Комплексный подход к обследованию энергоустановок в процессе эксплуатации

Развитие современных технологий делает нашу жизнь комфортнее и лучше, однако новые технические удобства становятся доступны благодаря развитию различных приборов и установок. В частности развитие электроустановок не стоит на месте, а постоянно развивается и модернизируется. Современные энергоустановки – это целые системы технологичных устройств, связанных в единую инженерную цепочку. Для примера возьмем систему резервного энергоснабжения объекта. Традиционно в систему входит дизель-генераторная установка (ДГУ), которой нужна система вентиляции, система топливоснабжения и система удаления выхлопных газов, также в цепочке может быть установлен источник бесперебойного питания (ИБП). В варианте высоковольтного энергоснабжения в системе энергоустановок включен понижающий или повышающий напряжение трансформатор. Помимо всего прочего есть узлы учета электроэнергии, наборы различных датчиков (температуры, давления, вибрации и тд.). Устройства могут быть простыми и сложными по конструкции, каждый из них требует обслуживания и ремонта в определенное время.

Очень часто эксплуатирующий персонал не является экспертом в области всех устройств в системах с энергоустановками, поэтому для ремонта и обслуживания привлекаются подрядчики, которые располагают штатом экспертов в том или ином оборудовании. Чаще всего это производители или дилеры поставляемого ими оборудования в частности для энергосистем.

Теперь представим ситуацию, когда у клиента не запускается ДГУ, эксплуатирующий персонал с проблемой справиться не может. Клиент приглашает подрядчика-эксперта по ДГУ, а после проведения диагностики оказывается, что проблема в системе топливоснабжения, которая может содержать еще множество линий и механизмов. Инженер запускает ДГУ с собственной канистры с топливом и заявляет, что проблему надо искать в топливоподаче перед ДГУ, но он не знает устройство насосов и систем, которые включены в систему топливоснабжения. Клиент вынужден вызывать экспертов в области систем топливоснабжения. Или другой пример, когда производитель рекомендует менять подшипники на вращающемся механизме через определенное время (допустим, 3 года). Однако оборудование не эксплуатировалось или мало работало, и подшипники не выработали свой ресурс, как определить момент замены, если через 3 года они еще работоспособны? Чтобы решить проблемы клиента, необходимо применять современные приборы для диагностики и обследования всех систем входящих в состав энергоустановок. Это позволит выявить причины появления поломок или поможет определить срок замены деталей.

Что же можно исследовать в системах с электроустановками?

1. Подшипниковые узлы с помощью измерения уровня вибрации. Современные устройства позволяют определять широкий набор параметров – виброскорость, виброускорение, спектры этих параметров на различных частотах. Результаты измерений позволяют обнаруживать дефекты подшипников на ранней стадии, когда видимых и слышимых изменений в работе устройства нет.

   Теперь расскажем о приборах измерения уровня вибрации. Косвенно, приборы можно разделить на 2 группы: профессиональные и "любительские". Как правило, профессиональные приборы стоят дорого, чтобы ими пользоваться необходимо проходить обучение и покупать необходимый софт. Профессиональные приборы используют инженеры-эксперты в области вибродиагностики. Они способны определить в каком состоянии находится подшипник, в какой области начинается разрушение. Профессиональные приборы представлены на рынке от компаний Fluke, Pruftechnik, SKF.

   

   Рис.1. Прибор для вибродиагностики VIBXpert II от компании Pruftechnik.

   

   Рис.2. Прибор для вибродиагностики от компании Fluke.

   "Любительские" приборы интуитивно понятны, не содержат большой объем измеряемых параметров, и естественно, стоят они намного дешевле. Ими может пользоваться эксплуатирующий персонал объекта с энергоустановками. Приборы не смогут точно определить место разрушения, они служат лишь индикатором, что появляется дефект. Анализировать одно измерение не имеет смысла, полезно смотреть тренд измерений вибрации. Поэтому пользователю необходимо выполнять измерения с определенной периодичностью. Только так приборы будут полезны. Если виден растущий тренд, следовательно дефект развивается. Перед принятием решения об остановке оборудования и проведении ремонта, необходимо провести вибродиагностику на профессиональном приборе силами эксперта.

   

   Рис. 3. Приборы для измерения уровня вибрации от различных производителей.

2. Соосность компонентов энергоустановок с помощью лазерных приборов. Множество оборудование имеет соединение валов через различные муфты или фланцевые соединения, энергоустановки не исключение. Например, соединения между электромотором и генератором, соединение между двигателем и генератором, соединения в динамических ИБП. В процессе работы из-за вибраций соосность нарушается, что может привести к выходу из строя компонентов оборудования. Поэтому соосность постоянно контролируется с помощью измерений.

   Современные приборы измерения соосности по принципу действия одинаковы. Это лазерное устройство, приемник лазерного луча, портативный компьютер и крепежные механизмы. Лидеры в производстве таких приборов Pruftechnik, Fluke, SKF. Данные приборы интуитивно понятны в использовании, однако проведение выравнивания компонентов энергоустановок требует навыков и знаний. Для получения гарантированных результатов стоит обращаться к экспертам в это области.

   

   Рис. 4. Приборы для измерения соосности от производителей Fluke (слева) и Pruftechnik (справа).

   

   Рис. 5. Приборы для измерения соосности от производителя SKF.

3. Тепловизионная диагностика стала довольно популярной, поэтому многие уже знают что это. Коротко, это исследование температурных полей различных объектов с помощью специальной инфракрасной камеры – тепловизора. Широко применяется для исследования щитового оборудования для определения мест перегревания автоматических выключателей или кабелей в системах с энергоустановками. По аналогии с приборами для измерения вибрации существуют профессиональные (промышленные) тепловизоры и бытовые, как правило, низкобюджетные. Первые отличаются точностью отстройки, регулировками и четким балансом между визуальной и инфракрасной картинкой, для пользования таким оборудованием требуется покупать необходимый софт и обучаться. Вторые, просты в использовании, доступны по цене, но не дают детальной картинки и имеют неточности в измерении температуры.

   Лидерами рынка тепловизоров являются компании Fluke, FLIR, NEC SAT и Testo. Fluke считается дорогим сегментом, FLIR, NEC и Testo средним и SAT – дешевым. В зависимости от задач и исследуемого оборудования выбираются необходимые модели тепловизоров.

   

   Рис.6. Тепловизор от производителя Fluke.

4. Для исследования труднодоступных полостей различных механизмов, и в частности, энергоустановок применяются специальные камеры – бороскопы и эндоскопы. Благодаря гибкой подводке и жестким наконечником со встроенным окуляром, прибор позволяет получать изображения внутренних поверхностей и пространств. Это могут быть цилиндры двигателей внутреннего сгорания, внутренние полости газотурбинных двигателей, системы вентиляции и прочее. Исследование с помощью бороскопа позволяет обнаружить вовремя дефекты в труднодоступных местах, тем самым предотвратить аварийный останов энергоустановки. Проведение видеосъемки с помощью бороскопа во время технического обслуживания является эффективным способом оценки состояния внутренних деталей энергоустановок, впоследствии это позволяет сократить расходы на эксплуатацию, так как не нужно лишний раз разбирать установку для проверки.

   Современный рынок бороскопов и эндоскопов имеет большое разнообразие моделей практически на любой вкус и стоимость. Естественно цена имеет значение, так как более дорогие модели обладают ударопрочным корпусом, показывают картинку высокой четкости и имеют обширный набор функций и параметров. Важно понимать, что вы собираетесь обследовать и, исходя из этого, подбирать камеру.

   

   Рис.7. Варианты бороскопов от различных производителей Olympus, Fluke и FLIR относятся к профессиональному оборудованию.

5. Приборы по поиску утечек с помощью ультразвука применяются для исследования трубопроводов, газовых магистралей и баллонов, а также любых пространств, где есть течение жидкости или газа. Иногда утечка в магистрали может быть настолько малой, что человек не сможет почувствовать или увидеть это. Для этого и применяют приборы для поиска утечек с помощью ультразвука. Как правило, в системах с электроустановками могут применяться трубопроводы для течения разных газов и жидкостей, поэтому вовремя найти утечку может предотвратить опасную катастрофу.

   Принцип действия довольно прост, любые утечки создают в пространстве звуковые волны разной частоты. Органы слуха человека способны воспринимать только ограниченные частоты этих волн, поэтому многие утечки остаются неслышимыми. Следовательно, прибор улавливает эти волны в большом диапазоне частот и выдает результат в виде графического представления. В итоге определяем место утечки и принимаем меру по устранению, что для эксплуатирующего персонала является первостепенной задачей.

   Приборы для поиска утечек поставляют на рынок, уже известные по предыдущим пунктам, компании Pruftechnik и SKF, а также немецкая компания Sonotec.

   

   Рис.8. Прибор для поиска утечек от компании Pruftechnik

   

   Рис.9. Прибор для поиска утечек от компании Sonotec

6. Измерения давления потока воздуха в системе вентиляции, измерение запыленности воздуха, температуры и влажности выделяем в одну категорию, так как все это относится к окружающей среде систем с энергоустановками. Не секрет, что состояние воздуха в помещении с энергоустановками влияет на работоспособность и жизненный цикл компонентов всей системы. Высокая температура может привести к перегреву деталей энергоустановок, генератора или двигателя, сильная влажность воздуха повлияет на работы электронных плат, а излишняя запыленность может нарушить работу электрических компонентов системы. В связи с этим контроль параметров воздуха в помещении с электроустановками и в системе вентиляции необходим постоянно в процессе эксплуатации.

   Современные приборы позволяют провести анализ системы вентиляции и измерить все необходимые параметры для оценки воздуха. Производители профессиональных приборов уже ранее упомянутые Fluke и Testo, а также компания KIMO. Однако, на рынке множество вариантов с дешевыми приборами.

   

   Рис.10. Приборы для измерения параметров воздуха в системе вентиляции от компаний Testo и KIMO.

   

   Рис.11. Приборы для измерения параметров воздуха от Fluke

7. Существует еще большое количество точек исследования систем с энергоустановками. Это могут быть общие проверки или специфичные для конкретной энергоустановки.

   Например, исследование состояния резиновых элементов энергоустановок необходимо выполнять при техническом обслуживании, так как резина имеет свойство ссыхаться со временем. Как правило, измеряется параметр твердости по Шору. Проверяют резиновые шланги, виброопоры и резиновые элементы соединительных муфт в энергоустановках. Результаты нескольких измерений помогают определить период замены резиновых элементов по факту.

   Кроме того, выполняется исследование фундаментов, так как все энергоустановки монтируются на основание, способное выдерживать вес и вибрацию. Некачественный фундамент приведет к нарушению горизонтальности энергоустановки, что повлияет на работоспособность. Со временем фундамент имеет свойство проседать или разрушаться. Проверка состояния фундамента с помощью специальных приборов также является частью комплексного подхода к эксплуатации.

Пожалуй, все основные области исследования систем с энергоустановками были представлены, а также описаны приборы для контроля различных параметров. Подводя итог можно сказать, что комплексный современный подход к обследованию энергоустановок – это исследование всех систем и окружающую среду, которые поддерживают энергоустановку в работоспособном состоянии. Полученные результаты дают общее представление об эксплуатации и продлевают жизненный цикл энергоустановок, а также позволяют спрогнозировать заранее крупные ремонты механизмов и машин.

Масляные насосы Perkins