Открытый доступ  Доступ для подписчиков

Рассмотрены отечественные системы мониторинга и диагностики технического состояния турбоагрегатов. Отмечены, с одной стороны, прогресс в создании технологической части систем сбора и обработки информации, с другой ̶ отсутствие качественных критериев для своевременного диагноза развития и автоматического поиска дефектов. Намечены некоторые пути улучшения концепции создания и наполнения современных систем мониторинга и диагностики технического состояния турбоагрегатов. Например, многое можно улучшить с применением датчиков статических и динамических перемещений вала и с учётом возросших возможностей цифровых технологий и искусственного интеллекта. Предлагается единый комплекс для диагностики изгибно-крутильных колебаний валопровода, в котором решаются проблемы мониторинга и диагностики всех основных составляющих сложной системы - турбоагрегат-фундамент, т. е. обеспечивается полнота учёта элементов объекта. Предложены отдельные новаторские подходы, требующие отработки решений на стендах и в натурных условиях. Кроме того, кратко обсуждаются задачи, которые необходимо сегодня решать в современных системах мониторинга и диагностики технического состояния. В том числе предлагается объединить возможности наработок численного расчётного анализа элементов турбоагрегата при проектировании с возможностями современных измерительных систем. В отличие от условий анализа и исследований проектного состояния турбоагрегата предлагается использовать результаты непрерывных измерений всплытия шеек роторов на масляной плёнке в процессе эксплуатации. Это даёт более точное представление о положении вала для дальнейшего анализа статических и динамических свойств подшипников и роторной системы с учётом режимных эксплуатационных факторов. Таким образом происходит переход от систем вибромониторинга к более общим и глубоким системам мониторинга технического состояния. На основе экспериментальных данных, полученных при обследовании роторов с трещиной, обсуждаются возможности диагностирования односторонних и кольцевых трещин на ранней стадии их развития. Также обсуждается роль искусственного интеллекта (нейронных сетей) для их применения при анализе технического состояния. Отмечается, что нынешние системы, развиваемые в России на базе нейронных сетей, пока далеки от совершенства. Они не "обучены" и в них не заложены и не определяются диагностические признаки гидро-, аэро- и тепломеханических и электромагнитных дефектов в элементах турбоагрегата. Предлагаются пути дальнейшего совершенствования систем мониторинга и диагностики технического состояния турбоагрегатов.

системы мониторинга; концепция; критерии технического состояния; валопровод; датчики статических и динамических перемещений вала; динамические характеристики; жёсткость и демпфирование; масляная плёнка подшипников; дефекты; вибродиагностика; нейронные сети; диагностические признаки; причины вибрации; поперечные, крутильные, изгибно-крутильные колебания; технические требования; остаточный дисбаланс; автоматическая диагностика; monitoring systems; concept; criteria of technical condition; shaft drive; sensors static and dynamic shaft movements; dynamic characteristics; stiffness and damping; oil film bearings; defects; vibration diagnostics; neural networks; diagnostic characters; signs causes; transverse, torsional, bending-torsional; technical requirements; residual imbalance; automatic diagnostics

Куменко А. И. Перспективы развития систем диагностики технического состояния генерирующего оборудования ТЭС. Состояние и развитие отечественных систем виброконтроля и диагностики // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2008, № 2. С. 25 - 37.

ИСО 13373-2:2005*. Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 2. Обработка, анализ и представление результатов измерений вибрации.

ISO 13373-3:2015 (ГОСТ Р ИСО 13373-3-2016). Контроль состояния и диагностика машин. Вибрационный контроль состояния машин. Часть 3. Руководство по диагностированию по параметрам вибрации

ISO 13373-4:2016. Condition monitoring and diagnostics of machines - Vibration condition monitoring - Part 4: Diagnostic techniques for gas and steam turbines with fluid-film bearings.

Куменко А. И., Кузьминых Н. Ю. Основные положения вибромониторинга рисков отказов, аварий и катастроф турбоагрегатов ТЭС и АЭС. // В сб. докладов VIII межд. Науч.- техн. конф. "Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций" / 22 - 24 ноября 2017 г. - М.: ВТИ, 2017. С. 226 - 234.

Куменко А. И. Системы мониторинга и диагностики технического состояния турбоагрегатов ТЭС и АЭС. О противоречиях в нормативной базе // Энергетик. 2020. № 8. С. 33 - 37.

Куменко А. И. Обеспечение вибрационной надёжности турбоагрегатов ТЭС и АЭС. Состояние и совершенствование нормативной базы / А. И. Куменко, А. В. Костюков, С. Н. Бойченко и др. // Надёжность и безопасность энергетики. 2016. № 2 (33). C. 21 - 25.

Костюков В. Н., Науменко А. П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин. Учеб. пособ. - Новосибирск: Издательство СО РАН, 2014. - 378 с.

Мурманский Б. Е., Урьев Е. В., Бродов Ю. М. Концепция системы вибрационной диагностики паровых турбин // Теплоэнергетика. 1995. № 4. С. 36 - 39.

Аронсон К. Э., Мурманский Б. Е., Бродов Ю. М. Концепция комплексной системы мониторинга оборудования энергоблока // Совершенствование турбин и турбинного оборудования: Региональный сборник научных статей. - Екатеринбург: УГТУ, 2000. С. 181 - 191.

Урьев Е. В., Агапитова Ю. Н. Проблемы создания систем технической диагностики турбоагрегатов // Теплоэнергетика. 2001. № 11. С. 24 - 28.

Ковалев И. А. Цели и задачи технической диагностики // Труды ЦКТИ. 1992. Вып. 27 / 15.

Олимпиев В. И., Голод И. Л. Теоретическое обоснование вибродиагностических алгоритмов и математических моделей неисправностей турбоагрегатов. - Л.: НПО ЦКТИ, 1989.

Куменко А. И. Кузьминых Н. Ю. Разработка критериев надёжности и оценки технического состояния роторов в опорах на подшипниках скольжения в условиях эксплуатации // Вестник Брянского государственного технического университета. 2016. № 3 (51). С. 6 - 16.

Куменко А. И. Расчётные и экспериментальные исследования динамических характеристик турбоагрегатов: Дисс.. доктора техн. наук. - М.: МЭИ, 1999. - 320 с.

Куменко А. И. Разработка элементов системы мониторинга технического состояния турбоагрегатов ТЭС и АЭС / А. И. Куменко, В. Н. Костюков, Н. Ю. Кузьминых и др. // Теплоэнергетика. 2017. № 8. С. 14 - 23.

Куменко А. И. Использование датчиков положения вала для моделирования расцентровок опор валопроводов турбоагрегатов / А. И. Куменко, В. Н. Костюков, Н. Ю. Кузьминых, А. В. Тимин // Теплоэнергетика. 2017. № 9. С. 41 - 51.

Кузьминых Н. Ю., Куменко А. И., Тимин А. В. Расчёт характеристик высоконагруженных подшипников скольжения энергетических турбоагрегатов // Тр. VIII Междунар. науч.-практ. конф. "Повышение эффективности энергетического оборудования-2013". Том. 2. - М.: МЭИ., 2013. С 169 - 182.

Куменко А. И. Интегральный метод решения задач балансировки роторов и валопроводов энергетических турбоагрегатов // Сборка в машиностроении и приборостроении. 2006. № 6. С 9 - 16.

Зиле А. З., Авруцкий Г. Д. Из опыта эксплуатации АСКВД: Особенности вибрационного поведения турбоагрегата при попадании масла во внутренний канал ротора // В сб. докладов I Межд. Науч.-техн. конф. "Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций" - М.: ВТИ, 2001. С. 38 - 41.

Корж Д. Д. Концепция определения ресурса роторов с учётом вибрационного нагружения / Д. Д. Корж, А. А. Кочетов, А. И. Куменко: Отчетная конф.-выставка по подпрограмме "Топливо и энергетика" научно-технической программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники". - М.: МЭИ, 2001. С. 44 - 45.

Костюк А. Г. Динамика и прочность турбомашин. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - 476 с.

Костюк А. Г., Некрасов А. Л., Куменко А. И. Анализ субгармонических колебаний систем "ротор - подшипники скольжения" // Теплоэнергетика. 1998. № 1. С. 10 - 15.

Куменко А. И. О путях снижения рисков эксплуатации объектов энергетики // Труды VI Школы-семинара. 24 августа 2016 г. Оценка и управление индустриальными рисками в промышленной безопасности. Мониторинг рисков сложных и уникальных объектов. Сб. мат-лов. - Омск: ООО "Омскбланкиздат", 2016. - С. 107 - 117.

Шкляров М. И. Разработка и внедрение методов повышения динамической надёжности и снижения вибрации турбоагрегатов на стадиях проектирования, доводки и эксплуатации: Автореф. дисс.. канд. техн. наук. - СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет, 2006.

Наумов С. А. Опыт использования удаленного доступа и предсказательной аналитики состояния энергетического оборудования / С. А. Наумов, А. В. Крымский, М. А. Липатов, Д. Н. Скрабатун // Теплоэнергетика. 2018. № 4. С. 21 - 33.