В статье исследованы свойства оценки класса систем мониторинга объектов производственно-транспортного комплекса, показана необходимость тщательного учета взаимосвязи факторов классификации между собой для правильного определения объектов энергетики, на которых могут быть использованы конкретные системы диагностики и мониторинга (СДМ).
Предложены уточнения критериев классификации для объектов технического регулирования (ОТР), опасных производственных объектов (ОПО), критически важных объектов (КВО) и стратегически важных объектов (СВО).
Показано существенное влияние ошибки статического распознавания технического состояния оборудования первого рода на динамическую ошибку распознавания первого рода, которое растет обратно пропорционально уменьшению отношения критических значений диагностических признаков, соответствующих техническим состояниям «Недопустимо» и «Требует принятия мер».
Показано, что внедрение СДМ целесообразно даже при большом риске пропуска отказа, так при риске пропуска опасного состояния не более 30%, увеличение времени безаварийной работы ОПО составляет не менее 2 раз.
Литература:
Махутов, Н.А. Техногенная безопасность: диагностика и мониторинг потенциально опасного оборудования и рисков его эксплуатации / Н.А. Махутов, М.М. Гаденин // Федеральный справочник. - М.: НП «Центр стратегического партнерства», 2012. - 496 с. - Т. 26. - С. 307-314.
Костюков, В.Н. Мониторинг состояния и рисков эксплуатации оборудования в реальном времени - основа промышленной безопасности / В.Н. Костюков, Н.А. Махутов, А.В. Костюков // Федеральный справочник. - М.: НП «Центр стратегического партнерства», 2012. - Т. 26. - С. 321-326.
Костюков, В.Н. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР™ КОМПАКС®) / В.Н. Костюков, С.Н. Бойченко, А.В. Костюков - М.: Машиностроение, 1999. - 163 с.
Костюков, В.Н. Мониторинг безопасности производства / В.Н. Костюков - М.: Машиностроение, 2002. - 224 с.
Костюков, В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учебн. пособие / В.Н. Костюков, А.П. Науменко - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.
Костюков, А.В. Повышение операционной эффективности предприятий на основе мониторинга в реальном времени / А.В. Костюков, В.Н. Костюков - М.: Машиностроение, 2009. - 192 с.
Костюков, В.Н. Повышение эффективности производства на основе внедрения автоматических систем диагностики и мониторинга состояния машин КОМПАКС® / В.Н. Костюков, Ал.В. Костюков, Ан.В. Костюков // Химическая техника. - 2002. - № 2. - С. 16-22.
ГОСТ Р ИСО 10816-1-97. Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях. Общие требования.
ГОСТ Р ИСО 10816-3-99. Вибрация. Оценка состояния машин по результатам измерений вибрации на не вращающихся частях. Ч.3. Промышленные машины номинальной мощностью более 15 кВт и номинальной скоростью от 120 до 15000 мин-1.
ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. - М.: Стандартинформ, 2010. - 8 с.
ГОСТ Р 53564-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. - М.: Стандартинформ, 2010. - 20 с.
ГОСТ Р 53565-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. - М.: Стандартинформ, 2010. - 8 с.
СА 03-002-05. Системы мониторинга агрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования /Ассоциация «Ростехэкспертиза», ассоциация нефтехимиков и нефтепереработчиков и НПС РИСКОМ. - М.: Химическая техника, 2005. - 42 с.
СА 03-001-05. Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации / Ассоциация «Ростехэкспертиза», ассоциация нефтехимиков и нефтепереработчиков и НПС РИСКОМ - М.: Химическая техника, 2005. - 24 с.
СТО-03-002-08. Мониторинг оборудования опасных производств. Порядок организации / НПС РИСКОМ. – М., 2008. - С. 25-63.
СТО 03-003-08. Мониторинг опасных производств. Термины и определения / НПС РИСКОМ. - М., 2008. - С. 5-24.
Костюков, В.Н. Комплексный мониторинг технологических объектов опасных производств. / В.Н. Костюков [и др.] // Контроль и диагностика. - 2008. - № 12. - С. 8-18.
Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций / под ред. А.А. Свешникова. - М.: Наука, 1970. - 656 с.
Загоруйко, Н.Г. Методы распознавания и их применение / Н.Г. Загоруйко - М.: Советское радио, 1972. - 206 с.
Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Науменко А.П., Костюков Ан.В., Костюков Ал.В. Оценка рисков мониторинга технического состояния оборудования ТЭК // Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций: сб. докл. VIII Междунар. науч.-техн. конф. - М.: ОАО «ВТИ», 2013. - С.225-235.
«НПЦ Динамика» выпускает системы вибродиагностики и мониторинга для предупреждения аварий и контроля состояния КОМПАКС®, которые применяются в нефтеперерабатывающей, нефтегазодобывающей, энергетической промышленности и различных отраслях машиностроения.
Системы предназначены для измерения параметров вибрации, частоты вращения, постоянного и переменного тока, температуры, уровня, давления, но главной из всех величин является вибрация.
При настройке каналов вибрации стоит задача определения коэффициентов в диапазоне частот и амплитуд. Это можно выполнять вручную путем подключения на канал датчика, установленного на поверочную виброустановку, и расчета коэффициентов отдельно для каждого канала.
Главной идеей автоматизации процесса является замена поверочной виброустановки в ходе настройки на управляемый генератор сигналов, выход которого подключается к измерительным каналам вместо датчика вибрации.
Генератор сигналов входит в состав стенда испытаний, который представляет собой многофункциональный программно-аппаратный комплекс, принцип действия которого основан на воспроизведении различных тестовых сигналов и регистрации показаний систем.
Использование поверочной виброустановки необходимо только, чтобы откалибровать стенд, а сам процесс настройки систем происходит автоматически, без участия эталона.
Литература:
Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение, 2002. - 224 с.
Бирюков С.В., Чередов А.И. Метрология: Тексты лекций, 2010. - 190 с.
Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Бойченко С.Н, Павленков Д.В. Автоматическая настройка каналов систем вибродиагностики по параметрам вибрации // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 352-356.
Техническое состояние подшипниковых узлов, входящих в состав КМБ (подшипники ТЭД и редуктора, буксовые подшипники) напрямую влияет на его ресурс.
Основной способ контроля технического состояния указанных узлов осуществляется при помощи виброакустической диагностики. При таком способе на определенной частоте вращения вала измеряют вибрацию, сравнивают полученные значения диагностических признаков с соответствующими критическими величинами, и на основании полученного результата ставят диагноз о наличии либо отсутствии дефекта.
Недостатком данного метода диагностики является нестабильное проявление зарождающихся дефектов в сигналах вибрации на низких частотах вращения (180-210 об/мин).
Для адекватной оценки технического состояния подшипников необходимо учитывать влияние величины частоты вращения и характер проявления дефекта на различных скоростях.
Разработана и подтверждена опытными данными математическая модель, связывающая уровень вибросигнала подшипника качения с линейными размерами дефекта и частотой вращения вала, которая показывает, что амплитуда вибрации пропорциональна частоте вращения и размеру дефекта.
Литература:
Технический анализ порч, неисправностей и непланового ремонта электропоездов за 2008 г. / ОАО «РЖД». Управление пригородных пассажирских перевозок. М., 2009, 40с.
Костюков, В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие / В.Н. Костюков, А.П. Науменко. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.
Костюков, В.Н., Зайцев А.В., Басакин В.В. Исследование вибрации подшипниковых узлов подвижного состава при изменении часты вращения / Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: Материалы всероссийской научно-технической конференции с международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 454 с.
Костюков, В.Н. Использование методов виброакустической диагностики для оценки технического состояния шестеренных насосов: дис... канд. техн. наук: 05.02.02 / В. Н. Костюков. Челябинск: ЧПИ, 1984. 307 с.: ил.
Костюков В.Н., Зайцев А.В., Тетерин А.О. Исследование ошибки диагностирования технического состояния колесно-моторного блока // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 132-136.
В вибродиагностике при мониторинге оборудования для анализа его состояния используются тренды. Тренд – это изменение вибропараметра во времени.
Для оценки вибрационного состояния оборудования опасных производств согласно ГОСТ Р 53563-2009 установлены два критерия: по абсолютным параметрам (виброускорение, виброскорость и виброперемещение) и по скорости роста их изменения за один час. Техническое состояние оборудования оценивают по любому из параметров, достигшему наихудшего значения.
Вибрация, измеренная датчиком на корпусе диагностируемого оборудования, имеет сложную форму, состоящую из полезной и шумовой составляющих. При нестационарной работе оборудования в вибрационном сигнале преобладает шумовая составляющая, что способствует увеличению значений вибропараметров и, тем самым, непреднамеренному превышению пороговых значений.
В результате возникает задача применения обработки трендов с целью минимизации влияния шумовой составляющей на оценку изменения тренда.
Для анализа влияния методов сглаживания в статье рассмотрен тренд виброперемещения переднего подшипника двигателя вентилятора, имеющего периодический характер работы.
Литература:
Костюков, В.Н. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие / В.Н. Костюков, А.П. Науменко. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.: ил.
ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации / НПЦ «Динамика», Ростехэкспертиза, НПС Риском, АНО НИЦ КД. - Введ. 01.01.2011. - М.: «Стандартинформ», 2010. - 5 с.
Маклюков, М.И. Инженерный синтез активных RC-фильтров низких и инфранизких частот / М.И. Маклюков. - М.: «Энергия», 1971. - 184 с.: ил.
Рабинер, Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд; пер. с англ. Ю.Н. Александров. - М.: Мир, 1978. - 848 с.
Костюков А.В., Бойченко С.Н., Кондратенко Е.В. Влияние методов сглаживания на запаздывание трендов // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 122-126.
Отличительной особенностью разработанного НПЦ «Динамика» измерительного модуля 3541 является возможность непрерывной и равномерной (без пропусков данных) регистрации сигналов.
В статье в качестве примера показан результат работы модуля - выборка сигнала вибрации тягового электродвигателя электропоезда длительностью 250 секунд и частотой дискретизации 65 кГц, построенная в виде спектрограммы.
На спектрограмме выделяются два пика резонансной зоны датчика вибрации, использованного для получения данного сигнала. Кроме того, выделяются пики, частота и уровень которых не зависят не только от скорости движения электропоезда (оборотной частоты), но и от наличия возмущающего воздействия на датчик (присутствуют, даже тогда, когда электропоезд не движется).
Гармонические составляющие спектра сигнала вибрации, частота которых изменяется пропорционально скорости движения электропоезда, сосредоточены, в основном, в диапазоне от 0 до 10 кГц в диапазоне скоростей от 0 до 120 км/час. На представленной форме визуализации данных отчетливо видны области, в которых электропоезд осуществлял разгон, а также двигался на выбеге.
Система, созданная на базе модуля 3541, позволяет проводить в реальном времени виброакустическую и акустико-эмиссионную диагностику оборудования, в том числе работающего в нестационарных режимах.
Литература:
Костюков, В.Н. Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (АСУ БЭР™ КОМПАКС®) [Текст] / В.Н. Костюков, С.Н. Бойченко, А.В. Костюков. М: Машиностроение. 1999. 163 с.
Костюков, В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение. 2002. 224 с.
Костюков Ал.В., Зайцев А.В., Мельк В.В., Щелканов А.В., Цурпаль А.Е. Система измерения широкополосных виброакустических процессов // Приборы и методы измерений, контроля качества и диагностики в промышленности и на транспорте: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 26-30.
Как показали исследования, существующие методики диагностирования пневматической системы электропоезда обладают невысокой достоверностью, полнотой и глубиной диагностирования [1-3].
Для выявления диагностических признаков, характеризующих различные виды неисправностей и степени их развития, необходимо собрать большое количество экспериментальных данных по каждому виду неисправностей. Проделать на практике данную работу за разумный промежуток времени не представляется возможным. Отсюда вытекает задача моделирования газодинамических процессов в пневматической системе электросекции с различными видами неисправностей.
В результате анализа возможных методов было принято решение моделировать газодинамические процессы в пневматической системе электросекции комбинированным методом, т.е. часть узлов пневматической системы будут описаны аналитически, часть – алгоритмически. Моделирование системы в целом будет осуществляться численным методом конечных разностей.
Полученная модель достаточно точно описывает газодинамические процессы в пневматической системе электросекции и, после доработки в части учета трубопроводов, может быть применена для моделирования различных видов неисправностей в пневматической системе.
Литература:
А.В. Костюков, Д.В. Казарин, А.В. Щелканов. Методика диагностирования электропневматической системы электропоездов. Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов. Материалы всероссийской научно-технической конференции с международным участием, ОмГУПС, 2012, с. 121.
А.В. Щелканов, Ал.В. Костюков. Методика диагностирования технического состояния автотормозной системы электросекции мотор-вагонного подвижного состава. Наука, образование, бизнес: Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Омск ИРСиД 2013, с. 210.
A. Kostyukov, D. Kazarin, A. Shchelkanov. Technical condition evaluation of the electric multiply unit pneutronic system equipment. The Tenth international conference on condition monitoring and machinery failure prevention technologies CM2013/MFPT2013, 2013.
J.J. Monaghan. Аn introduction to SPH. Computer Physics Communications, voi. 48, pp. 88-96, 1988.
Самарский А.А., Николаев E.C. Методы решения сеточных уравнений. - М.: Наука, 1978.
Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: Учебное пособие. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика. - 3-е изд., перераб. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1986.
Закс Л. Статистическое оценивание. - М.: Статистика, 1976.
Костюков В.Н., Щелканов А.В. Модель пневматической системы электропоезда // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С. 67-75.
Наиболее значимым узлом электропоезда, от надежной работы которого зависит безопасность движения на железнодорожном транспорте, является колесно-моторный блок (КМБ).
Целью данной работы является повышение достоверности диагностирования узлов колесно-моторных блоков.
Для обеспечения максимально достоверного диагностирования средства технического диагностирования должны обеспечивать:
постановку однозначного диагноза о состоянии диагностируемых узлов;
исключение возможности оператору-диагносту самостоятельно принимать решение о техническом состоянии КМБ;
автоматический разгон тягового электродвигателя с поддержанием заданной частоты вращения;
автоматическое последовательно задаваемое регулируемое вращение колесной пары в прямом и обратном направлениях;
одновременное измерение вибрации на всех диагностируемых узлах;
возможность прослушивания сигнала вибрации с выбранного диагностируемого узла.
Более полно отвечающей предъявленным требованиям является система виброакустической диагностики КОМПАКС®-ЭКСПРЕСС, предназначенная для оценки технического состояния КМБ моторвагонного подвижного состава в процессе испытаний. Система измеряет параметры вибрации, формирует экспертные сообщения и отображает их на экране монитора, обеспечивает автоматический разгон тягового электродвигателя с поддержанием заданной частоты вращения колесной пары. Результаты испытаний формируются в виде актов технического состояния по каждому КМБ и вагону в целом.
Литература:
Сизов С.В., Аристов В.П. (ОАО «РЖД»), Костюков В.Н. (ОмГУПС), Костюков Ал.В. (НПЦ «Динамика»). Безопасная ресурсосберегающая эксплуатация МВПС на основе мониторинга в реальном времени. М: Наука и транспорт, 2008. С. 8-13.
Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учеб. пособие / Костюков В.Н., Науменко А.П. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. - 360 с.: ил.
Биргер И.А. Техническая диагностика. - М.: «Машиностроение». - 240 с., ил. - (Надежность и качество)..
Костюков В.Н., Зайцев А.В., Басакин В.В. Исследование вибрации подшипниковых узлов подвижного состава при изменении частоты вращения. Эксплуатационная надежность локомотивного парка и повышение эффективности тяги поездов: матер. всероссийской науч.-техн. конф. с международным участием / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. С. 92- 97.
Зайцев А.В. Совершенствование технологии диагностирования колесно-моторных блоков электропоездов // Технологическое обеспечение ремонта и повышение динамических качеств железнодорожного подвижного состава: матер. II всероссийской науч.-техн. конф. с междунар. участием. - Омск: ОмГУПС, 2013. - С.60-67.
Известно, что отсутствие объективного контроля качества изготовления и ремонта оборудования на стадиях производства и обслуживания, а также отсутствие наблюдаемости за реальными процессами деградации технического состояния в эксплуатации не позволяют оперативно принимать обоснованные экономически и технически эффективные меры по поддержанию высокого уровня надежности техники.
Решение проблем обеспечения достоверности результатов диагноза и гарантированной доставки их до исполнителей и руководителей различного уровня ответственности достигается путем автоматического мониторинга технического состояния и создания автоматизированных систем управления.
Опыт НПЦ «Динамика» в области мониторинга и диагностики ответственного оборудования различных отраслей промышленности и железнодорожного транспорта позволил создать инновационную технологию управления техническим состоянием оборудования подвижного состава на основе мониторинга в реальном времени - автоматизированную систему управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатации и ремонта оборудования АСУ БЭР™.
Целью развития АСУ БЭР™ на железнодорожном транспорте является повышение безопасности и бесперебойности функционирования транспортного комплекса путем эффективного управления состоянием оборудования подвижного состава и объектов инфраструктуры на основе непрерывного автоматического мониторинга в реальном времени.
Костюков В.Н., Костюков Ал.В., Казарин Д.В., Щелканов А.В. Ресурсосберегающая эксплуатация и ремонт оборудования моторвагонного подвижного состава // Евразия Вести. - 2013. - Август. - С.20.
Научно-производственный центр «Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация» (НПЦ «Динамика») был основан 11 июня 1991 г. в городе Омске Владимиром Николаевичем Костюковым.
Решающим моментом для этого послужило успешное внедрение на установках диасфальтизации 36/1-3 и атмосферно-вакуумной трубчатки АВТ-10 Омского нефтеперерабатывающего завода первых систем компьютерного мониторинга насосного оборудования, разработанных специалистами Центра.
Через 2 года на заводе работало уже 6 систем, защищающих от аварий 138 агрегатов шести важнейших технологических установок, и действовала диагностическая сеть Compacs-Net® с речевым оповещением персонала.
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. В том же году были разработаны и утверждены руководящие документы по вибрационной безопасности машинного оборудования.
На сегодняшний день внедрено более 500 систем в 12 отраслях промышленности России и зарубежных стран: нефтехимической, нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, металлургической, железнодорожном транспорте, коммунальном хозяйстве и т. д.
Костюков В.Н. Научно-производственный центр «Динамика» // Успех как стиль жизни. - 2013. - Сентябрь. - С. 38-39
В статье представлена краткая биография академика Российской Инженерной Академии, академика Международной Академии Общественных Наук, лауреата премии Правительства РФ, профессора, д.т.н. Костюкова В.Н.
В.Н. Костюковым разработана теория мониторинга состояния машин и оборудования производственных комплексов, опирающаяся на сформулированное и обоснованное научное положение о том, что наблюдаемость состояния агрегатов и производственных комплексов в целом может быть обеспечена измерением диагностических сигналов (вибропараметров) и скоростей их изменения, которые адекватно отражают, с точностью до масштаба, обобщенные погрешности агрегатов и скорости их роста, остаточный ресурс, скорость его потери и безопасность производственного комплекса в целом.
На протяжении 40 лет выполнены фундаментальные экспериментально-теоретические исследования связи характеристик виброакустических сигналов с процессами зарождения, развития неисправностей и деградации состояния оборудования в условиях серийного, опытного производства и в эксплуатации на реальных производственных объектах.
Созданы методические основы технологии мониторинга, разработаны принципы синтеза и основы проектирования адаптивных систем диагностики и мониторинга, инвариантных к типам, конструкции агрегатов и конфигурациям производственных комплексов.
Разработан принципиально новый класс систем: автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающей эксплуатацией агрегатов производственных комплексов в реальном времени (АСУ БЭР™) и технология их применения, неоднократно одобренные Министерством энергетики и Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору и рекомендованные к широкому внедрению.
Костюков В.Н. Цель - обеспечение надежности работы оборудования // Деловая слава России: межотраслевой альм. 2013. - №3 (41). - C.60-61 (http://www.slaviza.ru/944-cel-obespechenie-nadezhnosti-raboty-oborudovaniya.html)
Русский
English 
Публикации 
