+37517 388-10-35
+37517 268-09-37
info@ctms.by
220113, Республика Беларусь, г.Минск, ул.Мележа, д.1а, офис 115
  • Контроль
  • Тестинг
  • Измерения

Комплексный мониторинг оборудования

Комплексный мониторинг оборудования
Важнейшей проблемой безопасной эксплуатации опасных производств является обеспечение наблюдаемости технического состояния оборудования (объектов) этих производств, существенным образом влияющих на технико-экономические показатели производства и возникновение техногенных инцидентов.
Обеспечить наблюдаемость технического состояния производственного комплекса можно путем мониторинга, т.е. наблюдения за техническим состоянием входящих в него объектов мониторинга с целью определения текущего технического состояния и предсказания момента их перехода в предельное состояние.
Технологическое оборудование современных производств, как правило, включает в себя динамическое оборудование (насосы, компрессоры, воздуходувки и т п.) и статическое оборудование (колонны, резервуары, трубопроводы и т п.). Важнейшим фактором, определяющим надежность мониторинга, является представление и хранение результатов мониторинга в едином информационном пространстве, что обеспечивается путем стандартизации номенклатуры, формата и представления результатов мониторинга. Обеспечить мониторинг состояния производственного комплекса с учетом указанных выше требований можно только путем создания систем комплексного мониторинга, отвечающих определенным требованиям[1].
Системы комплексного мониторинга КОМПАКС® используют различные методы неразрушающего контроля и измеряют параметры акустико-эмиссионного (амплитуда, длительность, активность, энергетический параметр и др.) и виброакустического сигналов (виброускорение, виброскорость, виброперемещение), температуры (в т.ч. скорость изменения и градиент температуры), изменения линейных размеров объекта (в т.ч. скорость изменения), давления и других параметров процессов, характеризующих и сопровождающих работу оборудования производственного комплекса.
 
Рис. 1 Экран «МОНИТОР» системы мониторинга динамического оборудования
Информация о состоянии оборудования представляется на экране «МОНИТОР» системы КОМПАКС®. При этом хорошо видны субъекты оборудования, выделенные желтым и красным цветами, которые имеют состояние «ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР» и «НЕДОПУСТИМО». Кроме этого, на экране присутствуют и другие обозначения о состоянии оборудования: серый цвет агрегата – находится в резерве; коричневый – находится в ремонте; коричневый уголок на сером фоне – агрегат отремонтирован, но запись в «Журнале механика» о виде ремонта не сделана; синий треугольник – неисправен измерительный канал; зеленый, желтый, красный треугольники на сером агрегате – агрегат остановлен соответственно в состояниях «ДОПУСТИМО», «ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР», «НЕДОПУСТИМО» (рис. 1). Надписи в правом верхнем углу экрана – сообщения экспертной системы поддержки принятия решений, которая для определения состояния узлов насоса и привода использует параметры тока потребления, температуры и около 30 параметров виброакустического сигнала с одного вибропреобразователя.
Одним из сложнейших объектов диагностики и мониторинга является поршневой компрессор. Система КОМПАКС® по почти 30 параметрам виброакустического сигнала с одного вибропреобразователя, температуры, давления определяет техническое состояние основных узлов компрессора – деталей цилиндропоршневой группы и кривошипно-ползунного механизма, клапанов, коренных подшипников и присоединенных конструкций (трубопроводов, ресиверов и т.п.), а также контролирует правильность процесса компримирования. Экран «МОНИТОР» представляет информацию о состоянии узлов поршневого компрессора также в виде выделения зеленым, желтым и красным цветами соответствующих узлов компрессора (рис. 2). Информация об измеренных параметрах и результатах работы экспертной системы сохраняется в виде трендов (рис. 3) и сигналов.

Рис. 2 Экран «МОНИТОР» поршневого компрессора
 

Рис. 3 Экран «ТРЕНД» диагностических признаков с выводом сообщений экспертной системы поддержки принятия решений

Системы обеспечивают мониторинг состояния статического оборудования и надежную регистрацию в условиях высокого уровня индустриальных помех, позволяют интегрально оценивать состояние объектов, обеспечивают локализацию областей возникновения и/или роста дефектов. Встроенная система автокалибровки обеспечивает проверку работоспособности каналов системы, проверку правильности установки датчиков и настройки системы локации. Статическое оборудование представляется на экране «МОНИТОР» также в виде схематичного изображения объекта мониторинга и в виде карты локации источников АЭ сигналов (рис. 4). В качестве примера представления получаемых системой данных приведены 4-суточные тренды скорости изменения температуры VT корпуса одной из камер (см. рис. 5). На трендах видны превышения порогов, допустимых по технологическому регламенту. Очевидно, что без применения системы комплексного мониторинга невозможно было бы отследить данные превышения. По результатам эксплуатации системы для исключения тепловых ударов и резких перепадов температур разработаны мероприятия, которые значительно увеличивают ресурс работы коксовых камер, не увеличивая время цикла работы.

Рис. 4 Экран «МОНИТОР» системы мониторинга статического оборудования с разверткой корпуса реактора

Акустико-эмиссионным методом неоднократно обнаруживались развивающиеся дефекты корпуса камеры, которые затем подтверждались при проведении капитального ремонта. Тренд накопленной энергии, по которому был обнаружен один из дефектов - отслоение плакирующего слоя корпуса камеры – приведен на рис. 6. На тренде отчетливо видно экспоненциальное увеличение накопленной энергии, что отражает процесс повышенного трещинообразования. Затем процесс резко прекратился вследствие отрыва относительно небольшого участка плакирующего слоя.

Рис. 5 Тренд скорости изменения температуры VT
1 – начало опрессовки 
2 – начало коксования 
3 – охлаждение кокса

Рис. 6 Тренд накопленной энергии АЭ импульсов 

Ввиду высокой чувствительности акустико-эмиссионного метода к дефектообразованию впервые появилась возможность отслеживать правильность ведения технологического цикла персоналом, обслуживающим опасные производственные объекты.
Внедрение системы комплексного мониторинга на установке замедленного коксования позволило в 4 раза увеличить межремонтный пробег.
Система комплексного мониторинга, установленная на Омском НПЗ (уст. 21-10/3М), прошла приемку комиссией Госгортехнадзора.

Программное обеспечение

Программное обеспечение системы включает в себя модуль измерения и вычисления первичных параметров, вычислительно-диагностический модуль анализа полученных данных (экспертная система), модули отображения информации на экране диагностической станции, речевого вывода, анализатора сигналов с автоматическим формированием спектральной матрицы, журнала механика-электрика, печати протоколов, связи по коммутируемым каналам Ethernet по протоколу TCP/IP.

Автоматическая экспертная система
Автоматическая экспертная система поддержки принятия решений в качестве входных данных использует информацию о текущих значениях диагностических признаков, их временных трендах и спектральных характеристиках сигналов. Имеется встроенный язык для описания правил экспертной системы. Экспертная система имеет свойство инвариантности к параметрам диагностируемого оборудования, что обеспечивает диагностику даже при недостаточной информации о конструктивных особенностях оборудования. В автоматическом режиме без участия специально обученного персонала (диагностов) экспертная система автоматически определяет дефекты и неисправности оборудования и указывает перечень работ, выполнение которых переведет оборудование в допустимое для дальнейшей эксплуатации состояние.

Сетевые возможности
Сетевые возможности системы обеспечиваются встроенной поддержкой коммутируемых (телефонных) сетей, использующих модемы для передачи данных и поддержкой сетевых протоколов НТТР и TCP/IP. Имеется возможность публикации данных на встроенном Web-сервере, что обеспечивает доступ к данным системы любых пользователей, оснащенных стандартным программным обеспечением для работы в Интернет.

Преимущества
  • получение более полной (по сравнению с другими системами) информации о комплексном объекте;
  • обнаружение даже эпизодически проявляющихся дефектов, а также процесса их развития во времени благодаря непрерывности процесса диагностирования;
  • высокая помехоустойчивость измерительных каналов благодаря использованию специальных схемных решений;
  • усиленная защита элементов системы от повреждения в реальных производственных условиях;
  • возможность диагностики объектов с высокими рабочими температурами (до +500 °С и выше);
  • возможность определения величины изменения линейных размеров объектов (например, при изменении температуры) и скорости этих изменений;
  • возможность сравнения качества проведения технологических процессов в различных технологических циклах с отслеживанием их нарушений;
  • определение и вывод на монитор/принтер параметров процессов (средних, эффективных, минимальных и максимальных значений) и их статистических оценок;
  • архивирование результатов в специальной базе данных, вывод на монитор или принтер трендов по любым параметрам в интервале времени от 12 часов до 9 лет;
  • предупреждение персонала о недопустимом состоянии диагностируемого оборудования речевыми сообщениями;
  • высокая экономическая эффективность и быстрая окупаемость;
  • встроенная экспертная система для автоматической диагностики технического состояния объекта, позволяющая по данным измерений автоматически установить точную причину возникшей неисправности;
  • контроль исполнения предписаний системы посредством сетевых технологий (Ethernet, Web-публикации);
  • разрешение Ростехнадзора к применению во взрывоопасных и вредных производствах нефтехимической и других отраслях промышленности по классу 0ExiaIICT6.
Области применения комплексного мониторинга
  • нефте-газоперерабатывающая промышленность (диагностирование насосно-компрессорного оборудования, химических реакторов, сосудов давления, трубопроводов и др.);
  • газо- и нефтедобывающая промышленность;
  • тепловая энергетика (диагностирование реакторов, котлов, трубопроводов, элементов генераторов и др.);
  • нефтехимическая, химическая промышленность и т.д.;
  • нефтеналивные и продуктовые терминалы;
  • металлургическая промышленность;
  • горнорудная отрасль;
  • коммунальное хозяйство;
  • железнодорожный транспорт;
  • машиностроение.