал и даже кавитация. Было подсчитано, что предупреждения о вибрации могут обеспечить до трех месяцев заблаговременности до фактического отказа. По приведенной выше ссылке можно подробно изучить анализ вибрации.

    Для такого анализа вибрации компания «Укринтех» предлагает ряд оборудования, такие как:

  • Виброанализаторы серии IVS;
  • Виброметры серии IVS-P1, P3;
  • На рис.1 представлен контроль вибрации, с помощью виброанализатора серии IVS

    Рисунок 1 – Контроль вибрации с помощью виброанализатора серии IVS.

  • Анализ масла
  • Анализ масла используется для регулярного анализа состояния смазочных материалов для оборудования, загрязнения масла и износа оборудования. Процесс анализа масла включает анализ влажности, подсчет частиц, элементный анализ, кислотные / щелочные числа, измерение вязкости и использование инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) для определения нескольких других параметров. Например, с помощью спектрографического анализа масла можно определить химический состав масла для прогнозирования возможных проблем. Высокий уровень содержания силикона и алюминия в масле указывает на его загрязнение или песок (силикаты алюминия), а высокий уровень железа указывает на износ компонентов.

    Для вида анализа, компания «Укринтех» предлагает приборы для контроля масел и нефтепродуктов:

  • Инфракрасная термография:
  • Инфракрасная термография - это процесс использования тепловизора для обнаружения излучения (тепла), исходящего от объекта, преобразования его в температуру и последующего отображения этого распределения температуры на изображении. Это обычно используется для контроля электрических и механических условий двигателей, подшипников (ненормальное трение), огнеупорной изоляции и локализации газа, жидкостей и уровней шлама.

    Основная цель инфракрасной термографии - обеспечить нормальную работу оборудования путем обнаружения аномальных тепловых характеристик внутри машины, которые могут указывать на неисправность или неэффективность.

    Для своевременного выявления проблемы на самых ранних стадиях ее возникновения в энергонагруженных системах и объектах, компания «Укринтех» предлагает к приобретению:

  • Тепловизор TVS-250SL;
  • Тепловизор TVS-350SL1;
  • Тепловизор TVS-650ML3.
  • На рис.2 представлен тепловизионный контроль с помощью тепловизора TVS-250SL

    Рисунок 2 – Тепловизионный контроль с помощью тепловизора TVS-250SL.

  • Ультразвук:
  • Ультразвуковое тестирование полезно для механических приложений с низкой и высокой скоростью, а также для жидкостей под высоким давлением. Например, цифровой ультразвуковой измеритель измеряет высокочастотные сигналы, излучаемые подшипниками, и отображает эти сигналы в реальном времени в децибелах на микровольт (дБуВ). Со временем этот показатель создает историческую картину для прогнозирования увеличения трения, трения и других дефектов подшипников. Метрика dBuV также используется для определения правильных интервалов смазки. Ультразвуковое тестирование часто используется наряду с анализом вибрации.

    Ультразвук обычно применяется в методе ударных импульсов (SPM) для мониторинга состояния - методике, использующей сигналы, исходящие от вращающихся подшипников, в качестве основы для эффективного мониторинга машин. Например, представьте, что металлический шар ударяется о металлический стержень. Когда мяч касается стержня, волна давления распространяется по обоим материалам. Волна давления быстро затухает (переходный процесс). Когда фронт волны давления попадает на датчик ударных импульсов, он вызывает затухающее возвратно-поступательное движение массы датчика. Когда масляная пленка на подшипнике толстая, уровень ударных импульсов низкий (с небольшими пиками); при повышении уровня толщина масляной пленки уменьшается.

  • Акустическая эмиссия: ISO 22096 описывает мониторинг энергии посредством акустической эмиссии.
  • Акустическая эмиссия - это аспект анализа вибрации, но это колебания с гораздо более высокими частотами, чем те, которые обнаруживаются при традиционном анализе вибрации. При тестировании акустической эмиссии вы ищете высокочастотные сигналы, вызванные растрескиванием или ударами, в отличие от повторяющихся синхронных движений, вызванных вибрацией. Акустическая эмиссия не зависит от положения преобразователя, скорости оборудования или конфигурации тел качения.

    Типы мониторинга состояния

    Существует множество типов и методов мониторинга состояния машины, каждая из которых выполняет свою роль для сбора данных. Ниже представлены наиболее распространенные типы.

  • Автономный мониторинг состояния.
  • Мониторинг состояния в автономном режиме обычно используется для менее критичных или полукритичных активов, где периодического сканирования достаточно для наблюдения за текущим состоянием. Автономный мониторинг чаще всего используется с анализом вибрации, когда периодической проверки импульса будет достаточно для менее критичной машины, и с анализом масла, когда масло отправляется в лабораторию для тестирования. При автономном анализе масла некоторые организации используют комплекты для отбора проб для проверки вязкости определенных масел и уровня воды на месте для получения основных результатов. Также имеется полуавтоматическое собственное испытательное оборудование для проверки таких вещей, как износ металлов, нитрование, окисление и истощение присадок.

  • Онлайн-мониторинг состояния.
  • Мониторинг состояния в режиме онлайн - это непрерывное измерение актива путем беспроводного подключения датчиков, установленных на машине, к интегрированному программному обеспечению для предоставления предупреждений в реальном времени для таких вещей, как анализ вибрации, акустическая эмиссия, ультразвук и инфракрасная термография. Мониторинг состояния в режиме онлайн можно настраивать с помощью множества датчиков и систем мониторинга. При выборе системы онлайн-мониторинга следует учитывать такие факторы, как тип машины, тип подшипника, скорость машины, компоненты машины и элементы машины.

    После того, как соответствующие датчики будут установлены на объекте в нужном месте, их можно будет беспроводным образом подключить к удаленной системе мониторинга состояния, где они будут отображать данные в реальном времени. Большинство систем могут объединять несколько типов данных датчиков (вибрация, термография, акустика и т. д), поэтому в любой момент времени вы можете получить снимок текущего состояния вашего объекта. Онлайн-мониторинг состояния также позволяет настраивать оповещения в реальном времени для удаленных устройств или электронной почты.

    Возможно, вы знакомы с термином «портативная диагностика машин», когда портативное оборудование используется для считывания данных с установленных датчиков. Это еще один способ описания типа онлайн-мониторинга состояния.

  • Мониторинг состояния на основе маршрута:
  • мониторинг состояния на основе маршрута - это метод, при котором техник периодически записывает данные с помощью портативного устройства, такого как инфракрасная камера. Часто этот метод используется для создания модели тренда и определения необходимости более сложного анализа.

Обнаружение неисправностей с помощью мониторинга состояния

Рассмотрим такой сценарий: вы отправляете свой автомобиль на плановое техническое обслуживание. Спустя две недели он выходит из строя по совершенно другой причине. Как и автомобили, машины уязвимы к этим случайным, непредсказуемым сбоям. Определенные типы обслуживания, такие как обслуживание, ориентированное на надежность, и профилактическое обслуживание, основаны на том принципе, что отказ не всегда является линейным и требует анализа нескольких аспектов активов для обнаружения возможных признаков отказа. Вот почему мониторинг состояния так полезен: он позволяет отслеживать сразу несколько аспектов, используя описанные выше методы.

Мониторинг состояния, кривая коэффициента мощности и интервал коэффициента мощности

Кривой ПФ представляет собой график, показывающий здоровье актива с течением времени, чтобы определить интервал между потенциальным отказом (P) и функциональной недостаточностью (F). Потенциальный отказ определяется как начальная точка, в которой актив начинает ухудшаться или выходить из строя. Например, история зарегистрированных отказов подшипников может сказать вам, что подшипник обычно выходит из строя после того, как его температура превышает 70 градусов.

Функциональный отказ - это момент, когда актив достиг предела своей полезности и больше не работает. Например, у вас есть около пяти дней с момента, когда температура подшипника превысит 70 градусов, до его выхода из строя. Кривая PF устанавливается на оси X для измерения времени и оси Y для количественной оценки состояния актива. В этом примере вы должны проверять подшипник каждые два-три дня.

Мониторинг состояния играет важную роль в обнаружении интервала PF кривой PF. Интервал PF - это время между потенциальным отказом актива и его функциональным прогнозируемым отказом. Идея состоит в том, что интервал между проверками должен быть меньше кривой коэффициента мощности, чтобы выявить отказ до того, как он произойдет. Использование мониторинга состояния позволяет оценить состояние актива, максимально увеличивая интервал PF. Мониторинг таких вещей, как отбор проб и анализ масла, анализ акустической эмиссии, анализ вибрации и инфракрасная термография, - все это методы, основанные на мониторинге состояния, которые позволяют вам изнутри оценить текущее состояние машины.

По словам Дейла Бланна, генерального директора Института Маршалла, от метода и частоты мониторинга зависит продолжительность интервала PF. Бланн говорит, что технологический онлайн-мониторинг состояния обеспечивает максимальные интервалы PF и менее разрушительный, чем другие типы инспекций, такие как офлайн-инспекции, когда машины обычно останавливаются.

Мониторинг состояния и IIoT

Промышленный Интернет вещей (IIoT) - это, по сути, сеть взаимосвязанных устройств на механических и цифровых машинах, которые дают вам возможность передавать данные по большой сети без необходимости взаимодействия человека с человеком или человека с компьютером. Современные системы мониторинга состояния используют IIoT для интеграции различных типов программного обеспечения для мониторинга в одну систему в режиме реального времени из любой точки мира и на нескольких устройствах.

Системы мониторинга состояния с подключением к Интернету вещей позволяют организациям легко отслеживать несколько аспектов каждого актива и определять производительность, обнаруживать проблемы и даже автоматически планировать техническое обслуживание на основе заранее установленных пределов. Некоторые из самых больших преимуществ мониторинга состояния с использованием IIoT включают:

  • Облачное хранилище: IIoT использует облачные вычисления, позволяя компаниям хранить большие объемы данных в облаке, а не хранить данные на месте или в центре обработки данных. Это большое преимущество из-за постоянного потока данных, генерируемых машинами, подключенными к онлайн-системам мониторинга состояния. Например, исследования показывают, что одна ветряная турбина снимает 2000 показаний в минуту, что соответствует почти одному терабайту данных в неделю.
  • Сложный анализ: системы мониторинга состояния на основе IIoT используют алгоритмы машинного обучения для формирования выводов о таких вещах, как состояние ваших активов и способы повышения точности диагностики.
  • Возможность использовать данные с нескольких машин: для алгоритмов машинного обучения необходим значительный объем данных, чтобы иметь достаточно информации для создания прогнозной модели. Например, может потребоваться около 100 экземпляров изогнутых валов для обучения прогнозной модели для определения уровней вибрации, которые приводят к изогнутым валам, что может занять годы. Одновременный сбор данных о вибрации с нескольких машин одного типа позволяет техническим специалистам собирать одинаковый объем данных за гораздо меньшее время. Кроме того, сбор данных со многих машин повышает точность и повышает эффективность прогнозной модели с течением времени.
  • Меньшая потребность в человеческой деятельности: системы на основе IIoT позволяют удаленно контролировать сотни промышленных машин из любого места и с нескольких устройств. Это существенное преимущество для таких отраслей, как электроэнергетика, нефть и газ, поскольку упрощает мониторинг удаленных установок, таких как трубопроводы, морские буровые установки и установки ветряных турбин морского базирования. Системы на основе IIoT могут автоматически собирать, агрегировать и передавать данные в реальном времени техническим специалистам в любой точке мира.

При создании системы мониторинга состояния, подключенной к IIoT, следует учесть несколько моментов, прежде чем приобретать датчики и другое оборудование. Важно учитывать тип оборудования, за которым вы будете наблюдать, переменные данных (какую информацию вы хотите собирать) и то, как вы будете использовать эти данные.

Как часто вы планируете просматривать данные? Как правило, чем чаще вам нужно просматривать данные, тем больше требуется пропускной способности / хранилища данных. Вы также можете приобрести систему, которая позволяет вам устанавливать заранее определенное время для проверки данных. Например, возможно, вы хотите проверять определенный актив только в начале смены и просматривать данные дважды в день, но все равно получать предупреждения, когда данные превышают заданные пределы.

Есть ли у вас подключение к Интернету и возможность питания поблизости от вашего оборудования? Если нет, это дополнительные расходы, которые вам нужно будет учесть в общем бюджете.

Ваше оборудование находится в помещении или на улице? Наружная среда может ограничивать возможность подключения к Интернету независимо от того, где находится оборудование. Кроме того, наружные настройки создают более жесткие условия для датчиков и другого оборудования для мониторинга состояния, поэтому вам может потребоваться рассмотреть возможность использования погодоустойчивых или более надежных датчиков.

Исходя из Ваших повседневных задач, специалисты компании «Укринтех» обеспечат качественный контроль Вашего оборудования на каждом этапе производства.

Если Вам необходимо провести мониторинг состояния оборудования, техническое обслуживание, ремонт или модернизацию, можете оставить заявку, которая указана ниже:

Контакты

С 2011 года научно-производственное предприятие «УКРИНТЕХ» успешно работает и развивается в области контроля качества материалов и изделий.

Контакты

ООО НПП "Укринтех":
г. Харьков, ул.Ковтуна, д.50, корпус "А-5"

Для почты:
а/я 2304, Харьков-1, 61001, Украина

Со стационарных:
+38 (057) 768-09-02

С мобильных:
+38 (050) 499-09-89; +38 (067) 560-89-39
+38 (067) 575-45-10

Компания

Производство и поставка
испытательного оборудования, оборудования для металлографии, приборов НК и др.

Сервисный центр
Ремонт, сервисное обслуживание и модернизация оборудования.

Центр независимых исследований
Аккредитованная испытательная лаборатория.