Практическая реализация систем мониторинга состояния поршневых машин и, в частности, поршневых компрессоров производств нефтегазохимического комплекса требует создания программно-аппаратных средств, отвечающих современному уровню развития науки и техники в области измерительных технологий, а также удовлетворения требований по обеспечению безопасной эксплуатации объектов мониторинга и самих систем во взрывопожароопасных зонах. Поэтому разработка программно-аппаратных средств систем мониторинга состояния поршневых машин нефтегазохимического комплекса, удовлетворяющих и требованиям стратегии минимальной стоимости систем и обеспечивающих создание автоматизированных систем управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией в рамках всего предприятия, является актуальной задачей.

Современный уровень развития информационно-измерительной техники дает возможность организовать сбор и обработку данных синхронно и асинхронно по множеству каналов с привязкой к углу поворота вала в заданном диапазоне частот - от долей и единиц герц до нескольких мегагерц. Учитывая, что скорость развития неисправностей ограничена, исходя из необходимого периода опроса измерительных каналов, наиболее целесообразным для обеспечения мониторинга состояния центробежных и поршневых компрессоров представляется использование последовательно-параллельной распределенной структуры системы. В последние годы широкое распространение получила автоматическая система мониторинга оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств КОМПАКС^®, отвечающая всем требованиям, реализующая стратегию минимальной стоимости систем диагностики и мониторинга и обеспечивающая создание автоматизированных систем управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией в рамках всего предприятия.

Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности, с. 142-145

Авторы: В.Н. Костюков, А.П. Науменко / 2008

Скачать тезисы доклада

Потери — часть производственных ресурсов, которая была израсходована без отдачи, без получения продукции, вообще не использовалась, т.е. не функционировала, простаивала. Если единица оборудования не может быть заменена на период ремонта — возникает простой производства, вследствие которого предприятие перестает производить продукцию и получать маржинальный доход, но несет постоянные и значительные ситуационные издержки. Наконец, в случае, если выход из строя конкретной единицы оборудования из-за отсутствия наблюдаемости этого процесса влечет разрушение нескольких (всех) единиц оборудования, вследствие чего возникает авария, например, взрыв или пожар, то эта ситуация помимо вышеперечисленных издержек может нанести вред персоналу, окружающей среде и повлечь критические потери всех ресурсов предприятия.

Мониторинг — наблюдение за процессом изменения состояния объекта с целью предупреждения персонала о достижении предельного состояния на неразрывно примыкающих друг к другу интервалах времени, в течение которых состояние объекта существенно не меняется. Это предполагает систематический сбор и обработку информации, которая может быть использована для улучшения процесса принятия решений и как инструмент обратной связи и оценки.

Ресурсосберегающая безопасность производства может быть обеспечена вовлечением всего производственного персонала предприятия в процесс выявления и ликвидации ситуационных издержек как основного фактора роста ресурсопотребления и потерь на предприятии. Определяющее значение в этой связи имеет повышение наблюдаемости факторов износа основных производственных фондов как основной причины существенного увеличения расходования материальных и трудовых ресурсов. Мониторинг факторов ситуационных издержек, своевременности и целенаправленности ресурсосберегающих мероприятий обеспечивает объективную информационную среду организационно-экономического механизма ресурсосбережения.

Нефть, газ и бизнес, №12, с. 54-58

Авторы: А.В. Костюков / 2007

Скачать статью

Проведенный в статье анализ способов повышения эффективности производства позволяет сформулировать следующие выводы.

1. Целью внедрения на нефтеперерабатывающем предприятии системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования является повышение конкурентоспособности бизнеса за счет роста производительности и рентабельности производства, что обеспечивается:

• управлением бизнес-процессом на основе объективного знания состояния факторов производства в реальном времени;
• управлением всеми факторами производства в рамках бизнес-процесса в реальном времени;
• мониторингом состояния факторов производства и тенденций их взаимодействия в реальном времени;
• транспарентностью структуры вклада в общий результат каждого звена цепочки создания стоимости в процессе производства продукции.

2. Наиболее объективным и широким информационным базисом сигналов для селекции диагностических признаков состояния факторов производства в нефтепереработке является оборудование, состав которого на каждой технологической установке определяется матрицей классификации оборудования по степени рисков.

3. Классификация оборудования для формирования информационного базиса системы мониторинга осуществляется по критерию максимального ущерба, который может быть нанесен в случае внеплановой остановки или снижения мощности переработки на данной технологической позиции.

4. Инвариантность выбранных диагностических признаков состояния факторов производства к структуре системы управления и форме взаимосвязей ее элементов позволяет достигать существенных качественных и количественных результатов, однако наибольший эффект достигается в результате синергии всех элементов системы.

5. Система управления, основанная на мониторинге состояния факторов производства и тенденций их взаимодействия в реальном времени, обеспечивает безопасность производства, рост межремонтных пробегов технологических установок, снижение эксплуатационных затрат и исключение ситуационных потерь. Отсюда — рост производительности и рентабельности бизнеса.

Нефть, газ и бизнес, №11, с. 58-63

Авторы: А.В. Костюков / 2007

Скачать статью

Проведенный в статье анализ проблем эффективности производства позволяет сформулировать следующие выводы:

1. Целью системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования НПЗ является достижение максимальной, с точки зрения производительности, продолжительности работы технологических установок при гарантированном обеспечении безопасности процесса с минимально необходимыми затратами всех видов ресурсов в расчете на единицу произведенной продукции.

2. Для достижения поставленной цели необходимо разработать систему управления, исходя из принципов:

• управления на основе мониторинга состояния факторов производства, тенденций их изменения и взаимодействия в реальном времени в процессе создания стоимости;
• перманентного осуществления всех функций оперативного управления на всех уровнях системы в реальном времени;
• проектного подхода в реализации стратегических планов на основе предложенных инициатив;
• транспарентности стратегического и оперативного управления, цели и результатов в рамках предприятия;
• вертикальной декомпозиции цели и результатов на основе выявленных и структурированных бизнес-процессов предприятия;
• стандартизации процедур и взаимосвязей элементов системы управления при реализации процедур безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования;
• относительности показателей и опережающих индикаторов, используемых при оценке результата работы системы управления;
• кумулятивного взаимодействия всех элементов системы управления в нештатных ситуациях для исключения ситуационных потерь и эффекта валентности в процессе создания стоимости. 

3. Структура управления НПЗ должна соответствовать структуре цепочки создания стоимости для обеспечения партисипативного подхода к участию персонала в управлении и построения соответствующей системы вознаграждения по вкладу в результат.

4. Функционально обособленные бизнес-процессы должны управляться на принципах синергии целей при взаимодействии элементов в сетевой организации.

5. Источниками объективной информации для системы управления служат результат взаимодействия факторов производства и их состояния в процессе эксплуатации, определенные инвариантными к структуре объекта и форме связи с параметрами его состояния диагностическими признаками, составляющими полную группу событий в статистическом смысле.

Нефть, газ и бизнес, №10, с. 48-53

Авторы: А.В. Костюков / 2007

Скачать статью

Внедрение на Выксунском металлургическом заводе автоматизированной системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования АСУ БЭР™ КОМПАКС^® позволило перейти на эксплуатацию оборудования по фактическому техническому состоянию в реальном времени, увеличить межремонтные пробеги технологических комплексов до продолжительности технологического цикла; значительно повысить надежность и техническую готовность оборудования при 100%-ной загрузке производственных мощностей с полным исключением влияния человеческого фактора в процессе мониторинга технического состояния оборудования и качества своевременных и целенаправленных действий персонала по безопасной ресурсосберегающей эксплуатации технологического комплекса.

Металлург, №11, с. 38-43

Авторы: В.Н. Костюков, А.П. Науменко, В.А. Стариков, А.А. Синицын, А.М. Волков / 2007

Скачать статью

Многолетние исследования, опыт разработки, внедрения и эксплуатации систем вибродиагностики и мониторинга технического состояния поршневых компрессоров позволили в большей части разрешить научные проблемы разработки и практического использования методов и принципов контроля технического состояния, диагностирования и мониторинга поршневых машин путем распознавания технических состояний объектов по исходной информации, содержащейся в виброакустическом сигнале. Практически решены следующие проблемы: 

1. разработан набор диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния, основным неисправностям и технологическому режиму эксплуатации поршневых машин, возникающих как по отдельности, так и совместно;


2. определены нормы диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния и степеням опасности неисправностей;


3. разработаны автоматизированные системы мониторинга технического состояния поршневых машин, обеспечивающие безаварийную их эксплуатацию, и осуществлено промышленное их внедрение на ряде предприятий страны и за рубежом.

Сборник материалов Международной конференции «Техническое регулирование и стандартизация. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг», с. 33-53

Авторы: А.П. Науменко / 2007

Скачать статью

При эксплуатации различных роторных машин длительная их работа при критическом числе оборотов не допускается. Для исключения аварийных ситуаций переход через критическое число оборотов во время пуска электродвигателя, компрессора или другого машинного оборудования должен производиться по возможности быстро.

Контроль скорости вращения валов машинного оборудования осуществляется при помощи специальных устройств, называемых тахометрами. Для работы во взрывоопасных зонах, когда применение обычных тахометров не всегда возможно, научно-производственным центром "Динамика" разработан специализированный взрывозащищённый дистанционный тахометр.

Дистанционный тахометр разработан для использования в системе вибродиагностики КОМПАКС^®, предназначенной для мониторинга состояния оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, и применяется для непрерывного контроля частоты вращения валов двигателей или любого другого оборудования, находящегося во взрывоопасных зонах.

Датчики и Системы, 2007, №10, с. 47-48

Авторы: В.Н. Костюков, В.А. Стариков, А.Ю. Зуб / 2007

Скачать статью

В настоящее время при проведении плановых ремонтов моторвагонного подвижного состава в условиях депо контроль параметров токоприемников практически повсеместно осуществляется визуально, ручными методами, используя для измерения времени подъема и опускания токоприемников обыкновенный секундомер, а для контроля статической характеристики нажатия токоприемника — стрелочный динамометр. Более современные приборы и системы встречаются в основном в виде экспериментальных единичных образцов.

В последние годы широкое распространение получили интеллектуальные датчики, оснащенные микропроцессорами и беспроводными каналами связи. Современные интеллектуальные датчики в сравнении с традиционной измерительной техникой обеспечивают:

• существенное уменьшение искажения информации благодаря передаче по каналам связи цифровых сигналов;
• увеличение надежности за счет встроенных функций самодиагностики;
• возможность проведения самостоятельной обработки результатов измерений с применением алгоритмов цифровой обработки сигналов;
• возможность реализации различных алгоритмов управления внешними устройствами и др.

В то же время применение интеллектуальных датчиков обеспечивает существенное уменьшение затрат благодаря уменьшению стоимости их установки и обслуживания, снижению потерь, связанных с минимизацией проводных соединений, уменьшению влияния человеческого фактора и т. д.

В данной работе изложены результаты создания и практического внедрения системы интеллектуальных датчиков для автоматической диагностики состояния токоприемников, входящей в состав комплексной системы интеллектуальных датчиков диагностики секций электропоездов КОМПАКС^®-ЭКСПРЕСС-ТР-3, предназначенной для диагностирования колесно-моторных блоков, тормозного оборудования, токоприемника, электрических цепей управления, силовых и вспомогательных электрических цепей, изоляции электрических цепей электросекций.

Датчики и Системы, 2007, №10, с. 33-38

Авторы: В.Н. Костюков, Ал.В. Костюков, В.А. Стариков / 2007

Скачать статью

Одной из важнейших задач диагностирования и мониторинга состояния поршневых машин является исследование, выбор и обоснование набора диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния и основным неисправностям поршневых машин, создание и исследование нормативно-методической базы диагностических признаков.

Основные способы обработки и анализа виброакустического сигнала поршневых машин можно разделить на три группы: 

• дисперсионный анализ виброакустического сигнала в различных частотных полосах, например, виброускорение, виброскорость, виброперемещение (среднее квадратичное значение, амплитуда);
• амплитудно-фазовый анализ, т.е. выделение по времени (углу поворота вала) и анализ параметров виброакустического сигнала в пределах выделенного интервала;
• выделение сигнала в характерной для данного элемента механизма области частот и анализ параметров выделенного виброакустического сигнала.

На основе предложенной в статье модели, а также с учетом известных исследований в области виброакустической диагностики, можно констатировать: 

1. В целом виброакустические колебания могут быть представлены в виде шумовых и периодических составляющих.
2. Виброакустический сигнал на выходе датчика представляет собой суперпозицию колебаний соответствующих силовых воздействий и их взаимномодулированные компоненты.
3. Такие параметры виброакустических колебаний, как ускорение, скорость, перемещение, а также их изменение во времени при диагностике, являются ортогональными диагностическими признаками неисправностей.

Двигатель-2007, с. 518-525

Авторы: А.П. Науменко / 2007

Скачать статью

В практике вибродиагностики и виброконтроля сигналы виброускорения и виброперемещения часто не используют, считая их тесно связанными с сигналом виброскорости, из-за того, что эти параметры связаны между собой дифференциально-интегральными соотношениями. Вместе с тем поиск и использование для оценки технического состояния машин ортогональных диагностических признаков представляет собой весьма актуальную задачу, поскольку существенно повышает достоверность диагностики.

Результаты фундаментальных исследований вибрационных процессов в машинах и присоединенных конструкциях, выполненных под руководством и при непосредственном участии авторов показывают, что развитие различных неисправностей роторных машин приводит к тому, что параметры виброускорения, виброскорости и виброперемещения реагируют на эти неисправности по-разному. Эти случаи указывают на значительное сужение диапазона диагностируемых неисправностей при использовании только одного из этих параметров.

Таким образом, возникает задача об оценке степени независимости сигналов виброускорения, виброскорости и виброперемещения.

Двигатель-2007, с. 500-506

Авторы: В.Н. Костюков, Ал.В. Костюков / 2007

Скачать статью