Стационарные и мобильные комплексы вибромониторинга объектов энергетики

Износ электросетевой инфраструктуры может превысить 60% к 2025 году

Последние три десятилетия проблема износа станков и оборудования наблюдается практически всех областях экономики. Ситуация в электросетевом комплексе России стоит особенно остро, так как она грозит возможными техногенными последствиями.

По данным «Единого промышленного портала Сибири», в 90-х годах показатели износа сетевой и генерирующей инфраструктуры составляли 30-40%, в 2000-х — 50−60%. Сегодня цифры износа в некоторых регионах достигают 90%. [1]

Согласно экспертно-аналитической записке «Электросетевой комплекс РФ: анализ состояния и организационная структура», составленной Институтом экономики естественных монополий РАНХиГС в 2020 году, износ основных средств, принадлежащих дочерним компаниям «Россети», увеличился с 46,4% (показатель на начало 2016 года) до 52% на начало 2020 года.

Динамика в ПАО

Динамика износа основных фондов дочерних электросетевых компаний, входящих в холдинг ПАО «Россети»

Государство принимает соответствующие меры. Например, с 2019 года введен новый механизм обновления и модернизации существующих тепловых электростанций на период до 2031 года.

По словам заместителя Министра Минэнерго России Евгения Грабчака [2], в сетях высокого напряжения (110 кВ и выше) Минэнерго на протяжении нескольких лет видит стабильный тренд на снижение количества нарушений. По итогам осенне-­зимнего периода 2020–2021 годов аварийность по оборудованию высокого класса напряжения снизилась на 7 %. Однако в распределительных сетях (0,4—6—10 кВ) ситуация обратная.

В основном положении проекта энергетической стратегии до 2035 года, опубликованном Минэнерго [3], сказано, что основным внутренним вызовом ТЭК России является необходимость его глубокой и всесторонней модернизации и преодоления износа инфраструктуры. Для перехода к более эффективной, гибкой и устойчивой энергетике потребуется «модернизационный рывок».

Таким образом, вопрос мониторинга и контроля за состоянием оборудования актуален как никогда, ведь старение инфраструктуры электроснабжения неизбежно, но своевременная замена или ремонт оборудования помогут избежать катастрофических последствий.

Вибромониторинг — упредительная и необходимая мера

Клиенты предприятия «Висом» — заводы и холдинги машиностроения, станкостроения, предприятия энергетической отрасли, оборудование которых работает с высокими нагрузками, и чей фонд подвержен большому износу. Мы разработали систему стационарного вибромониторинга ВС-357 и портативный универсальный анализатор ВС-311, которые помогают быстро оценить состояние оборудования и спрогнозировать его ресурс. Они просто осуществляют вибромониторинг, но дают возможность анализировать собранные данные, делая вывод о конкретных дефектах и помогая контролировать производственные процессы. На основе собранных данных можно планировать ремонтные работы и отслеживать загрузку. Так предприятия минимизируют вероятность возникновения внеплановых ситуаций, в том числе связанных с неожиданным отказом оборудования.

Прибор для проведения непрерывного вибромониторинга механического оборудования — ВС-357. Система интегрируется в существующие системы автоматизации SCADA.

1633023236787 (1)(1).jpg

Характеристики системы вибромониторинга ВС-357

  • 4 канала измерения вибрации
  • 20 ÷ 20 В — диапазон измерения амплитуды напряжения переменного ток
  • 0,5 ÷ 10000 Гц — частотный диапазон измерений
  • Поддержка ICP датчиков и датчиков с линейным выходом по напряжению
  • 2 канала измерения напряжения постоянного тока
  • 0 ÷ 10 В — диапазон измерения напряжения постоянного тока
  • 16 бит — разрядность АЦП
  • 8 логических оптоизолированных входов и выходов
  • Гальваническая развязка логических входов и выходов
  • 24 В ± 20% — напряжение питания постоянного тока
  • Габариты 170 × 100 × 70 мм, вес 0,75 кг

ВС-357 проводит вибромониторинг роторного оборудования (генератов, турбин, редукторов, насосов, подшипниковых узлов). Подключив систему мониторинга к датчикам, управляющим сигналам и шинам данных, Вы получаете непрерывный контроль.

Прибор оснащен четырьмя измерительными каналами. Каждый из них независимо осуществляет питание датчика по стандарту ICP. Кроме того, имеются два канала для измерения напряжения постоянного тока. С их помощью на ВС-357 подаются сигналы от систем автоматики оборудования или производятся измерения различных вспомогательных параметров.

Назначение дополнительных цифровых входов и выходов настраивается в соответствии с запросами, что позволяет включать вибромониторинг в общую систему контроля состояния и обеспечения безопасности эксплуатации. Например, есть возможность аварийного отключения при возникновении нештатных ситуаций. При выходе уровня вибрации на турбине за определенный уровень оператор получит сигнал, а при превышении критического уровня ВС-357 автоматически подаст сигнал на отключение.

Настройки поведения и назначение цифровых входов и выходов позволяют детектировать критические уровни вибрации и формировать релейные сигналы для отключения оборудования. Аварийная остановка осуществляется с задержкой в доли миллисекунды (время реакции 0.0002 с).

График Вибромона.png

VibroMon позволяет в реальном времени отображать значения контролируемых параметров в различных видах. По результатам измерений и прогнозирования создается отчет.

По заданным в памяти профилям вибрации определяется текущее состояние агрегатов: работа на холостом ходу, загружены, выключены. Эта информация сохраняется в памяти прибора и на сервере, это позволяет в любой момент получить к ней доступ и использовать для планирования.

Основным интерфейсом обмена данными является Ethernet, поэтому инфраструктура мониторинга быстро разворачивается с помощью доступного сетевого оборудования. Возможен вариант интеграции приборов ВС-357 в существующую локальную сеть предприятия, это минимизирует прокладку новых линий связи.

Дополнительно ВС-357 оснащен внутренней энергонезависимой памятью, в которой сохраняется информация о событиях для дальнейшего анализа. Примером события может быть превышение сигналом заданного уровня предупреждения или аварии.

Для решения задач по обеспечению мониторинга, диагностики, анализу, автоматизации и защиты оборудования от повреждений на базе предприятия «Висом» разработано прикладное ПО VibroMon. С его помощью можно измерять СКЗ и амплитуду вибрации в заданном частотном диапазоне и во всей полосе частот. Для каждого параметра независимо указываются уровни предупреждения и ограничения, которые в дальнейшем будут отображаться на графиках, а их превышение будет фиксироваться в памяти прибора. Подобным образом можно настроить контроль 24 параметров сигналов, поступающих с датчиков.

Бесплатно поставляемое API позволит интегрировать новую систему мониторинга в существующие на предприятии SCADA системы.

Для детального контроля предлагается использовать регистратор-анализатор спектра ВС-311.

Это мобильный комплекс со встроенным аккумулятором и большим экраном. Время автономной работы составляет 8 часов.

Он позволяет просматривать измеряемые собранные к контрольным точкам данные табличном виде и в режиме осциллографа, проводить динамическую балансировку турбин, спектральный и долеоктавный анализ вибрации, фильтровать сигналы.

1633023236802.jpg

Универсальный регистратор-анализатор спектра ВС-311

Характеристики регистратора-анализатора спектра ВС-311

  • Число измерительных каналов 4 ÷ 8 шт.
  • Один тахометрический канал
  • ±20 В — диапазон измеряемых сигналов
  • 0,1 ÷ 60000 Гц — диапазон частот измеряемых сигналов
  • Режим работы измерительных каналов: ICP, линейный, синфазный
  • Разрядность АЦП/ЦАП — 24 бит
  • Тип датчиков: ICP, TEDS, с линейным выходом по напряжению
  • Логические входы и выходы — 4 входа и 4 выхода
  • Диапазон рабочих температур: —30 ÷ +60°С
  • Емкость АКБ, не менее 8000 мАч
  • Габариты: 260 × 152 × 55 мм, Масса — 2,3 кг
  • Степень защиты IP65

Укомплектованный различными датчиками ВС-311 помогать исследовать вибрационное состояние и выявлять дефекты турбин, генераторов, электродвигателей, насосов и т.д.

В частности, динамическая балансировка всего за несколько пусков сокращает уровень вибрации. Для этого делается нулевой пуск на текущей конфигурации, чтобы узнать текущий уровень вибрации. Затем добавляется пробный груз и оценивается его влияние. После этого достаточно внести рекомендованные изменения, чтобы минимизировать вибрации.

Также ВС-311 дает возможность проводить комплексный анализ оборудования и может применяться для диагностики уже установленных машин и настройки новых.

Курс — на импортозамещение

Одним из приоритетов государственной энергетической политики является максимально возможное использование оборудования, имеющего подтверждение производства на территории Российской Федерации. Об этом говорится в Энергетической стратегии Российской Федерации до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительством РФ от 9 июня 2020 г. № 1523-р: «Основными направлениями деятельности по достижению цели развития энергетики Российской Федерации являются <...> достижение технологической независимости отраслей топливноэнергетического комплекса и повышение их конкурентоспособности, что означает достаточный для устойчивого функционирования и развития уровень обеспеченности организаций топливно-энергетического комплекса собственными компетенциями и производимыми на территории РФ и территориях, находящихся под юрисдикцией РФ, технологическими комплексами, оборудованием, материалами, программным обеспечением и соответствующими услугами».

Комплексы вибромониоторинга ВС-357 и ВС-311 и программное обеспечение к ним является отечественной разработкой предприятия «Висом», расположенного в Смоленске. Компания за 13 лет стала одним из лидеров на рынке виброиспытаний. Продукция успешно решает задачи как для конкретных узлов, так и в масштабах всего предприятия.

ВС-311 входит в Перечень средств измерений отечественного производства, аналогичных средствам измерения импортного производства, выпущенный Минпромторгом России (№ АБ-46 от 03.09.2020). Он является аналогом для анализаторов производства Crystal Instruments и Emerson (США), SCHENCK RoTec GmbH (Германия).

ВС-357 и ВС-311 помогают делать долгосрочные прогнозы износа оборудования и избегать аварийных ситуаций. Предупреждение гибели и порчи дорогостоящего оборудования, возможность планирования ремонтных работ, сокращение трудозатрат положительно влияют на экономику предприятия и энергетику в целом.

Таким образом, благодаря продукции «Висом» отечественные предприятия получают качественно новый уровень диагностики и сокращают временные и трудовые затраты на ремонт оборудования, не меняя при этом внутренние процессы.


[1] Интервью «Своими глазами» с директором ООО «Энергомонтажсервис Сибирь» Анатолием Филимоновым, сайт

[2] Евгений Грабчак: «В каждом регионе будет определена системообразующая ТСО», сайт

[3] См. подробнее

Другие новости