Необнаруженные сбои в оборудовании могут привести к скрытым проблемам. «Неисправность» не обязательно должна быть результатом полного отказа части оборудования. Например, проблема может быть определена как дрейф в производительности. В коммерческой недвижимости основными причинами неоптимальной работы могут быть отказы оборудования, но проблемы также могут быть вызваны изменением уставок, графиков или человеческим фактором. Неисправность может рассматриваться как двоичная переменная («ОК» или «сбой») или может иметь числовую «степень».

Например, многие традиционные решения для обнаружения и диагностики неисправностей работают на основе пороговых значений.

С другой стороны, с помощью такой простой логики невозможно выявить одинаково опасные проблемы. Одним из примеров является короткое циклирование оборудования, когда оборудование выключается и запускается в быстрой последовательности. Это может очень негативно сказаться на сроке службы оборудования и напрасно расходовать энергию. Поскольку продолжительность каждого цикла может сильно различаться, простой логики для определения этой проблемы не существует; это требует гораздо более сложного анализа.

Вот видео, в котором рассказывается, как оценивать технологии обнаружения неисправностей:

Назад к FAQ

Comly Wilson 16 января 2019 г. Комментарий

Reliabilityweb Machinery Fault Diagnosis

Эта статья является результатом трехлетнего опыта специалистов по ремонту (КМ) на нефтехимическом заводе, пытающихся объяснить методы внедрения, препятствия, преимущества и недостатки метода акустической эмиссии. Он сравнивает вибрационные и акустические данные, полученные от разных машин, чтобы найти сходства и различия.

Метод внедрения

Для внедрения АЕТ в отрасли были внедрены различные инструменты. Измерительное устройство в этой нефтехимической компании способно записывать звуки и переводить диапазон частот от 15 кГц до 197 кГц в диапазон частот человеческого слуха от 20 Гц до 20 кГц. Это устройство совместимо как со звуковыми, так и с ультразвуковыми датчиками; первый оценивает ультразвук в единицах дБмкВ, а второй оценивает уровень звукового давления в единицах дБ.

Для использования этого устройства точки измерения ультразвука должны быть отмечены на машинах, чтобы свести к минимуму возможные ошибки. Следовательно, данные могут быть получены, сохранены и проанализированы. Впоследствии любое ненормальное свидетельство, такое как увеличение измеренных данных, может привести к тому, что оборудование будет находиться под пристальным наблюдением. Есть некоторые примечания, связанные со сбором данных, которые следует учитывать:

1. Сбор данных должен производиться предпочтительно определенным лицом из-за давления на датчик.
2. Необходимо тщательно соблюдать точки измерения и интервал времени.
3. Настройка усиления в приборе.
4. Эффект шума в шумной обстановке.

Настоятельно рекомендуется анализировать полученные акустические данные и данные вибрации вместе. Это может привести к обнаружению некоторых сходств, а также различий между AET и вибрацией. Аналогичным образом, перед выдачей какого-либо наряда на демонтаж машины после отслеживания неисправности следует собрать данные AET для будущего анализа.

Чтобы сделать акустические данные количественными, необходимо рассчитать некоторые акустические параметры. Эти параметры помогают проверить серьезность дефектов, чтобы можно было предпринять необходимые действия для управления сроком службы неисправной детали. Параметры хорошо используются для обнаружения неисправностей в подшипниках качения, а также для управления их сроком службы.

Существуют различные параметры для оценки акустической волны:

1. RMS: Определяется по формуле:

Где ΔT — время интегрирования, а N — количество дискретных данных в пределах ΔT.

2. Интеграл: Численное интегрирование определенной части сигнала.
3. SNR: Отношение между шумом и общей мощностью сигнала. SNR определяется как
как отношение мощностей между сигналом и фоновым шумом, где A равно
RMS амплитуды.

ОСШ часто выражается в логарифмических единицах дБ из-за широкого
динамического диапазона сигналов.

4. MARSE: Обозначает измеренную площадь под огибающей выпрямленного сигнала,

, что хорошо видно на рисунке 1.

Рисунок 1: Иллюстрация MARSE

который описывает, как распределяется функция плотности вероятности. Эксцесс можно определить по формуле:

Где x — сигнал, μ — среднее значение, а σ — отклонение.

6. Спектр: Один из самых популярных методов анализа с использованием функции преобразования Фурье.

7. SVL: Обозначает уровень звукового напряжения и рассчитывается по формуле:

Где V ₀ , опорное напряжение, считается 1 мкВ.

Недостатки АЭТ

При использовании метода акустической эмиссии пользователи сталкиваются с некоторыми препятствиями.

Это:

1. Влияние шума на записанные звуковые волны.
2. Важность того, как и в каком направлении следует держать датчик.
3. Сложный анализ записанных звуковых волн.
4. Преувеличение проблем.
5. Несоразмерность развития дефекта некоторым параметрам АЭТ.

В начале внедрения АЭТ в диагностике машин, после увеличения SVL, казалось, что в оборудовании существует серьезный дефект. Соответственно несколько электродвигателей (примерно 3-4 мотора) были разобраны с целью проверки и замены подшипников. Хотя уровень ультразвукового звука был очень высоким и казалось, что в подшипниках имеется серьезный дефект, единственная обнаруженная проблема заключалась в ложном бринеллировании. В то время не было необходимости менять подшипники (рис. 2), и он мог эксплуатироваться дольше. Ложный бринеллирование происходит в следующих случаях:

• Машина длительное время хранится на складе, подвергая ее воздействию влажности.

• Машина не эксплуатировалась в течение длительного времени, вызывая наведенную вибрацию

Рис. 2: Эффект ложного бринеллирования на подшипнике своевременное обнаружение неисправностей в машинах. Другие преимущества:

1. Нечувствительность к структурному резонансу;
2. Обнаружение растущих трещин;
3. Небольшое время тестирования;
4. Оценка срока службы деталей.

Как упоминалось ранее, раннее обнаружение неисправностей, особенно в подшипниках качения, является одним из наиболее важных преимуществ метода акустической эмиссии. Это будет обсуждаться далее в этой статье.

Исследование и выводы

Теплообменники с воздушным охлаждением (ACE) – это машины, находящиеся под контролем AET на заводе Zagros Petrochemical Company (ZPC). На рис. 3 показана схема установки этих охладителей.

Рисунок 3: Схема теплообменников с воздушным охлаждением на заводе ZPC

Уровень ультразвукового шума этих электродвигателей регистрируется ежемесячно. Соответственно, эти двигатели делятся на четыре группы в зависимости от уровня звукового напряжения. Они:

Группа 1: SVL <20 DBμV
Группа 2: 20 ГРУППА 3: 30 Группа 4: SVL> 40 DBV

В табл. 1 приведены значения параметров АЭТ 11 исследованных охладителей. Обратите внимание, что SVL восходит вниз.

На рисунках 4 и 5 показаны значения различных параметров в зависимости от изменений SVL. Из этой кривой следует, что по мере увеличения SVL значения Kurt и SNR уменьшаются. Аналогичным образом, увеличение значений SVL приводит к увеличению среднеквадратичных и абсолютных значений интегралов (рис. 5). Обратите внимание, что эти параметры рассчитываются за определенный период времени (10 секунд).

Это явление наблюдалось на нескольких машинах, и были получены такие же результаты.

Износ подшипника состоит из нескольких стадий или фаз:

• Начальная стадия — повышение уровня УЗИ.
• Второй этап — большое увеличение УЗИ.
• Третий этап — очень высокий прирост ультразвука.
• Конечная стадия — постепенное снижение УЗИ.

0005

На рис. 6 динамика уровней ультразвука (SVL) в подшипнике электродвигателя показана в виде гистограммы, на которой вместе с полосами установлена ​​огибающая кривая.

Этот процесс также распространен при анализе вибрации. На Рисунке 7 показана динамика изменения единицы состояния подшипника (BCU) в подшипнике за тот же период времени.

Обратите внимание, что диагностику неисправности нельзя проводить только с помощью AET. На самом деле дефекты необходимо выявлять на ранней стадии с помощью AET, а также контролировать и контролировать их, чтобы максимально отсрочить замену подшипников.

Рисунок 6: Дефект, развивающийся в подшипнике против SVL

Рисунок 7: Дефект у подшипника

Статистические исследования

ZPC включает в себя два отдельных растения метанола. Имеется три комплекта теплообменников с воздушным охлаждением с общим количеством 106 вентиляторов на каждом заводе (рис. 8). Эти вентиляторы приводятся в действие электродвигателями, в которых мощность передается зубчатыми ремнями. Из-за близости к Персидскому заливу ZPC расположен в прибрежной зоне с жарким климатом и высокой влажностью. Таким образом, два основных параметра играют важную роль в работе этих машин: влажность и температура (мин.: 15°C и макс.: 50°C).

Влажность: Процент относительной влажности в этом регионе колеблется от 20 до 95 процентов в течение года. Кроме того, нагнетаемый в башню (Т-1501) пар (рис. 8), который выходит сверху, распределяется вокруг АВС и поступает в электродвигатели за счет существующей тяги в нижней части воздухоохлаждаемого теплообменника.

Температура: Все электродвигатели установлены вертикально под теплообменниками, поэтому приводной конец (DE) подшипника находится слишком близко к оребренным трубкам, подвергающимся воздействию высоких температур.

Ежемесячно регистрируются, сохраняются и анализируются ультразвуковые звуки электродвигателей согласно установленному регламенту. Результаты этих данных анализируются также статистически. На рис. 8 показана компоновка установки и машины, потенциально загрязняющие окружающую среду, которые воздействуют на теплообменники с воздушным охлаждением.

Согласно рисунку 8, градирня на заводе 2 и Т-1501 на обоих заводах являются основным загрязняющим оборудованием. Точно так же направление ветра в этом регионе приводит к тому, что пар на выходе из Т-1501 и влага из градирни движутся к ACE и попадают в них.

Рис. 8: Схема установки

Эти вентиляторы оснащены двумя смазочными форсунками, через которые смазка может впрыскиваться в подшипники. Одна из этих форсунок подвергается воздействию загрязняющих веществ. Эти загрязняющие вещества могут попасть вместе со смазкой в ​​подшипник и вызвать его износ.

Естественно, электродвигатели, расположенные ближе к источнику загрязнения, находятся в худшем состоянии. Таким образом, с помощью компьютеризированной системы управления техническим обслуживанием (CMMS) была собрана некоторая информация об электродвигателях, в том числе:

• Количество процедур повторной смазки (программа A).
• Количество выполненных процедур по замене ремня, выравниванию салазок, регулировке натяжения ремня и т. д. (Программа B).
• Количество выполненных регламентов замены подшипников (Процедура C).

SVL для всех электродвигателей также регистрируются с помощью прибора акустической эмиссии (АЭ).

Результаты

Результаты собранных данных, отражающие общее состояние электродвигателей, показаны на рисунке 8 разными цветами. Красный цвет обозначает неисправную машину, желтый цвет обозначает те электродвигатели, подшипники которых находятся в начальной стадии неисправности, а зеленый цвет указывает на нормальное состояние. Анализ данных подтвердил следующие результаты:

• Чем ближе электродвигатели к загрязняющему оборудованию, тем больше уязвимость. Как показано, красные кружки показывают неисправные вентиляторы, расположенные ближе к градирне.
• Подшипник передней стороны электродвигателя более уязвим, чем сторона неприводного конца (NDE) из-за высокой температуры теплообменника, а также загрязнения.
• Поскольку на заводе 1 нет градирни, регулярного износа АСЕ-3002 на этом заводе не наблюдалось.
• Хотя завод 1 был введен в эксплуатацию примерно на три года раньше, чем завод 2, количество неисправных электродвигателей на заводе 2 больше, чем на заводе 1. Другими словами, градирня является основным загрязняющим оборудованием на заводе 2.

Заключение

Метод акустической эмиссии является ценным методом диагностики неисправностей машин, но, к сожалению, он не используется широко на промышленных предприятиях. Многие письменные работы, связанные с AET, являются результатом лабораторных исследований. Хотя нельзя утверждать, что без внедрения AET диагностика машины столкнется с проблемами, но использование этого ценного метода значительно поможет в более точной диагностике и отслеживании дефектов. Однако следует отметить, что природа АЭТ носит исследовательский характер не только в лабораториях, но и на производственных предприятиях.

Своевременное обнаружение неисправностей – одно из основных преимуществ метода акустической эмиссии. Иногда неисправность оборудования, особенно в подшипниках качения, может быть обнаружена, проконтролирована и отслежена за несколько месяцев до того, как она проявится в спектрах вибрации. Можно сказать, что есть некоторые методы, такие как метод конверта, которые помогают своевременно обнаружить неисправность. Но дело в том, что АЭТ славится своей высокой чувствительностью. Как только ошибка своевременно обнаружена AET, могут быть выполнены некоторые действия по техническому обслуживанию, чтобы управлять процессом роста дефекта и уменьшить его снижение.

Одним из основных способов снижения дефектов подшипников качения является своевременная домазка. Конечно, большое значение имеет количество впрыснутой смазки в подшипники. Однако интервалы повторного смазывания также можно определить с помощью метода акустической эмиссии.

Благодарность

Авторы посвящают эту статью г-ну Алиакбару Аббаспуру, менеджеру по техническому обслуживанию в нефтехимической компании Zagros, чей управленческий метод и стратегия в области технического обслуживания основаны на знаниях и достойны восхищения.

Ссылки

1. Миндесс, Сидни. Справочник по неразрушающему контролю бетона, Глава 16, Методы акустической эмиссии. Бока-Ратон: CRC Press, 2003.
2. Хамстад, М.А., О’Галлахер, А., Гэри, Дж. «Влияние размеров боковой пластины на сигналы акустической эмиссии от дипольных источников». Журнал акустической эмиссии, том 19, 2001 г.
3. Хорт, Филип, Мазал, Павел. «Применение акустической эмиссии для измерения контактной усталости осевых подшипников». Журнал инженерной механики, том 18, 2011 г.: 117-125.
4. Риос-Соберанис, Ч.Р. «Техника акустической эмиссии, обзор как инструмент характеризации». Журнал прикладных исследований и технологий, том 9, 2011 г.
5. Журнал прикладных исследований и технологий, том 9, 2011 г.: 367–379.
6. Д. Мба. «Акустическая эмиссия и мониторинг состояния подшипников». Tribology Transactions, том 46, 2003 г.: 447–451.
7. Хе, Йонгён, Чжан, Синьмин, Фрисвелл, Майкл И. «Диагностика дефектов подшипников качения с использованием акустической эмиссии».