ЗАО «КонсОМ СКС», Магнитогорск, Россия; ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
Е. Н. Ишметьев, докт. техн. наук, директор по стратегическому развитию, профессор базовой кафедры интеграции

А. Н. Панов, канд. техн. наук, доцент, начальник отдела инновационных разработок, зав. базовой кафедрой интеграции

ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г. И. Носова», Магнитогорск, Россия:
Е. Э. Бодров, канд. техн. наук, доцент кафедры электроники и микроэлектроники

С. М. Андреев, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой автоматизированных систем управления

Эл. почта: fortheartist@mail.ru

В работе принимал участие Д. В. Чистяков.

Рассмотрены и проанализированы различные способы построения систем защитного отключения, контроля и функциональной диагностики технологического оборудования металлургического предприятия, основанные на измерении и анализе акустической вибрации оборудования. Стационарные системы защитного отключения, контроля и функциональной диагностики были установлены на невращающихся частях роторного оборудования, включающего подшипники (качения и скольжения), электродвигатели постоянного и переменного тока, подшипниковые опоры и редукторы. Разработанные системы были внедрены и апробированы в ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) (Магнитогорск) и на Соколовско-Сарбайском горно-обогатительном производственном объединении (ССГПО) (Рудный, Казахстан). Многолетний опыт эксплуатации данных систем показал их эффективность в выявлении дефекта, разработке и корректировке графика планово-предупредительных ремонтов (ППР) и снижении риска аварии. Рассмотрена различная элементная база для построения стационарных систем защитного отключения, контроля и функциональной диагностики, включающая стандартные акселерометры, электронные диагностические приборы на основе сигнальных процессоров, датчики вибрации, измеряющие среднеквадратичное значение виброскорости, направленный микрофон, умный датчик и световую колонну. Комбинируя перечисленное оборудование, можно создавать гибкие стационарные и мобильные системы защитного отключения, контроля и функциональной диагностики. Системы защитного отключения и контроля основаны на мониторинге среднеквадратичного значения виброскорости и сравнении его с пороговой величиной, регламентированной ГОСТом. Система функциональной диагностики анализирует исходный временной сигнал виброускорения совместно с прямым спектром и спектром огибающей. На основе данного анализа и сравнения уровня виброускорения на характерных для дефектов данного оборудования частотах с эмпирически полученными пороговыми значениями система функциональной диагностики ежедневно выдает готовую диагностическую информацию в виде таблиц и графиков. Разработанная система функциональной диагностики позволяет осуществлять поиск дефектов оборудования металлургической и других отраслей промышленности как в автоматическом, так и в ручном режиме специалистом по вибродиагностике.

1. Лукьянов С. И., Карандаев А. С., Евдокимов С. А. и др. Разработка и внедрение интеллектуальных систем диагностирования технического состояния электрического оборудования // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2014. № 1. С. 129–136.
2. Byrtus M., Sobra J., Krizek M. et al. Dynamic load of induction machine due to rotor’s eccentricity and bearing clearance // 18^th European Conference on Power Electronics and Applications. 2016. DOI: 10.1109/EPE.2016.7695684
3. Mistry R., Finley B., Kreitzer S., Queen R. Influencing factors on motor vibration & rotor critical speed in design, test and field applications // Petroleum and Chemical Industry Technical Conference. 2014. DOI:
10.1109/PCICon.2014.6961887
4. Орлов А. В. Вибрация в радиальном роликовом подшипнике, вызываемая износом // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2013. № 4. С. 63–69.
5. Степанов П. И., Лагуткин С. В., Никитин Ю. Р. Комплексная токовая и вибродиагностика электромеханических систем // Интеллектуальные системы в производстве. 2013. № 2(22). С. 160–165.
6. Леонтьев М. К., Снеткова Е. И., Дегтярев С. А. Динамика неуравновешенного ротора на роликовом подшипнике // Вестник Московского авиационного института. 2013. Т. 20. № 1. С. 95–105.
7. Барков А. В., Баркова Н. А. Вибрационная диагностика машин и оборудования. Анализ вибрации : учеб. пособие. — СПб. : СПбГМТУ, 2004. — 156 с.
8. Adams M. L. Rotating Machinery Vibration: From Analysis to Troubleshooting. 2nd edition. CRC Press. Taylor & Francis Group. 2010. — 476 p.
9. Yang Z., Wang S., Hong J., Li J. Analysis of electromagnetic exciting force and vibration of rotating armature permanent magnet synchronous motor // The Journal of Engineering. 2018. Vol. 2018. Iss. 17. P. 1903–1908.
10. Chen X., Feng Z. Time-Frequency Analysis of Torsional Vibration Signals in Resonance Region for Planetary Gearbox Fault Diagnosis Under Variable Speed Conditions // IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 21918–21926.
11. Liu Y., Qiao N., Zhao C., Zhuang J. Vibration Signal Prediction of Gearbox in High-Speed Train Based on Monitoring Data // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 50709–50719.
12. Abdi S., Llano D., Abdi E., Malliband P., McMahon R. Experimental analysis of noise and vibration for large brushless doubly fed machines // The Journal of Engineering. 2017. Vol. 2017(13). P. 724–728.
13. Huo Z., Zhang Y., Francq P. et al. Incipient Fault Diagnosis of Roller Bearing Using Optimized Wavelet Transform Based Multi-Speed Vibration Signatures // IEEE Access. 2017. Vol. 5. P. 19442–19456.
14. Wang D., Tsui K.-L., Miao Q. Prognostics and Health Management: A Review of Vibration Based Bearing and Gear Health Indicators // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 665–676.
15. Ishmetyev E. N., Logunova O. S., Panov A. N. et al. Stationary automatic vibration control and analysis systems: application experience // Journal of Computational and Engineering Mathematics. 2017. Vol. 4. No. 1. P. 3–15.
16. Неразрушающий контроль : справочник : в 7 т. Т. 7. Кн. 2 / под ред. В. В. Клюева. — М. : Машиностроение, 2005. — 828 с.
17. Ишметьев Е. Н., Чистяков Д. В., Панов А. Н. и др. Системы виброзащиты, виброконтроля и вибродиагностики промышленного оборудования // Электротехнические системы и комплексы. 2019. № 1(42). С. 67–73.
18. Кимпль Э., Штрой М. GearControl — мониторинг состояния промышленных редукторов // Черные металлы. 2016. № 2. С. 43–47.
19. Жильцов А. П., Вишневский Д. А., Козачишен В. А., Бочаров А. В. Разработка алгоритма и компьютерной программы для расчета надежности оборудования и производственного риска в металлургической отрасли // Черные металлы. 2018. № 11. С. 27–33.
20. ГОСТ ИСО 10816-1–97. Вибрация. Контроль состояния машин по результатам измерений вибрации на невращающихся частях. Часть 1. Общие требования. — Введ. 01.07.1997.
21. Operating instructions. 5-segment signal lamp DV15x0, DV25x0 [Электронный ресурс]. URL: https://www.ifm.com/mounting/80263024UK.pdf (дата обращения: 3.10.2019).
22. USB Noise Meter (Pro Edition) — конденсаторный микрофон для замера АЧХ и уровня шума [Электронный ресурс]. URL: http://spl-lab.ru/ru/products/microphones/usb-noise-meter-pro-edition.html (дата обращения: 3.10.2019).
23. Панов А. Н., Бодров Е. Э., Бодрова С. И. и др. Возможность применения интеллектуального датчика для диагностирования состояния электродвигателя // Автоматизированные технологии и производства. 2018. № 1(17). С. 14–17.