В статье рассмотрены действующие отечественные и международные стандарты в области нормирования параметров вибрации поршневых машин, включая поршневые компрессоры. Показано, что существующие стандарты не удовлетворяют требованиям безопасной эксплуатации поршневых компрессоров опасных производств.
Описан отраслевой стандарт «Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Стационарные поршневые компрессорные установки опасных производств: эксплуатационные нормы вибрации», который рекомендован для применения на потенциально опасных объектах.
Литература:
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. — М.: Машиностроение, 2002. — 224 с.
ISO 2372:1974. Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s/ Basis for specifying evaluation standards.
ДСТУ 3162—95. Компрессорное оборудование. Определение вибрационных характеристик малых и средних поршневых компрессоров и нормы вибрации. — Киев: Госстандарт Украины, 20 с.
ISO 10816-6:1995. Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts. Part 6. Reciprocating machines with power ratings above 100 kW.
ISO/CD 10816-8. Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts. Part 8: Reciprocating compressor systems.
Костюков B.H., Науменко А.П. Решения проблем безопасной эксплуатации поршневых машин// Сборка в машиностроении, приборостроении. — 2009. — № 3. — С. 27-36.
Науменко А.П. Методология виброакустической диагностики поршневых машин// Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. — Специальный выпуск. — Сер. «Машиностроение». — М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. — С. 85-95.
Науменко А.П. Научно-методические основы вибродиагностического мониторинга поршневых машин в реальном времени: Автореф. дис... д-ра техн. наук. — Омск: ОмГТУ, 2012. — 40 с.
ГОСТ Р 53564—2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. — М.: Стандартинформ, 2010. — 20 с.
СА 03-002—05. Системы мониторинга агрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования. — М.: Химическая техника, 2005. — 42 с.
СТО 03-007—11. Мониторинг оборудования опасных производств. Стационарные поршневые компрессорные установки опасных производств: эксплуатационные нормы. — М.: Химическая техника, 2011. — 18 с.
ГОСТ Р 53563—2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. — М.: Стандартинформ, 2010. — 8 с.
Костюков В.Н., Науменко А.П. Нормативно-методическое обеспечение диагностики и мониторинга поршневых компрессоров // Безопасность труда в промышленности. - 2013. - №5. - С.66-70
Для адекватной оценки технического состояния подшипниковых узлов колесно-моторных блоков требуется исследовать факторы, влияющие на уровень вибрации.
Для исследования влияния факторов разработана математическая модель, связывающая уровень вибросигнала подшипника качения с линейными размерами дефекта и частотой вращения вала, которая показывает, что амплитуда вибрации пропорциональна частоте вращения, линейному размеру дефекта и нагрузке, действующей на подшипник.
Построены графические зависимости, отражающие зависимость уровня вибрации от величины дефекта.
Таким образом, при создании систем диагностики и мониторинга технического состояния подшипниковых узлов электропоезда для повышения достоверности диагностирования важно учитывать влияние величины частоты вращения и характер проявления дефекта на различных скоростях.
Литература:
Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов за 2008 г. / ОАО «РЖД». Управление пригородных пассажирских перевозок. М., 2009. 40 с.
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства / В. Н. Костюков. М.: Машиностроение, 2002. 224 с.
Костюков В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: Учебное пособие / В.Н. Костюков, А.П. Науменко / Омский гос. техн. ун-т. Омск, 2011. 360 с.
Спришевский А.И. Подшипники качения / А.И. Спришевский. М.: Машиностроение, 1968. 632 с.
Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы / Г.Б. Двайт. М.: Наука, 1973. 228 с.
Теоретическая механика: Учебное пособие / В.Н. Тарасов, И.В. Бояркина и др. М.: ТрансЛит, 2012. 560 с.
Костюков В.Н., Зайцев А.В., Цурпаль А.Е., Басакин В.В. Исследование влияния наличия дефекта в подшипнике качения электропоезда на величину вибропараметров // Повышение тягово-энергетической эффективности и надежности электроподвижного состава: межвуз. темат. сб. науч. тр. – Омск: ОмГУПС, 2013. - С.50-53
Научно-производственный центр «Динамика» предлагает принципиально новый уровень экологически чистой ресурсосберегающей и безопасной эксплуатации оборудования и процессов на основе компьютерного мониторинга состояния в реальном времени.
Основой технологии является система компьютерного мониторинга технического состояния оборудования КОМПАКС® - собственная разработка Центра, специалисты которого воплотили 40-летний опыт создания и внедрения вибродиагностических систем и последние достижения мировой научно-технической мысли в уникальном запатентованном продукте, по комплексу характеристик не имеющем аналогов в мире.
Костюков В.Н., Костюков Ан.В. Экологически чистые системы и технологии безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования на основе компьютерного мониторинга состояния в реальном времени // NB. Особое внимание. - 2013. - №5. - С.28-29
Наличие в распоряжении производственных и обслуживающих предприятий большого числа различных средств диагностирования и контроля не является гарантией качественного проведения работ по оценке состояния оборудования. Эти средства, как правило, не унифицированы, в них отсутствует единая база контролируемых параметров и результатов контроля, не выдерживаются заявленные метрологические характеристики, зачастую производители средств не предоставляют сервисной поддержки.
В результате примерно лишь треть имеющихся в арсенале предприятий технических средств контроля реально эксплуатируется. Однако существует еще одна проблема: для того, чтобы результаты диагностирования и контроля получили практическое значение, они в любой момент должны быть доступны всем уровням иерархии управления.
Для определения состояния уровня техники в данной технической области был проанализирован ряд систем и устройств.
Изученные аналоги имеют главный общий недостаток - узкие функциональные возможности, которые не позволяют обеспечить полноту диагностирования оборудования электропоездов и приводят к существенному влиянию человеческого фактора на результаты оценки технического состояния.
Решение обозначенных проблем достигается путем мониторинга технического состояния и создания автоматизированных систем управления.
Литература:
Основные направления развития интеллектуального железнодорожного транспорта / B.А. Гапанович, И.Н. Розенберг // Железнодорожный транспорт. - 2011. - №4. - С. 5-11.
Непрерывный мониторинг состояния моторвагонного подвижного состава / C. В. Сизов, В.П. Аристов, В.Н. Костюков, A.В. Костюков // Железнодорожный транспорт. - 2008. - №6. - С. 41-42.
Пат. 61235. Рос. Федерация, МПК В 61 L 25/00, В 60 R 27/00. Система мониторинга на железнодорожном транспорте / Звягин С.С., Грачев К.А., Голотюк С.А.; заявитель и патентообладатель Закрытое Акционерное Общество Научно-производственное объединение «Транспортная Механика» (RU). - № 2006139504/22; заявл. 09.11.2006; опубл. 27.02.2007, Бюл. №6 Изобретения. Полезные модели.
Костюков, В.Н. Мониторинг безопасности производства. - М.: Машиностроение. 2002. - 224 с.
Ремонт оборудования по техническому состоянию на основе технологии АСУ БЭР™ КОМПАКС® / В. Н. Костюков, А. В. Костюков // Автоматизация в промышленности. - 2012. - №9. - С. 12-17.
Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Казарин Д.В., Щелканов А.В. Автоматизированная система управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией и ремонтом оборудования подвижного состава пригородного пассажирского комплекса // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. - 2013. - №1. - С.62-66
Подшипники скольжения являются одними из наиболее критичных узлов. Выход данного узла из строя сопровождается локальным перегревом, наклепом баббита на вал, задиром шейки вала и заклиниванием последнего. Ремонт таких узлов достаточно трудоемкий и требует больших временных затрат. Чтобы избежать дорогостоящих и продолжительных ремонтов, необходимо контролировать качество данного узла, как в процессе эксплуатации, так и в процессе ремонта и обслуживания.
Диагностирование данного узла в процессе эксплуатации методами вибродиагностики может осуществляться, например, с помощью стационарной системы КОМПАКС®, либо переносной системы Compacs®-micro™.
В процессе ремонта и обслуживания обычно проверяют геометрические параметры узла, такие как овальность, зазоры и т.д. Однако геометрия деталей узла не может являться полноценным критерием оценки качества, поскольку не позволяет обнаруживать скрытые дефекты. Одними из самых «опасных» деталей являются вкладыши подшипников скольжения. Наиболее распространенные - двухслойные вкладыши, которые состоят из жесткого прочного корпуса и антифрикционной заливки.
Статистика показывает, что чаще всего среди дефектов вкладышей встречается расслоение (отставание слоя заливки от корпуса) и несплошности (воздушные пузырьки, шлаковые включения). Опасность данных дефектов заключается в том, что дефектный вкладыш может выйти из строя неожиданно и при этом разрушение узла произойдет очень быстро. Для выявления данных дефектов была создана стендовая система ультразвукового контроля качества вкладышей подшипников скольжения КОМПАКС®-УЗД.
Литература:
Костюков В.Н. Системы комплексного мониторинга состояния оборудования в реальном времени // В мире неразрушающего контроля. 2008. № 4. С. 42-50.
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение. 2002. 224 с.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Костюков А.В. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР™ КОМПАКС®) / Под ред. В.Н. Костюкова. М.: Машиностроение, 1999. 163 с.
Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Щелканов А.В. Стендовая система ультразвукового контроля вкладышей подшипников скольжения КОМПАКС-УЗД // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2013. - №1. - С.26-28.
Более 20 лет НПЦ «Динамика» разрабатывает и внедряет технологию безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования АСУ БЭР™ КОМПАКС®, основанную на комплексных системах мониторинга технического состояния оборудования КОМПАКС®, обладающих автоматической экспертной системой поддержки принятия решений.
Системы КОМПАКС® осуществляют мониторинг оборудования в реальном времени, автоматически ставят диагноз контролируемого объекта и проверяют исполнение выданного предписания без участия специалистов-диагностов. Таким образом, влияние человеческого фактора сводится лишь к нерасторопности персонала либо к отсутствию запчастей.
Внедрение автоматизированной системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования АСУ БЭР™ КОМПАКС® гарантирует предприятиям экологически чистую технологию экономически эффективной безопасности, которая обеспечивает исключение аварий, рост межремонтных пробегов, эксплуатацию и ремонт оборудования технологических комплексов по фактическому техническому состоянию в реальном времени.
Литература:
Костюков В.Н., Hayменко А.П., Костюков A.B. И др. Стандарты в области технического состояния оборудования опасных производств // Безопасность труда в промышленности. 2012. № 7. С. 30-36.
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение, 2002. 224 с.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Костюков А.В. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР™ КОМПАКС®) / Под ред. В.Н. Костюкова. М.: Машиностроение, 1999. 163 с.
Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: Учеб. пос. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. 360 с.
ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. М.: Стандартинформ, 2010. 8 с.
Костюков В.Н., Костюков Ан.В., Синицын А.А. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией на основе мониторинга состояния оборудования в реальном времени // Проблемы эксплуатации оборудования и пути повышения надежности технологических установок риформинга, гидроочистки и гидрокрекинга: матер. совещ. - М.: ООО "НТЦ при Совете главных механиков", 2013. - С.79-85.
Целью оснащения оборудования опасных производственных объектов системой комплексного мониторинга является обеспечение безопасной ресурсосберегающей эксплуатации оборудования путем заблаговременной выработки управляющих воздействий, которые должны обеспечить необходимый запас устойчивости технологической системы, качество ее функционирования, создать необходимый запас ее техногенной, экологической и экономической безопасности. Такие свойства системы комплексного мониторинга делают их производственными исполнительными системами реального времени - MES-системами.
Периодичность получения информации о техническом состоянии оборудования опасных производственных объектов определяется скоростью развития в нем неисправностей и для обеспечения наблюдаемости состояния должна быть в несколько раз меньше продолжительности развития неисправности в объекте мониторинга до предельного состояния.
Категория оборудования при выборе объектов мониторинга устанавливается на основе анализа матрицы риска. Критичность оборудования определяется ответственностью технологической позиции, на которой оно эксплуатируется, а также вероятностью отказа в процессе эксплуатации и степенью техногенной опасности, характеризующимися высокими потенциальными скоростями износа.
Костюков В.Н., Костюков А.В., Махутов Н.А. Мониторинг состояния и рисков эксплуатации оборудования в реальном времени – основа промышленной безопасности // Федеральный справочник. – 2012. Вып. 26. – С. 321-326
В статье рассмотрена система комплексного мониторинга состояния оборудования КОМПАКС® на примере установки замедленного коксования 21- 10/ЗМ Омского НПЗ.
Оснащение машинного оборудования стационарной системой КОМПАКС® позволило устранить аварии и исключить так называемые «внезапные» отказы. «Внезапность» возникает там, где нет наблюдаемости процесса зарождения и развития неисправности, роста ее до критического уровня и далее до возникновения аварийной ситуации.
Использование системы КОМПАКС® на коксовой камере в реальных производственных условиях позволило впервые произвести анализ ее работы и установить участки регламента, на которых возникают экстремальные ситуации. Автоматически система указывает на наихудшую зону, фиксирует не только температуру, но скорости их роста и градиенты, выдает сообщение экспертной системы по данной зоне о «недопустимой скорости изменения и разности температур» возникшей при охлаждении кокса.
Все данные о техническом состоянии оборудования, диагностируемом системами КОМПАКС®, через диагностическую сеть Compacs-Net® передаются на рабочие места руководителям служб и подразделений, отвечающих за вопросы безопасности и эксплуатации оборудования установок. Нет необходимости идти на установку: по сети Compacs-Net® пользователи получают полную картину работоспособности оборудования как машинного, так и технологического. Это позволяет не только видеть состояние установки в целом, но и оперативно контролировать действия персонала по выполнению предписаний системы, а также контролировать правильность ведения техпроцесса.
Костюков В.Н., Костюков А.В. Система комплексного мониторинга состояния оборудования опасных производств – пути и технологии реализации // Проблемы устойчивости функционирования стран и регионов в условиях кризисов и катастроф современной цивилизации: матер. XVII междунар. науч.-практ. конф. – М.: ФГБУ ВНИИ ГО ЧС (ФЦ), 2012. – С. 167-174
Обеспечение безопасной и безаварийной эксплуатации технологического оборудования опасных производств, существенным образом влияющее на технико-экономические показатели производства и возникновение техногенных инцидентов, неразрывно связано с контролем технического состояния оборудования в режиме реального времени.
Сегодня на большинстве предприятий контроль эффективности работы ремонтной службы в целом и её подразделений осуществляется, с одной стороны, посредством проверки соответствия расходов по номенклатуре и стоимости статьям утверждённого бюджета, а с другой - по количеству аварий и инцидентов, вызванных пропуском отказов оборудования и обусловивших ситуационные потери оборудования или простой производства.
Однако на ведущих предприятиях отрасли уже перешли к наблюдению взаимодействия элементов производственной системы путём внедрения системы мониторинга в реальном времени КОМПАКС®. Это позволяет влиять на факторы достижения результата, в чём, собственно, и заключается суть управляющей подсистемы организации. Благодаря мониторингу состояния оборудования появляется возможность объективной идентификации не только качества работы основного и вспомогательного персонала, но и количества выполненных работ. В связи с этим в целях сбережения ресурсов и сокращения издержек производственного комплекса появляется возможность выделения из состава комплекса обслуживающего и ремонтного персонала с переводом его функционирования в отдельные структурные подразделения. В качестве связки для интеграции этих подразделений в общую производственную систему выступает объективная и своевременная информация о состоянии оборудования в процессе эксплуатации.
Литература:
Костюков В.Н., Костюков А.В. Повышение операционной эффективности НПЗ на основе мониторинга состояния оборудования // OiL&Gas J. Russia, январь-февраль 2009. - С. 57-64.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Науменко А.П. и др. Комплексный мониторинг состояния оборудования опасных производств нефтегазохимического комплекса // Химическая техника. - 2008. - № 9. - С. 30-35.
Стандарт ассоциации «Ростехэкспертиза», Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков и НПС РИСКОМ «Системы мониторинга агрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования» (СА 03-002-04). Серия 03. М.: Компрессорная и химическая техника, 2005.
Стандарт ассоциации «Ростехэкспертиза», Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков и НПС РИСКОМ «Центробежные насосы, компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации» (СА 03-001-05). Серия 03. М.: Компрессорная и химическая техника, 2005.
Костюков В.Н., Костюков А.В., Гаврин С.В., Козлов А.А., Яцюк Н.В. Развитие систем диагностики оборудования // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. – 2012. – №8. – С. 43-46
Решением проблем, связанных с безопасной эксплуатацией оборудования опасных производственных объектов, является обеспечение наблюдаемости технического состояния этих объектов, существенным образом влияющих на технико-экономические показатели производства и возникновение техногенных инцидентов. Наблюдаемость технического состояния производственного комплекса обеспечивается с помощью мониторинга входящих в него объектов мониторинга с целью определения их текущего технического состояния и предсказания момента их перехода в предельное состояние [1-4]. Результат мониторинга представляет совокупность диагнозов объектов мониторинга, составляющих производственный комплекс, получаемых на неразрывно примыкающих друг к другу интервалах времени, в течение которых состояние объектов мониторинга существенно не изменяется.
Наблюдаемость процесса деградации оборудования позволяет исключить аварийные ремонты и выполнять все ремонты агрегатов по фактическому техническому состоянию в плановом порядке, что обеспечивает 100%-ное исключение аварийных ситуаций. Под ресурсосбережением необходимо понимать не только снижение расхода материальных ресурсов, но и снижение трудовых затрат и финансовых ресурсов предприятия на эксплуатацию, устранение последствий аварий, поломок оборудования, а также убытков от простоя производства. Реальное увеличение межремонтного периода эксплуатации технологических установок до 2...5 лет (чего в настоящее время требуют все компании от своих заводов) невозможно без внедрения систем мониторинга – базового элемента безопасной ресурсосберегающей эксплуатации нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, обеспечивающей наблюдаемость динамического и важнейшего статического оборудования основных технологических установок на единой программно-аппаратной платформе с передачей результатов мониторинга в единую диагностическую сеть предприятия.
Выбор и обоснование номенклатуры объектов, мониторинг которых необходимо осуществлять, производится путем анализа технологической схемы производства с учетом их влияния на технологический процесс и техногенную опасность производства с помощью специальной методики. В результате определяются категории опасности объектов [4]. Конечным итогом анализа производства является разработка программы оснащения предприятия системами мониторинга и перехода на эксплуатацию оборудования по фактическому техническому состоянию [3]. Анализ надежности технологических установок современных нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств показывает, что более трех четвертей отказов оборудования составляют отказы машинных агрегатов, высокая концентрация которых на установках нередко служит причиной аварий и производственных неполадок, простоев технологических установок и производств [1, 2, 5].
Литература:
Костюков В.Н., Науменко А.П., Костюков Ан.В., Бойченко С.Н., Костюков Ал.В. Стандарты в области технического состояния оборудования опасных производств // Безопасность труда в промышленности. 2012. №7.
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение, 2002.
ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. М.: СТАНДАРТИНФОРМ. 2010.
ГОСТ Р 53564-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. М.: СТАНДАРТИНФОРМ. 2010.
Костюков А.В., Костюков В.Н. Повышение операционной эффективности предприятий на основе мониторинга в реальном времени. М.: Машиностроение, 2009.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Костюков А.В. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР™ КОМПАКС®) / Под ред. В.Н. Костюкова. М.: Машиностроение, 1999.
Костюков В.Н., Науменко А.П., Костюков Ал.В., Костюков Ан.В., Бойченко С.Н., Белявский О.Г., Самков С.Ф. Опыт внедрения и эксплуатации систем мониторинга технического состояния оборудования потенциально опасных производств // Химическая техника. – 2012. – №12. – С.24-28
Публикации 
