НПЦ «Динамика» – Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация

Разработкой методов и приборов виброакустической диагностики машин, механизмов и процессов начали заниматься в 1972 году, когда был создан и внедрен на испытательном стенде в серийном производстве прибор диагностики поршневых компрессоров ПАРК-1. В этом приборе были реализованы методы диагностики дефектов компрессора по циклограмме его работы со стохастическим усреднением результатов в различных частотных полосах. Прибор позволял диагностировать такие производственные дефекты компрессоров, как повышенный вылет поршня, дефекты всасывающего и нагнетательного клапанов, эксцентриситет ротора в статоре и др. Он использовался на станции обкатки и испытаний компрессоров ДХ2-1010 в серийном производстве, обеспечивающем выпуск до одного миллиона компрессоров в год. В качестве датчиков применялись пьезоэлектрические акселерометры ИС-318, а впоследствии - ИС-312, ИС-313, как имеющие более широкий частотный диапазон.

С 1975 года стали заниматься разработкой методов и средств диагностики и прогнозирования технического состояния шестеренных топливных насосов и гидроагрегатов. Были созданы мощные автоматизированные комплексы для экспериментальных исследований виброакустических процессов в насосах и агрегатах в опытном и серийном производствах - СИГМА.

Комплексы СИГМА позволяли производить временной и спектральный анализ сигналов с помощью анализатора С5-3 с записью на ленту шлейфового осциллографа Н-115, записывать по нескольким каналам виброакустические сигналы и их огибающие в диапазоне частот от десятков герц до сотен килогерц на ленту магнитографа Н-048, измерять и распечатывать на принтере ЭУМ-23 и перфораторе ПЛ-150 цифровые значения диагностических признаков с последующей обработкой трендов и спектров вибраций на вычислительных машинах Минск-32 и ЕС.

За семь лет эксплуатации через системы прошли тысячи агрегатов серийного производства и десятки агрегатов на длительных и ускоренных испытаниях в опытном производстве. Были выявлены основные закономерности формирования виброакустических сигналов при возникновении различных производственных и эксплуатационных дефектов в агрегатах. Определены закономерности и стадии разрушения, созданы методы безразборной диагностики агрегатов на обкатке и приемосдаточных испытаниях и прогноза их потенциального ресурса в эксплуатации.

На базе комплексов СИГМА была создана серия приборов РАПИД для диагностики агрегатов в серийном производстве и в эксплуатации. Приборы демонстрировались на выставке «Прогресс-83» и были удостоены серебряной и двух бронзовых медалей ВДНХ СССР.

При приемке этих приборов потребителями были сформулированы жесткие требования по метрологии: «Если измеряете вибрацию, то укажите параметр, диапазон частот, диапазон амплитуд,погрешность в соответствии с ГОСТами». Так пришлось отказаться от иллюзий нормировать погрешность в диапазоне частот выше 3000 Гц, тем более при установке датчика на магнит или щуп.

В этот же период 1975-1985 гг. активно развивались методы виброакустической диагностики применительно к процессам обработки резанием - глубокому сверлению корпусов, фрезерованию лопаток турбин, шлифованию лопаток и зубьев шестерен, точению труднообрабатываемых сплавов.

В 1986-1988 гг. активно осваивалось применение микропроцессоров на примере управления электровысадочными автоматами для штамповки заготовок с автоматическим управлением по температуре заготовки. При этом износ матрицы и пуансона оценивался по параметрам виброакустического сигнала. В этот период был создан также ряд систем автоматического управления ионно-плазменным напылением деталей и автоматического управления пайкой твердосплавного инструмента по температуре в установках ТВЧ.

Весной 1989 г. главный механик Омского нефтеперерабатывающего завода В.Н. Долгопятов поставил задачу диагностики насосных агрегатов технологических установок НПЗ: «Несколько раз проверял работу механиков и машинистов - зайду в насосную, постою там минут 40 - никого нет, хотя машинист должен постоянно обходить насосы, зайду в операторную - они там что-то обсуждают - машинист ко мне: "Виктор Николаевич, я только что из насосной - там все в порядке." Если так ведет себя хороший машинист, то что говорить о плохом? Отсутствие наблюдения за оборудованием, наглядной информации о его состоянии и есть главная причина аварий. Несколько раз оснащал механиков, машинистов виброакустическими приборами и с наушниками, и с указателем - ни к чему хорошему это не привело: у кого-то прибор не работает, кто-то им не работает, датчик ставят туда, где вибрация меньше и т.д. Субъективные методы не годятся, необходим объективный контроль, не зависящий от мнений, желаний и умений персонала. Состояние оборудования должно определяться надежно, представляться просто и доходчиво, быть понятным бывшему ПТУ-шнику!». Этот подход и был положен в основу созданных систем.

Система СВК-1(рис. 1) была первой стационарной системой виброконтроля, внедренной на Омском НПЗ в октябре 1990 г. Разработке системы предшествовал период исследований виброхарактеристик крупных насосных агрегатов для определения места и способа установки датчиков, необходимого перечня диагностируемых параметров, пороговых значений параметров вибрации. Для проведения исследований применялось методическое и аппаратноеобеспечение систем серии РАПИД, разрабатывавшихся с середины 70-х годов для диагностики насосных агрегатов авиационных двигателей.

В ходе исследований было установлено, что контроль состояния машины только по параметру виброскорости, как это требовали существовавшие в то время нормы, требует установки до 12 датчиков на агрегате, методика диагностирования сложна и часто приводит к пропуску неисправного агрегата. На основе принципа информационной полноты был определен минимально-необходимый перечень диагностических признаков (виброускорение, виброскорость, виброперемещение) для надежного контроля состояния агрегата по минимальному числу датчиков вибрации.

Рис.1. Система виброконтроля СВК-1 (состав: датчики УПЦ; локальная микропроцессорная диагностическая станция с 3-канальными усилителями, КСП)

Система СВК контролировала работу двух пропановых насосных агрегатов установки деасфальтизации 36/1-3. Уже в этой системе можно отметить элементы, которые присутствовали во всех последующих разработках, получение 3 параметров вибрации из сигнала одного датчика; полный самоконтроль аппаратных средств, включая датчик. Система измеряла вибрацию в 4 точках каждого насосного агрегата - на подшипниках насоса и двигателя. В системе использовались аналоговые электронные блоки для обработки сигналов, цифровые индикаторы и светодиоды для отображения информации о состоянии оборудования, элементы жесткой логики и механические переключатели для управления ее работой. Был предусмотрен вывод протоколов измерения на принтер, но персонал попросил это переделать и вывести информацию на привычный ему КСП, для экономии бумаги которого нам пришлось разработать блок, адаптивно изменяющий скорость записи в зависимости от состояния агрегата. Система хорошо зарекомендовала себя на установке 36-1/3, выдала первый положительный диагноз о разрушении подшипника электродвигателя, который подтвердился при его разборке, и проработала до августа 1993 г., когда ей на смену пришла система КОМПАКС^®.

Система СВИП-64М (рис. 2) - диагностики и прогнозирования технического состояния подшипников центробежных насосных агрегатов на 64 датчика - была внедрена на установке АВТ-10 в июле 1991 г. и уже содержала в своем составе экзотическую по тем временам и первую на объединении персональную ЭВМ АТ286, установленную в цехе на установке. Применение дисплея ПЭВМ, как универсального средства отображения информации, решило проблемы с индикацией состояния оборудования, поскольку другие решения громоздки и не дают полной возможности отобразить состояние агрегатов и тенденции его изменения, тем более прогноз. ПЭВМ решала задачи сбора данных с локальных диагностических станций, расчета параметров прогноза на основании уравнений авторегрессии - скользящего среднего, архивирования данных, одновременного вывода графиков тренда двух различных вибропараметров в разных временных шкалах и его прогноза, печати протоколов измерений, отображения результатов полного самоконтроля системы. Управление режимами работы осуществлялось посредством меню. Конфигурирование программно-аппаратных средств для настройки системы на конфигурацию установки и диагностируемых агрегатов реализовано в специальной опции меню. Весь программный комплекс был написан в графическом режиме EGA на языке Си под управлением DOS. Этот программный комплекс, относящийся по современной классификации к SCADA (Supervision Control and Data Acquisition) системам ММI типа (Man-Machine Interface - интерфейс "человек-машина") был, по-видимому, одной из первых систем такого рода не только в России, но и в мире.

Рис. 2. Система вибродиагностики и прогнозирования технического состояния насосных агрегатов СВИП-64 (Состав: принтер; локальнаямикропроцессорная диагностическая станция; компьютер с географическимрасположением объектов на экране)

Именно в этот период были определены нормы параметров вибрации насосных агрегатов. Следует заметить, что численные значения норм, определенные в то время на небольшой выборке агрегатов по разработанной методике, претерпели незначительное изменение после широкомасштабного внедрения систем КОМПАКС^®, когда они были уточнены и утверждены Госгортехнадзором России.

Большое внимание при разработке стационарных систем уделялось выбору места и способа крепления датчика вибрации. Традиционные способы крепления вибродатчиков (крепление на шпильке, магнитное крепление, клеевое крепление) либо требуют доработки конструкции агрегата (что недопустимо), либо недостаточно надежны в реальных условиях эксплуатации.

Был разработан способ крепления датчиков, не требующий доработки корпуса агрегата, что соответствовало требованиям Госгортехнадзора, достаточно надежный в эксплуатации и позволяющий получать максимум информации при минимальном количестве датчиков.

Сформулированы и реализованы основные требования к конструкции самих датчиков системы, прежде всего большой отдачи - до 100 пКл/м/с² - для работы на длинные кабельные линии до 500 м и более, обеспечения их безотказной работы в течение всего срока эксплуатации систем (не менее 10 лет).

При дальнейшем развитии систем конструкция датчиков постоянно совершенствовалась, учитывая опыт реальной эксплуатации. Разработаны вибродатчики с магнитным креплением, термопары специальных конструкций, датчики тока, частоты вращения, давления, уровня, перемещения и т.д.

Таким образом, были изысканы способы обеспечения контролепригодности существующих машин и агрегатов взрывобезопасного исполнения без их доработки, разработаны конструкции датчиков и приспособлений для их крепления, реализующих стратегию диагностики минимальной стоимости - СДМС при допустимой ошибке распознавания.

В связи с успешным внедрением первых систем 11 июня 1991 г. в Омске был основан Научно-производственный центр "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" - НПЦ "Динамика". В период с 1991 по 1994 г. 10 установок Омского НПЗ были оснащены системами КОМПАКС^®.

Рис.3. Руководящий документ «Центробежные электроприводные насосные и компрессорные агрегаты, оснащенные системами компьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля технического состояния типа КОМПАКС. Эксплуатационные нормы вибрации»

В феврале 1994 г. система компьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля состояния КОМПАКС^® была принята Комиссией Минтопэнерго РФ и Госгортехнадзора России и рекомендована к широкому внедрению. Разработанные датчики, модули и системы в целом в комплексе с программным обеспечением испытаны, аттестованы и приняты Комиссией Департамента нефтепереработки Минтопэнерго совместно с Госгортехнадзором России. Системы КОМПАКС^® аттестованы Госстандартом, включены в Государственный реестр средств измерений и разрешены к применению Госгортехнадзором России на всей территории Российской Федерации. Тогда же были разработан и утвержден руководящий документ (Рис.3) по вибрационной безопасности машинного оборудования, в котором впервые в мире пронормированы не только виброскорость и виброперемещение, но и виброускорение, а так же скорости роста вибропараметров.

С 1995 г. началось широкомасштабное внедрение систем на предприятиях России. В период до 1998 г. были успешно внедрены системы в Ангарской НХК, Тобольском НХК, Лукойл-Волгоградском НПЗ, Ачинском НПЗ, Славнефть-Ярославском НПЗ.

В 1998 г. за работу "Стационарные системы непрерывного мониторинга безопасной эксплуатации машинного оборудования потенциально опасных производств химической, нефтехимической и нефтегазоперерабатывающей промышленности" и широкое внедрение стационарных систем мониторинга и вибродиагностики КОМПАКС® премией Правительства Российской Федерации в области науки и техники был удостоен коллектив авторов: Малов Е.А., Бронфин И.Б., Долгопятов В.Н., сотрудники Центра – Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Мелинг А.Я., Тарасов Е.В., Павленко Б.А. 

26 апреля 2001 г. генеральный директор НПЦ "Динамика" Владимир Николаевич Костюков успешно защитил докторскую диссертацию "Разработка элементов теории, технологии и оборудования систем мониторинга агрегатов нефтехимических комплексов". Защита проходила в МВТУ им. Баумана г. Москва.

Кроме того, в 2001 году проведена добровольная сертификация системы качества Центра на соответствие стандартам ISO 9001:1994г., подтвердившая высокий уровень управления качеством продукции и услуг. В 2004 и 2007 годах проведена ресертификация системы менеджмента качества Центра на соответствие стандартам серии ISO 9001:2000 (Рис.4).

Рис. 4. Действующие сертификаты соответствия СМК стандартам ISO 9001:2000.

В 2003 г. система комплексного мониторинга машинного и технологического оборудования НХК в реальном времени на основе автоматизированных систем управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования АСУ БЭР КОМПАКС прошла всесторонние испытания и была принята Комиссией Госгортехнадзора РФ. Комиссия рекомендовала широкое внедрение АСУ БЭР™ КОМПАКС^® на нефтехимических и нефтеперерабатывающих предприятиях страны.

По результатам широкомасштабных исследований в 2004 году специалистами НПЦ “Динамика» были разработаны, а в 2005 г. Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) рекомендованы их к широкому применению на опасных производствах страны стандарты Ассоциации "Ростехэкспертиза" "Системы мониторинга агрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования", "Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации" (Рис.5).

        

Рис.5. Стандарты Ассоциации «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА»

В апреле 2006 г. экспертный совет по нормативно-технической документации Научно-промышленного союза «РИСКОМ», рассмотрев стандарты Ассоциации «Ростехэкспертиза» «Системы мониторинга агрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования» и «Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации», рекомендовал документы к утверждению в качестве стандартов Научно-промышленного союза «РИСКОМ»

С началом нового тысячелетия системы КОМПАКС^® шагнули за пределы нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей и нефтехимической отраслей народного хозяйства – проведено успешное внедрение систем в горнодобывающей и металлургической отраслях, коммунальном хозяйстве, в машиностроении и на железнодорожном транспорте. Помимо традиционных заказчиков – НГК: Сибнефть, Лукойл, Сибур, Юкос, Газпром, Славнефть, ТНК-ВР, нефтеперерабатывающих заводов в Украине и Казахстане, системы начали активно продвигаться и в ОАО РЖД, в горно-металлургической промышленности - ОАО Сильвинит, Уралкалий, АК АЛРОСА, Выксунский металлургический завод, Магнитогорский металлургический комбинат, в портовом хозяйстве – ОАО «Распределительно-перевалочный комплекс «Высоцк «ЛУКОЙЛ-II», в машиностроении – Электромеханический завод им.К.Маркса.

В 2005 году был осуществлен первый экспортный контракт – поставка стационарных систем КОМПАКС^® в республику Болгария, с тех пор мы ежегодно поставляем системы, проводим работы и оказываем услуги на территории ближнего и дальнего зарубежья. Более десяти отраслей народного хозяйства с успехом используют разработанные и внедренные нами системы и подходы к безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования и процессов.

В ноябре 2005 г. было получено свидетельство о государственной аккредитации высшего учебного заведения, выданное Федеральной службой по надзору в сфере образования и науки негосударственному образовательному учреждению (НОУ) "Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики - ИРСИД", учрежденному НПЦ "Динамика" в 1997 г. В 2007 году в НОУ «ИРСИД» открыта очная и заочная аспирантура. Важнейшим приоритетом нашего предприятия является возможность неограниченного профессионального роста сотрудников, обеспечиваемого непрерывными научными исследованиями в различных отраслях знаний, разработкой новых видов продукции, программных и технических средств на основе последних научных достижений, проверенных практикой. Развитию человеческого капитала в нашей организации всегда уделялось и уделяется первостепенное внимание. Мы стоим на принципах роста интеллектуальных и творческих способностей сотрудников.

Основополагающим принципом социальной политики Центра является позитивная и конструктивная реакция всего персонала на изменения во внешней среде, которая обеспечивается непрерывным тренингом, учебой и повышением квалификации всех без исключения сотрудников и большинства наших партнеров, а так же объективной оценкой вклада каждого в общее дело по обеспечению экономически эффективной ресурсосберегающей безопасности и результативности промышленных производств на основе мониторинга их состояния в реальном времени. Можно однозначно утверждать, что коллектив Центра, численностью более ста человек – это одна команда, девиз которой:

«Через надежность и качество к ресурсосберегающей безопасности, эффективному производству и процветанию общества!»

За 37 лет работы в области виброакустической диагностики и мониторинга разработаны и внедрены в производство в различных отраслях народного хозяйства более четырехсот автоматизированных диагностических комплексов, систем и приборов на всех этапах «жизненного цикла» машин, механизмов и агрегатов - при разработке и доводке конструкции в опытном производстве, серийном производстве и эксплуатации, новизна технических решений в которых подтверждена 62 авторскими свидетельствами, патентами на изобретения, свидетельствами на регистрацию программ для ЭВМ. За эти годы подготовлены и защищены докторская и три кандидатских диссертации, на выходе находятся еще несколько диссертационных работ на соискание ученых степеней доктора и кандидатов технических наук.

В последние несколько лет нашим коллективом получено множество наград в самых разных областях деятельности. Среди них: «Golden Mercury», 2005 г. - за вклад в международное сотрудничество; «International Quality Crown Award», 2005 г. – международная Корона качества; Золотая медаль «Национальное достояние», 2007 г.; Золотые медали энциклопедий «Выдающиеся предприятия» и «Выдающиеся деятели России», 2008 г.; Диплом «За выдающиеся результаты в области управления, вклад в устойчивое развитие страны» и Золотая медаль «Добросовестный поставщик года», 2008 г.; Диплом и Свидетельство о присвоении Знака качества системе КОМПАКС^® и Золотая медаль «За единство измерений», 2009 г.(Рис. 6)

        

                      

Рис. 6. Наши награды.

На сегодняшний день Научно-производственный центр «Динамика» прочно стоит на ногах, является лидером мировой науки и практики в области разработки, производства и внедрения комплексных систем мониторинга состояния оборудования. Системы КОМПАКС^® обеспечивают безопасную ресурсосберегающую эксплуатацию сотен производств, контролируя в реальном времени более 8000 единиц разнообразного оборудования более 1000 типов. Совокупный ежегодный экономический эффект от внедрения всех систем КОМПАКС^® в России и за рубежом превышает 10 миллиардов рублей, а расчет чистой приведенной стоимости (NPV) инвестиций в наши системы показывает совокупную экономию от сокращения затрат и потерь народного хозяйства не менее 100 миллиардов рублей!

 

Рис. 7. НПЦ "Динамика".

Мы делаем будущее известным!