Мониторинг и диагностика: в чем разница?

Мониторингом вибрации называется отслеживание уровней вибрации (обычно СКЗ виброскорости), диагностика же - определение дефектов машины и прогнозирование их развития. Очень часто путают измерение общего уровня вибрации с вибродиагностикой. Мониторинг вибрации на большинстве машин - это фактически отслеживание некоторого набора чисел, характеризующий вибрацию машины. По таким цифрам не сделать нормальной диагностики и прогноза развития. Ниже мы приведем пример, который показывает, что простого мониторинга часто не достаточно.

В настоящее время большинство крупного энергетического оборудования поставляется с системами виброзащиты. Поскольку такие системы непрерывно фиксируют уровни вибрации, некоторые пользователи полагают, что можно отказаться от обычной периодической диагностики такой машины. Однако диагностические возможности систем виброзащиты намного меньше, чем возможности виброанализаторов, используемых при обычном плановом обследовании.

Сначала остановимся на том, что представляют из себя системы виброзащиты. Сигналы системы собирают с датчиков, аналогичных тем, которые используются для переносных приборов. Но при периодическом мониторинге измерения проводятся на каждой подшипниковой опоре в трех направлениях. Для уменьшения стоимости систем виброзащиты производители устанавливают вместо 3-х датчиков на каждой опоре только один в радиальном направлении. Грамотный производитель выбирает направление с наименьшей жесткостью и соответственно с максимальным уровнем вибрации. Неграмотный же производитель устанавливает датчики "где удобнее" или использует трехосевой акселерометр.

Сигнал акселерометров далее поступает в систему, основная задача которой при повышении вибрации выдать сигнал на отключение. Требования к быстродействию такой системы очень высокие - время срабатывания менее 1 с. При таких ограничениях единственный параметр, который успевает измерить система - общий уровень вибрации. Как не повышай быстродействие электроники, оно все равно не сможет преодолеть математические ограничения частотного анализа. Однако, зная только общий уровень вибрации машины, нельзя выполнить никакой сколь-нибудь серьезной диагностики или дать прогноз состояния.

Система аварийной защиты обычно позволяет предотвратить разрушение машины, но во время сообщить о появившейся неисправности ей удается далеко не всегда. В этих случаях последствия неисправности будут уменьшены, но совсем не до того минимума, если бы защита комбинировалась с полноценной диагностикой.

Покажем это на следующем примере. Слева - спектр виброскорости, записанный в "обычном" состоянии машины, справа - спектр виброскорости машины, "срывающейся в низкочастотку". Даже не очень искушенный диагност заметит в правом спектре признаки автоколебаний ротора в подшипнике. Такие колебания опасны тем, что даже при не очень высокой виброскорости размах колебаний ротора в подшипнике соизмерим с зазором. Состояние машины будет опасным, но система покажет в лучшем случае "желтый" уровень опасности. Размах виброперемещения, соответствующий спектру слева - 34 мкм, справа - 80 мкм. СКЗ виброскорости в обоих случаях примерно одинаково - около 4 мм/с.

Помимо высоких значений виброперемещений такое состояние опасно тем, что в любой момент может начаться внезапный рост вибрации - так называемый "срыв в низкочастотку". Даже если система аварийной защиты вовремя отключит машину, это будет аварийный останов, сопровождающийся нарушениями технологического процесса и последующим длительным ремонтом.

Сторонники систем автоматики будут предлагать совершеннствовать и усложнять системы виброзащиты, дополнять их контролем виброперемещенияи виброускорения, однако квалифицированной диагностики эти улучшения все равно не заменят.

Несколько слов, как можно комбинировать аварийную защиту и диагностику. Если количество каналов штатной системы не достаточно для диагностики, нам остается диагностировать машину "как обычно": переносным прибором с перестановкой датчиков. Если каналов штатной системы достаточно и места установки датчиков выбраны грамотно, можно подключать анализатор непосредственно к штатной системе. Это удобнее, чем переставлять датчики.