автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Научно-методические основы вибродиагностического мониторинга поршневых машин в реальном времени

Науменко Александр Петрович

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОРШНЕВЫХ МАШИН В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Специальность 05.11.13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий (технические науки)

1 2 МАР

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск-2012

005014960

005014960

Науменко Александр Петрович

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВИБРОДИАГНОСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ПОРШНЕВЫХ МАШИН В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ

Специальность 05.11.13 - приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий (технические науки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск-2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный технический университет» на кафедре «Радиотехнические устройства и системы диагностики» и в ООО «Научно-производственный центр «Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация» НПЦ «Динамика».

Научный консультант: лауреат премии Правительства Российской Федерации, доктор технических наук, профессор Костюков В.Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гриб В.В.

доктор технических наук, профессор Овчаренко С.М.

доктор технических наук, профессор Кликушин Ю.Н.

Ведущая организация: Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва

Защита состоится 22 марта 2012 г. в 1500 часов на заседании диссертационного совета Д212.178.01 при Омском государственном техническом университете по адресу:

644050, Российская Федерация, г. Омск, проспект Мира, 11

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять ученому секретарю совета по указанному выше адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ.

Телефон для справок: (3812) 65-64-92

Автореферат разослан «¿Ж » -_2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.178.01 доктор технических наук, доцент

В.Л. Хазан

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время существует достаточно многочисленный парк динамического оборудования, включающий поршневые машины (¡JAÍ), эксплуатация которого без контроля его технического состояния, обеспечивающего безаварийную и, соответственно, безопасную эксплуатацию, сегодня уже невозможна. Речь идет о парке машин и механизмов, безопасность эксплуатации которых, при их отказе, играет определяющую роль, например, в авиации, на морском и речном флоте, потенциально опасных производствах -предприятиях нефтегазоперерабатывающего, химического комплексов (НХК), имеющих непрерывный производственный цикл. Внезапная и аварийная остановка такого оборудования создает не только угрозу появления значительных экономических потерь от простоев, но и угрозу экологических и техногенных аварий и катастроф.

Таким образом, актуальными являются задачи безаварийной, безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации поршневых машин, в частности, поршневых компрессоров НХК, решение которых возможно лишь на основе разрешения научных и технических проблем развития прикладной методологии и практического использования методов и технологии контроля технического состояния, диагностирования и мониторинга поршневых машин путем распознавания состояния объектов по информации, содержащейся в виброакустическом (ВА) сигнале.

Значение решения указанных научных и технических проблем для отраслей промышленности состоит в повышении безопасности техногенных объектов, в реализации их безаварийной ресурсосберегающей эксплуатации, в увеличении срока их службы и ремонтной технологичности, в расширении автоматизации производственных процессов путем обеспечения наблюдаемости технического состояния объектов мониторинга, а также в развитии методов технической диагностики.

Разработки автора основываются на теоретических и экспериментальных результатах, содержащихся в работах В.А. Аллилуева, И.В. Алексеева, Н.П. Алёшина, И.И. Артоболевского, Ф.Я. Балицкого, Ю.М. Вешкурцева, А.И. Володина, Ю.Б. Галёркина, МД.Генкина, В.В. Гриба, Н.С. Ждановского, H.A. Иващенко,

A.Н. Кабакова, В.А. Карасева, Ю.Н. Кликушина, В.В. Клюева, В.Н. Костюкова,

B.Н. Луканина, В.М. Михлина, А.В.Николаенко, Б.В. Павлова, П.И. Пластинина, М.К. Сидоренко, Е.А. Скобцева, А.Г. Соколовой, J1.B. Станиславского, АД Изотова, Л.В. Тузова, Б.С. Фотина, М.И. Френкеля, В.А. Четвергова, К.Н. Яаленского и других ученых, а также на исследованиях и достижениях ряда коллективов научно-исследовательских, отраслевых и академических институтов - МАДИ, ЛСХИ, СибИМЭ, ГОСНИТИ, ИМАШ РАН, ОАО "ЛенНИИхиммаш", НПЦ «Динамика» и др., и зарубежных ученых и специалистов таких компаний, как Bently Nevada, Dresser-Rand, Hoerbeger GmbH, KÖTTER Consulting Engineers, Prognost Systems GmbH, Metrix Instrument Co, Bruel & Kjer Vibro и др.

Научная проблема: выявление, обобщение, систематизация научно-методических основ и технологии мониторинга технического состояния поршневых машин и развитие их на основе использования виброакустической диагностики.

Цель работы: развитие научно-методических основ и внедрение технологии и автоматических систем мониторинга технического состояния поршневых машин в реальном времени методами ВА диагностики для предупреждения аварий и управления техническим состоянием, обеспечивающих безаварийную ресурсосберегающую эксплуатацию поршневых компрессоров НХК.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Развить обобщенную модель виброакустического сигнала, разработав обобщенные и частные модели механизмов формирования структур ВА сигналов поршневых машин, соответствующие возникновению неисправностей и дефектов отдельных узлов, а также машины в целом, с учетом особенностей формирования виброакустических колебаний, что позволяет осуществить селекцию диагностических признаков (ДП).

2. Выбрать и обосновать места установки вибродатчиков на корпусе и узлах поршневых компрессоров.

3. Разработать систему определяющих критериев неисправностей на базе параметров виброакустического сигналов и алгоритм функционирования автоматической экспертной системы, для чего:

- осуществить селекцию и синтез совокупностей диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния, основным неисправностям и технологическому режиму эксплуатации ПМ, возникающих как по отдельности, так и совместно, и инвариантных к конструкции машин;

- определить нормативные значения диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния и степеням опасности дефектов, неисправностей, технологическому режиму эксплуатации ПМ.

4. Разработать методику и алгоритм преобразования исходного ВА сигнала и получения интегральных оценок первого и второго порядков, обеспечивающих повышение достоверности получения ВА сигнала и постановки диагноза.

5. Предложить методические и алгоритмические решения линеаризации и коррекции амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ) измерительного тракта.

6. Разработать методику и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала для проведения его нелинейной обработки.

7. На основе предложенных моделей и в соответствии с задачами исследования разработать элементы автоматических систем диагностики и мониторинга (СДМ) технического состояния, целью которых является получение в реальном времени информации о состоянии поршневых машин НХК в необходимом количестве и качестве для обеспечения наблюдаемости их технического состояния, безопасной, безаварийной ресурсосберегающей их эксплуатации, и осуществить промышленное внедрение полученных результатов.

Обьекты исследований. Объектами исследований являются поршневые компрессоры (ПК) с электроприводом, используемые в НХК для компримирования взрывоопасных и вредных газов, с единичными мощностями от 0,02 до 2 МВт.

Методы исследований основываются на методах и математическом аппарате теории вероятностей и математической статистики, статистической радиотехники, дискретной математики и цифровой обработки сигналов, теории колебаний, динамики поршневых машин, программном обеспечении специализированного и общего назначения. Информация для статистической обработки отказов поршневых компрессоров и параметров виброакустических сигналов получена с помощью разработанных и внедренных на технологических установках предприятий НХК систем компьютерного мониторинга и диагностики КОМПАКС® (НПЦ «Динамика»). Достоверность результатов работы подтверждена в результате многолетних практических исследований по диагностированию и мониторингу состояния нескольких десятков поршневых компрессоров НХК путем внедрения систем КОМПАКС®, сертифицированных и внесенных в Государственный реестр средств измерений РФ, Болгарии, Узбекистана.

Научная новизна работы заключается в следующих результатах:

1. Разработаны обобщенная и частные модели механизмов формирования структур виброакустических сигналов, которые позволяют выявить структуру виброакустического сигнала узлов поршневых машин при возникновении их неисправностей;

2. Впервые разработана система определяющих критериев неисправностей поршневых машин на базе параметров виброакустического сигналов, которая является основой автоматической экспертной системы поддержки принятия решений реального времени, осуществляющей постановку диагноза в темпе измерений диагностических сигналов (патент на изобретение РФ 2 363 936);

3. Впервые определены нормативные опасные и предупредительные величины диагностических признаков для различных типов ПК.

4. Впервые выявлены параметры функций распределения вероятностей мгновенных значений диагностических признаков неисправностей ПМ\

5. Установлена декорреляция параметров ВА сигналов, позволившая разработать: принципы формирования диагностических признаков, способы диагностики и мониторинга (патенты на изобретения РФ 2 337 341, 2 363 936, 2 314 508), методологию обработки диагностических ВА сигналов для выделения диагностических признаков;

6. Выявлены закономерности отказов узлов и деталей поршневых компрессоров и установлены места расположения вибродатчиков на корпусе и узлах поршневых компрессоров;

7. Выполнено развитие элементов СДМ (патенты на промышленные образцы РФ 44623,44991) и методических основ технологии мониторинга состояния и диагностирования поршневых машин в реальном времени.

Практическая ценность состоит в развитии, создании и внедрении:

1. Методологии и технологии диагностирования и мониторинга состояния поршневых машин, основой которых являются система определяющих критериев неисправностей и алгоритмы функционирования автоматической экспертной системы, позволяющие проводить оценку технического состояния и диагностирование узлов и деталей, нарушений технологического режима компримирования и

других причин виброактивности поршневых машин в реальном времени в темпе проведения измерений без участия эксперта (real-time мониторинг);

2. Трёх национальных (ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564, ГОСТ Р 53565) и шести отраслевых (СА 03-001-05, СА 03-002-05, СТО-03-002-08, СТО-03-003-08, СТО-03-004-08, СТО 03-007-11) стандартов в области мониторинга состояния оборудования опасных производств, в т.ч. нормативно-методического документа «Стационарные компрессорные установки с поршневыми компрессорами: эксплуатационные нормы вибрации» (СТО 03-007-11), в котором впервые для ряда типоразмеров поршневых компрессоров приведены нормированные значения параметров виброакустических сигналов для различных состояний машин;

3. Конфигураций программно-аппаратных средств систем мониторинга реального времени, инвариантных к конструкции поршневых машин НХК, реализующих ряд предложенных способов диагностирования, методических и алгоритмических решений, которые обеспечивают мониторинг технического состояния поршневых компрессоров в реальном времени в темпе проведения измерений без участия эксперта;

4. Систем диагностики и мониторинга более 50 поршневых компрессоров на нефтегазохимических комплексах и производствах в г.г. Омске, Ангарске, Астрахани, Ачинске, Бургасе, Волгограде, Саратове, Сызрани, Ухте и др.

Личный вклад соискателя заключается в формулировке задач исследований, разработке проблемы в целом, в личном участии и выполнении теоретических и экспериментальных исследований и анализе их результатов. Автору принадлежит формулировка всех выводов, положений, закономерностей, описанных в диссертации. В совместных работах личный вклад автора состоит в полной или частичной разработке отдельных составляющих работ, анализе полученных результатов, формулировании выводов.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты:

- обобщенная математическая модель механизма формирования структуры виброакустического сигнала с учетом особенностей возбуждения виброакустических колебаний в поршневых машинах;

- система определяющих критериев неисправностей, представляющая собой базу закономерностей в виде зависимостей, связывающих место измерения вибрации, узел диагностируемой машины, вид неисправности, параметры ВА сигнала;

- вибрационные нормативы безопасной эксплуатации поршневых компрессоров НХК,

- реализации автоматизированных систем мониторинга, на основе предложенных способов и методик диагностирования и мониторинга технического состояния поршневых машин, обеспечивающие безопасную ресурсосберегающую эксплуатацию поршневых компрессоров НХК в реальном времени.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международных конференциях, симпозиумах: «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1995, 1997, 1999, 2010 гг.), «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования» (Санкт-Петербург, 1997,1998,2004,

2010 гг.), «Образование через науку» (Москва, 2005 г.), «Авиадвигатели XXI века» (Москва, 2005 г.), «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (Нижний Новгород, 2008 г), «Двигатель-97», «Двигатель-2007», «Двигатель-2010» (Москва, 1997, 2007, 2010 гг.), «Техническое регулирование и стандартизация. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг» (Москва, 2007 г.), «Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management» (San Sebastian, Spain, 2009, Japan, Nara, 2010, Norway, Stavanger, 2011), «The International Conférence on Condition Monitoring and Machinery Failure Prévention Technologies» (The British Institute of NonDestructive Testing, 2009, 2010, 2011), «Hermetic Sealing, Vibration Reliability and Ecological Safety of Pump and Compressor Machinery» (Kielce-Przemysl, 2008 г.); 10th European Conférence on Non-Destructive Testing (Москва, 2010 г.); Всесоюзных, Российских научно-технических конференциях, совещаниях, семинарах: «Проблемы вибродиагностики машин и приборов» (Иваново, 1985 г.), «Актуальные проблемы двигателестроения» (Владимир, 1987 г.), « ХХИ Всесоюзное научное совещание по проблемам прочности двигателей» (Москва, 1988 г.), «Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей » (Ленинград-Пушкин, 1990, 1991, 1992 гг.), «Неразрушающий контроль и диагностика» (Москва, 1999 г.), «Проблемы безопасности, экологии и автоматизации товарно-транспортных операций и хранения нефти и нефтепродуктов» (Омск, 2003 г.), «Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций» (Москва, 2005,2011 гг.), «Наука, образование, бизнес» (Омск, 2007,2008,2009,2010,2011 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 74 печатных работах, в т.ч. в 14 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК России для публикаций научных результатов докторских диссертаций; в трех учебных пособиях «Основы строительной механики двигателей внутреннего сгорания» (1995 г.), «Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования» (2002 г.), «Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин» (2011 г.); в 10 полных текстах и 31 тезисах докладов на Международных, Всесоюзных, Российских и региональных научных конференциях и семинарах; в 39 статьях сборников научных трудов и периодических изданиях; в 5 патентах на изобретения и промышленные образцы, в 1 отчете по НИР, в 3 национальных (ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564, ГОСТ Р 53565) и шести отраслевых (СА 03-001-05, СА 03-002-05, СТО-03-002-08, СТО-03-003-08, СТО-03-004-08, СТО 03-007-11) стандартах в области мониторинга состояния оборудования опасных производств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и результатов, списка литературы, включающего 315 источников, и приложений, содержащих документы внедрения, исходные данные и результаты расчетов. Основной материал изложен на 348 страницах, включая 71 таблицу и 266 иллюстраций.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объекты исследований, приводится постановка задач и краткая аннотация содержания работы, дана оценка новизны, достоверности и практической ценности полученных результатов, сформулированы защищаемые положения,

В первой главе проведен анализ методов и средств диагностирования и мониторинга поршневых машин, включая двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в т.ч. путем анализа виброакустических сигналов. Под мониторингом технического состояния объекта (диагностическим мониторингом объекта) понимается наблюдение за техническим состоянием объекта (агрегата, конструкции, машины, узла, механизма, технического устройства) для определения и прогнозирования момента его перехода в предельное состояние. Результат мониторинга объекта представляет собой совокупность диагнозов составляющих его субъектов (машин, узлов, механизмов), получаемых на неразрывно примыкающих друг к другу интервалах времени, в течение которых состояние субъекта существенно не изменяется. Виброакустический сигнал - это физическая величина, характеризующая механические колебания (вибрационные, акустические, газогидроакустические и др.), сопровождающие функционирование объекта (см. CA 03-002-05, СТО 03-003-08).

Анализ применимости различных методов диагностирования, например, дизелей, показывает, что определить неисправности дизеля можно с помощью четырех основных методов: термодинамического, параметрического, спектрального («металл в среде»), виброакустического. Фактически оказывается, что с помощью виброакустического метода можно выявлять до 80% неисправностей ДВС.

Достижения в области теории и практики виброакустической диагностики ДВС отражены в работах В.А. Аллилуева, И.В. Алексеева, И.И. Артоболевского, Ф.Я. Балицкого, А.И.Володина, М.Д. Генкина, Н.С.Ждановского, H.A. Иващенко, В.Н. Луканина, В.М. Михлина, A.B. Николаенко, Б.В. Павлова, М.К. Сидоренко, А.Г. Соколовой, Л.В. Станиславского, Е.А. Скобцева, А.Д. Изотова, Л.В. Тузова, В.А. Четвергова, в исследованиях и достижениях ряда коллективов научно-исследовательских, отраслевых и академических институтов - МАДИ, ЛСХИ, СибИМЭ, ГОСНИТИ и других, а также ряда зарубежных специалистов и компаний. Разработанные методы и способы виброакустической диагностики ДВС в режиме прокрутки можно использовать для диагностирования ПК с учетом идентичности кинематики и динамики ДВС и ПК.

Данные по отказам и ремонтам поршневых компрессоров зарубежных предприятий НХК выявили системы и составные части машин, а также усредненные процентные доли отказов, которые приводят к незапланированным ремонтам: 8 систем и составных частей ПК являются причиной около 93,5 % всех незапланированных остановок машин, при этом доля отказов клапанов составляет 36 %, а стоимость их ремонта - 50 % от общих затрат на ремонт компрессора. В то же время по данным отечественных исследований за счет поломок клапанов происходит до 70-90 % остановок шахтных и заводских компрессорных установок, до 50% для компрессоров типа 5Г-100/8, 4M 10-100/8. По данным отечественных и

зарубежных исследований в таблице 1 представлена статистика отказов поршневых компрессоров, которая свидетельствует об актуальности развития методов и средств диагностирования и мониторинга технического состояния ПК.

Таблица 1

Отказы по типам узлов, механизмов, детален ПКНХК

№ Узлы и причины ремонта Соотношение по типам, %

онпз-' Анкетирование'

1. Ремонт и замена клапанов 36,4 36

Ремонт и замена деталей ЦПГ, в т.ч.

2. сальники под давлением 17,5 17,8

3. колец 25,8 13,9

4. прочих деталей 5,0 -

5. Ремонт н замена деталей КПМ 3,8 32,3

6. Ремонт и замена деталей КШМ 4,0

7. Другие ремонты 7,5

Всего ремонтов, единиц 772 н/д

По данным: I.Leonard S.M., Increase Reliability of Reciprocating Hydrogen Compressors // Hydrocarbon Processing, January, 1996. Pp. 67-74 2. Науменко А.П. Современные методы и средства real-time мониторинга технического состояния поршневых машин 11 Компрессорная техника и пневматика. 2010. №8. С 27-34.

Уровень развития методов и средств диагностирования и мониторинга поршневых компрессоров отражен в теоретических и экспериментальных исследованиях П.И. Пластинина, В.Н. Костюкова, В.В. Гриба, Р.В. Жукова, ряда научно-исследовательских работ и разработок ОАО "ЛенНИИхиммаш", ООО "ВНИИГаз", ИМАШ РАН, "Вибро-Центр", НПЦ «Динамика», Bently Nevada, Dresser-Rand, Hoerbeger Ventilwerke GmbH, KOTTER Consulting Engineers, Prognost Systems GmbH, Metrix Instrument Co, Bruel & Kjer Vibro и других организаций и специалистов.

Анализ уровня развития существующих методологии и технологии оценки технического состояния (ГС) и диагностирования поршневых машин, архитектур, принципов функционирования известных систем говорит о том, что

-методология определения технического состояния узлов и деталей поршневых компрессоров опирается, в основном, на измерение прямых структурных и термодинамических (технологических) параметров (относительные смещения, давление, температура), реализует on-line технологию и информирует об их отклонениях от номинальных значений;

-параметры виброакустических колебаний (виброускорение, виброскорость) используются для оценки только виброактивности отдельных узлов поршневых компрессоров, без проведения диагностирования и выявления причин возникновения неисправностей и дефектов;

-технология on-line мониторинга обладает достаточно высокими (более 5%) величинами статической и динамической ошибок распознавания технических состояний (по ГОСТ Р 53563), вследствие чего подобные системы можно использовать только для мониторинга технического состояния оборудования опасных производственных объектов второй, третьей и более низких категорий опасности.

Использование в известных системах номинальных и предельных значений структурных и технологических параметров, которые указаны в конструкторской документации на машину и/или определены существующими нормативными документами, обладает, как минимум, двумя недостатками:

- контроль изменений параметра, планирование действий персонала и их содержание возлагается на персонал, эксплуатирующий и обслуживающий /Ш;

-степень опасности или скорость изменения измеряемого параметра должен также оценивать сам персонал.

Эти недостатки приводят к высокой значимости субъективного (человеческого) фактора, что существенно снижает объективность и своевременность оценки состояния оборудования и значительно повышает величину риска пропуска опасного отказа.

Фундаментальным подходом к анализу виброакустических сигналов и диагностике, связанным со сложностью виброакустических процессов, генерируемых источниками виброакустических колебаний, различием физических моделей и методов их математического описания, является разбиение его на частотные диапазоны, которым свойственны свои возмущающие силы, своя физическая модель объекта со своими дефектами и неисправностями, своя диагностическая модель и свои методы анализа виброакустических сигналов.

Параметрами движения физического тела, в т.ч. колебательного, в зависимости от времени являются перемещение 5 (/), скорость V (/), ускорение а (/). Для тела, подвергающегося упругому воздействию, 5(1) характеризует потенциальную энергию и(0 и силу НО движения и с учетом второго закона Ньютона и закона Гука можно показать, что с одной стороны $ (/) является мерой деформации, а с другой стороны й(1)ил (/) определяют внутренние напряжения в элементах конструкции объекта. Учитывая, что пьезоакселерометры с равномерной АФЧХ в широком диапазоне частот преобразуют виброакустические колебания в электрический сигнал, то в диапазоне низких частот 5 (/) будет в большой степени характеризовать вибрацию объекта, т.е. внутренние напряжения и жесткость элементов крепления объекта, а в высокочастотном диапазоне а (/) _ упругие волны и внутренние напряжения в элементах корпуса объекта.

Таким образом, можно связать параметры виброакустического сигнала а (О, V (<), 5 (0 с диапазонами частот их измерения и дефектами, проявляющимися на этих частотах, что не используется в известных методиках и системах диагностирования ПК.

Важная роль в постановке диагноза отводится моделям формирования диагностического сигнала, которые можно разделить на две группы:

1. Детерминированные и вероятностные модели сигналов, представляемые в виде аппроксимирующих функций виброакустических сигналов детерминированных источников и спектрально-корреляционных и регрессионных представлений шумовых и периодических составляющих (ШПС) виброакустических сигналов;

2. Обобщенные модели виброакустических сигналов, отражающие взаимодействия элементов диагностируемого объекта.

В.Н. Костюковым предложена модель квазипериодического виброакустического сигнала объектов периодического действия, согласно которой виброакустические колебания могут быть представлены в виде смеси периодических составляющих, возбуждаемых циклически действующими силовыми воздействиями и вызванных структурными параметрами и рабочими процессами, и шумовых составляющих - акустический шум и неизвестные составляющие, несущих информацию о состоянии механизмов. Их частотный состав адекватно проявляется как в прямом спектре, так и в спектре огибающей виброакустического сигнала. Указанная модель требует развития применительно к поршневым компрессорам.

Процесс преобразования виброускорения a(t) в виброскорость v(t) и виброперемещение s(t) эквивалентен математической операции интегрирования. В статистической радиотехнике, теории случайных функций показано, что точное математическое интегрирование стационарного случайного процесса приводит к нестационарному процессу с неограниченно возрастающей дисперсией, который является Винеровским случайным процессом, т.е. нормальным процессом с независимыми приращениями. В установившемся режиме, например, на выходе физической интегрирующей цепи, процесс является стационарным, как и на входе, и некоррелированным с входным, что подтверждает ортогональность (декорреляцию) таких вибропараметров как a{t), v((), s(t) для случайных процессов зарождения и развития неисправностей и дефектов. Данный факт, установленный в работах Костюкова В.Н., не используется в известных методиках и системах диагностирования поршневых компрессоров.

Анализ нормативно-методической документации в области вибрационного контроля поршневых машин, включая ISO 10816-6, ДСТУ 3162, свидетельствует о том, что база нормирования параметров вибраций развита недостаточно, так как нормы вибрации имеют ограниченное применение для ряда типоразмеров поршневых машин, которые не совпадают с типоразмерами поршневых компрессоров НХК, номенклатура точек контроля вибропараметров не обеспечивает диагностирование жизненно важных узлов ПК, а это не обеспечивает безаварийную и безопасную эксплуатацию поршневых машин НХК.

В результате можно констатировать, что, существующие методологии и технологии оценки технического состояния и диагностирования, архитектуры, принципы функционирования систем, документы по нормированию параметров вибрации поршневых машин не позволяют использовать существующие СДМ, нормы вибрации для объективной оценки состояния как машин в целом, так и технического состояния отдельных их узлов и деталей, что в целом ограничивает применение этих систем для real-time мониторинга состояния поршневых машин опасных производственных объектов, а также поршневых машин в тех сферах применения, в которых безопасность при их отказе играет определяющую роль. Поэтому современный уровень развития методологии, технологии и средств диагностирования и мониторинга состояния поршневых машин с целью обеспечения их безопасной эксплуатации требует проведения теоретических и экспериментальных исследований по их развитию.

Проведенный анализ позволил сформулировать задачи исследований с точки зрения развития элементов теории, технологии и оборудования монито-

ринга технического состояния поршневых машин реальном времени методами виброакустической диагностики.

Во второй главе разработаны обобщенная и частные модели механизмов формирования структур виброакустических сигналов при возникновении неисправностей и дефектов различных узлов и деталей поршневых компрессоров, проведено обоснование мест установок вибродатчиков.

Проведенный анализ отказов узлов и деталей поршневых компрессоров (см. табл. 1) выявил наиболее уязвимые и затратные, с точки зрения ремонта, узлы и детали машин. Поэтому основное внимание при мониторинге состояния должно уделяться таким узлам как клапаны, детали цилиндропоршневой группы (ЦПГ), кривошипно-ползунного механизма (КПМ), включая шток, кривошипно-шатунного механизма (КШМ), сальники. В связи с этим места установки датчиков СДМ выбраны из условия полноты контроля технического состояния основных узлов поршневого компрессора (табл. 2, рис. 1) с учетом минимального вмешательства в конструкцию компрессора, максимальной глубины диагностирования при минимально необходимом количестве датчиков согласно требований ГОСТ Р 53564, СА 03-001-05, СА 03-002-05. Для использования когерентных методов обработки виброакустических сигналов устанавливается датчик углового положения вала.

Источниками ВА активности поршневых машин являются различные силовые, чаще всего, статистически независимые воздействия, которые можно разделить на импульсные (ударные) вынуждающие силы ^ (например, открытие клапана), полигармонические силы (например, момент несбалансированных масс) и стохастические (шумовые) силы Р„, возникающие вследствие трения контактирующих деталей и газогидродинамики (рис. 2).

В механической системе вынуждающие силовые воздействия в зависимости от конструкции механизма в той или иной степени взаимодействуют между собой. Нелинейные взаимовлияния в механической системе взаимодействующих элементов приводят к преобразованию всех силовых взаимодействий Fg, Г„ с весовыми функциям в виде импульсных характеристик й*, л*, л", и?, соответствую-

щих каждой паре силовых воздействий. В результате формируются три группы силовых воздействий на элементы, детали, узлы машины: ударные, стохастические, полигармонические (рис. 2).

Импульсные (ударные) воздействия ^ возбуждают колебания ^ на собственных (резонансных) частотах колебаний корпуса поршневых машин, элементов, деталей, узлов с учетом импульсной характеристики л/(/); гармонические Fgx- вынужденные незатухающие полигармонические виброакустические колебания Sgsс й|(<); процессы трения, газогидродинамические воздействия Р„£

- широкополосные и узкополосные случайные виброакустические колебания Б„гс и"„(!), которые в общем случае можно считать шумоподобными или стохастическими процессами (см. рис. 2).

Электрический сигнал на выходе датчика, как эквивалент ШПС виброакустических колебаний, можно представить с учетом импульсных характеристик канала от места приема виброакустического сигнала до его преобразования в электрический сигнал и усиления: {ИцГ(()} - для свободных затухающих, {Нрг(()} - вынужденных незатухающих, {ЬП1Г(1)} - случайных широкополосных и узкополосных колебаний (см. рис. 2).

1,5- цилиндр в осевом направлении:

2, 7 - зона нагнетательных клапанов;

3, 6 - зона впускных клапанов; 4,8- крейцкопф вертикально; 9, 10, II - коренные подшипники;

12 - датчик углового положения вала;

13 - задний подшипник двигателя, а) в общем случае (см. табл. 2) б) ПК типа 2ГМ16-20-42/60

Рнс. 1. Установка ВА датчиков на поршневые компрессоры

Таблица 2

Система определяющих критериев неисправностей: расположение датчиков ВА сигнала и диагностируемые неисправности

№ Место измерения вибрации на корпусе Узлы ПМ Вид неисправности

1. На торце цилиндра (по оси движения поршня) Детали ЦП Г, технологический процесс Зазор между поршнем и гильзой, износ поршневых колец, износ поверхности гильзы, ослабление крепления штока к поршню, заброс конденсата, гидроудар (косвенно - клапаны)

2. Клапаны или на цилиндре в зоне расположения клапанов Клапаны, технологический процесс Поломка пластин, пружин, уменьшение параметра «время-сечение», нарушение техпроцесса, заброс конденсата, гидроудар

3. Шток Шток Изгиб штока, ослабление крепления штока

4. Крейцкопф (вертикально, перпендикулярно оси движения) Кривошипно-ползунный механизм (КИМ) Зазоры, состояние поверхностей скольжения крейцкопфа, состояние поверхности втулки и подшипника верхней головки шатуна, жесткость крепления штока

Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) Зазоры, состояние шатунной шейки и её подшипников, жесткость крепления нижней головки шатуна, состояние коренных подшипников

5. Крышка коренных подшипников Коренные подшипники (К/Т) Зазоры (износ баббитового слоя)

6. Подшипник машины со стороны привода или маховика (точка 9 рис. 1 6) Вал, муфта Дисбаланс

Вал ПК, привода Несоосность

Муфта Повышенные зазоры, ослабление крепления, жесткости

Рис. 2. Модель механизма формирования структуры ВА сигнала

На основе разработанной модели механизма формирования структуры виброакустического сигнала предложены частные модели структур при возникновении дефектов и неисправностей вращающихся деталей, муфты, их неуравновешенности, несоосности вала машины и привода, повышенных зазоров, ослаблений крепления и жесткости составных частей узлов и механизмов поршневого компрессора, клапанов, неисправностей возвратно-поступательно движущихся узлов и деталей.

Для виброакустических сигналов с клапанов поршневого компрессора получены частные модели в следующем виде: 1) полигармонические составляющие

и=1

У ч *=1

(1)

2) стохастические составляющие

Ы ) 1 у V. «=1

3) составляющие от ударных воздействий

" I

N

ш

У«*'

(2)

(3)

где Л £, я*, АЧк, 5", Я*, а^, з^ - параметры составляющих ЙЛ колебаний с учетом импульсных характеристик взаимовлияния и преобразования силовых воздействий в виброакустический сигнал.

Из полученных выражений видно, что модуляция ударными воздействиями (выбор зазоров) 5/ приводит к изменению спектрального состава полигармонических составляющих и увеличению уровней высокочастотных компонент, а, в тоже время, компоненты полигармонических составляющих модулированные низкоэнергетическим шумом, не являются информативным диагностическими признаками для поршневых компрессоров двойного действия.

Стохастическая составляющая модулирована как компонентами ударных воздействий со структурой сигнала Я?, так и суммарной силой полигармонических составляющих . Эта модуляция при исправных клапанах приводит

к появлению несущей с боковыми полосами в виде гармонического ряда с частотами более 01 и 2

Составляющие от ударных воздействий Бы и модулированы как стохастическими компонентами А^, так и полигармоническими что приводит к

существенному усложнению структуры виброакустического сигнала в частотной области и являются информативными только при существенных (энергетических сопоставимых) величинах ударных воздействий.

Учитывая высокую чувствительность коэффициента модуляции к изменению параметров модулирующего сигнала по сравнению с прямым спектром

сигнала, при соответствующем выборе мест установки датчиков ВА сигнала (на клапанах или непосредственной близости от них и канала течения газа) целесообразно использовать диапазон частот, генерируемых течением газа, который соответствует частоте несущей виброакусгических колебаний.

Практический опыт мониторинга состояния клапанов и изменений параметров сигнала и структуры спектра огибающей ВА сигнала на протяжении времени от возникновения первой неисправности в клапане до его полной деградации подтверждает приведенное выше соотношение (2). Спектральный анализ ВА сигналов, полученных с датчиков, установленных на клапанах и рядом с ними на поршневые компрессоры различных марок и типов, подтверждает, что исправные клапаны возбуждают ВА сигнал, огибающая которого имеет преимущественную вторую гармонику частоты вращения вала (рис. 3 а), неисправные - первую (рис. 3 б).

СМ 2« МАКС. 1.15 Оборотит: Й.25 Гц

Курсор 12.50 Гц. 1.18

СК3.11МНАКС: 7 27

КУРСОР » 2) Гц. 7.27

1

ІІ

ІЛ2 12.5

|

,1 І ІІ

А иШі-.*^ -А*.,--*--

о) преобладает вторая гармоника частоты вращения вала

б) преобладает первая гармоника частоты вращения вала

Рис. 3. Спектры огибающей ВА сигнала исправного (а) и неисправного (б) клапанов

В третьей главе решена задача селекции диагностических признаков дефектов и неисправностей узлов и деталей поршневого компрессора инвариантных к их конструкции, что обеспечивает важнейшее требование СДМ, обеспечивающее его реальное внедрение: выделены спектральные инварианты ВА сигнала, соответствующие ДП; определены ДП, включающие амплитуду и СКЗ ВА сигнала; выбраны ДП дефектов и неисправностей на основе когерентной (синхронной пиковой) селекции ВА сигнала; выделены параметры характеристической функции (х.ф.) ВА сигналов при возникновении неисправностей. Синтезирована совокупность ДП, которая позволила увеличить глубину диагностирования и разработать алгоритмы автоматической экспертной системы поддержки принятия решений.

Предложен способ вибродиагностики ПК по спектральным инвариантам (патент РФ 2 337 341), согласно которому вибрацию измеряют в точках, близлежащих к диагностируемым узлам машины, выделяют информативные составляющие - гармоники частоты повторения полного цикла ПМ, оценивают их дисперсии (см. рис. 3), формируют совокупности гармоник и определяют спектральные инварианты в виде отношения дисперсий соответствующих совокупностей гармоник:

т=р / /=/

где А„ Л„,-амплитуды соответственно т°" гармоник в спектре вибрации диагностируемой ПМ\}<р,)~\,...,к,■■■!', У,к,1,р,г,5} 6 [1,2,..,9].

Весьма эффективным является использование кепстральных компонент в качестве информативных составляющих таких, как

(5)

где Ау~А-$ - амплитуды 1°", 2°", 3е" кепстральных составляющих, соответствующих гармоникам оборотной частоты 0,5 /о]/о", 2/0, что позволяет повысить достоверность диагностирования за счет обобщения одних классов неисправностей и детализации других.

На основе теоретико-эмпирических исследований разработана система определяющих критериев неисправностей, представляющая собой базу закономерностей в виде табличной зависимости, связывающей место измерения вибрации, узел диагностируемой машины, вид неисправности, соответствующий спектральный инвариант, обусловленной причинно-следственными связями между ними (табл. 3).

Таблица 3

Система определяющих критериев неисправностей: спектральные инварианты

№ Место измерения вибрации Узлы поршневой машины Классы неисправностей и*1)

1. Крейцкопф Кривошипно-ползунный механизм, (КПМ] Зазоры, состояние поверхностей скольжения, поверхности втулки и подшипника верхней головки шатуна, жесткость крепления штока Л0+3)

2. Крейцкопф Кривошипно-шатунный механизм, (КШМ) Зазоры, состояние шатунных и коренных подшипников, жесткость крепления нижней головки шатуна ¿•(3+5) Л(1+5)

3. Клапан; цилиндр в зоне клапанов Клапан Поломка пластин, пружин, уменьшение параметра «время-сечение», гидроудар, нарушение технологического процесса И!) Л<|+3)

4. Крышка цилиндра Детали цилиндропоршне-вой группы Зазоры, износ поршневых колец, поверхности гильзы, ослабление крепления штока к поршню (зазоры втулка-поршень), гидроудар, нарушение технологического процесса и» Л0+3)

5. Подшипник поршневой машины со стороны привода или маховика Вращающиеся детали вала, муфта Дисбаланс им (1+9)

6. Валы поршневой машины и привода Несоосность И2+3) (1+9)

7. Муфта Повышенные зазоры, ослабление крепления, ослабление жесткости .'(3+9) (1+9)

Анализ отличительных признаков предлагаемого способа диагностики технического состояния поршневых машин и обеспечиваемых ими технических результатов показал следующее:

- использование спектральных инвариант в виде отношения дисперсий гармонических составляющих позволяет провести нормирование уровней диагностических признаков неисправностей, лежащих в диапазоне от 0 до 1, а также обобщенно и единообразно решить задачу диагностирования различных узлов и механизмов ПМ-одноименные спектральные инварианты, полученные по амплитудно-частотному спектру вибрации с датчиков, установленных в различных точках ПМ, содержат информацию о состоянии различных узлов и механизмов ПМ\

- использование в качестве амплитудно-частотного спектра вибрации корпуса ПМ спектра огибающей виброакустического сигнала и выделение гармонических составляющих дает возможность проводить анализ спектральных инвариант в различных частотных диапазонах виброакустической активности, характерных для различных узлов и деталей поршневых машин;

- наличие базы закономерностей, полученной путем многолетнего мониторинга состояния нескольких десятков поршневых машин, позволяет повысить достоверность диагностирования узлов и деталей ПМ и обеспечивает быстрое, полное и достоверное диагностирование поршневых машин без проведения трудоемких предварительных исследований каждой машины.

Исходя из разработанных моделей механизма формирования структур виброакустических сигналов путем статистической обработки их параметров предложено формировать диагностические признаки дефектов и неисправностей поршневых компрессоров на основе СКЗ виброускорения (Ams), виброскорости (Vmi), виброперемещения (Sm„), амплитуды ВА сигнала (Аатр!, Ушр1, Sompi) за несколько оборотов вала и с использованием когерентной (синхронной пиковой) селекции сигнала с заданным уровнем вероятности, параметров характеристической функции и спектральных инвариант виброакустического сигнала.

В процессе обработки эмпирических данных, полученных из баз данных СДМ, установлена закономерность ортогональности (декорреляции) параметров виброакустических сигналов поршневых машин: СКЗ, амплитуд, пик-фактора a(i), v(/), 5 (/), которая обусловлена разнообразием причин и механизмов износа узлов и деталей поршневых компрессоров, порождающих случайные виброакустические процессы в разных частотных полосах. Как предложено Костюковым В.Н. степень ортогональности оценена с помощью меры Линдера: msy^iwp/}] »

L=[R{ V^Vœvpi})2, где R{} - коэффициент корреляции (табл. 4).

Таблица 4

Мера Линдера L параметров ВА сигнала _

Амплитуда Осевое направление Впускной клапан К рейцкопф коренной ПОД1, иипник

Агт Srms ^ms Srm Arms vrm Srms

100% 0,77 0,24 0,11 0,81 0,10 0,31 0,34 0,27 0,08 0,52 0,003 0,0003

99% 0,90 0,16 0,09 0,90 0,29 0,66 0,67 0,28 0,23 0,65 0,17 0,33

98% 0,94 0,15 0,14 0,92 0,25 0,77 0,76 0,30 0,26 0,67 0,28 0,47

97% 0,96 0,14 0,17 0,94 0,28 0,83 0,81 0,31 0,28 0,64 0,33 0,53

96% 0,98 0,14 0,20 0,96 0,30 0,86 0,83 0,35 0,32 0,63 0,36 0,60

95% 0.98 0,14 0,24 0,98 0,32 0,86 0,86 0,38 0,38 j 0,61 0,38 0,64

94% 0,98 0,15 0,27 0,98 0,32 0,86 0,88 0,42 0,41 0,59 0,40 0,65

93% 0,98 0,16 0,29 0,98 0,31 0,86 0,90 0,45 0,42 0,59 0,42 0,66

82% 0,94 0,25 0,41 0,90 0,37 0,88 0,94 0,64 0,35 0,58 0,53 0,55

PF 0,14 0,005 0,20 0,05 0,02 0,03 0,45 0,13 0,48 0,34 0,14 0,29

Анализ данных, собранных в реальных условиях эксплуатации ПК, позволил получить следующие новые результаты (табл. 4, рис. 4):

1. Коэффициент корреляции между СКЗ а (г), v(r), s(í) и их амплитудами показывает достаточно высокую статистическую зависимость для а(1) и независимость для v(r) и s(t);

2. Пик-фактор (PF - отношение Aamp¡ к А„т) коррелированных величин является статистически независимым параметром от Aam,,i и Лт„.

3. Пик-фактор (отношение Уатр/ {Sampl) К Vrms (Smí)) некоррелированных параметров v(í), s (t) является статистически независимым параметром от амплитуды и СКЗ.

4. Эмпирические функции распределения (ЭФР) амплитуд а (г), V (t), s (/) имеют перегиб в точке по уровню вероятности 0,99 для субъектов в состоянии ДОПУСТИМО, а в диапазоне вероятностей от 0,82 до 0,99 их можно аппроксимировать прямой линией с /?2>0,9.

5. Определение амплитудного значения вибропараметров по уровню вероятности 0,99 позволяет на самой ранней стадии определять пояшгение неисправностей ПМ.

6. При изменении состояния субъектов точка перегиба функций распределения параметров вибросигнала смещается в сторону меньших значений - с 0,99 до 0,93.

Учитывая, что при изменении состояния субъектов точка перегиба ЭФР параметров вибросигнала смещается в сторону меньших значений с 0,99 до 0,93 (рис. 4) целесообразно при использовании в качестве диагностических признаков неисправностей узлов и деталей поршневых машин амплитуды вибропараметров фиксировать их величины при уровне вероятности от 0,99 (малый риск пропуска отказа, большая вероятность ложной тревоги) до 0,93 (достаточно велик риск пропуска отказа, достаточно малая вероятность ложной тревоги).

Анализ отличительных признаков способа диагностирования ПМ по СКЗ а (/), V (0, s (/) ВА сигнала и обеспечиваемых ими технических результатов показал, что:

1. СКЗ вибропараметров являются энергетической оценкой виброактивности поршневых машин, которая характеризует изменение ТС узлов и деталей ПМ\

2. Нормирование СКЗ параметров ВА сигналов, полученных в различных точках ПМ и с различных узлов, позволяет оценивать техническое состояние этих узлов;

3. СКЗ параметров виброакустических сигналов являются адекватными оценками изменения технологического процесса компримирования.

В результате статистической обработки сигналов и трендов СКЗ параметров виброакустических сигналов и анализа данных по ремонтам можно констатировать:

1. СКЗ а (г) ВА сигнала с датчиков, установленных на клапанах, крышке цилиндров, крейцкопфе и коренных подшипниках, адекватно отражает изменение ГС узлов и деталей. Особенно эффективным является использование СКЗ a U) для обнаружения заброса конденсата в полость нагнетания и возникновения гидроударов;

0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 Вероятность

Рис. 4. Клапан нагнетательный. ЭФР амплитуд а (I)

380"

ВМТ НМТ -<р, град ВМТ

Рис. 5. Циклограмма работы ПК (зависимость высоты поднятия пластин клапана от угла поворота вала)

Врем. реал.

CK3:13.34 МАКС: 110.56 Оборотная: В.ЗОГц

Основной курсор Курсор 59.96МС, 9.1Є

AsvT,Apv2 Asv2',Apv1

і . A1*f AW2 !

' V Тртт .........

V

ШТ

Рис. 6. ВА сигнал с датчика на клапанах

2. СКЗ s (/) виброакустического сигнала с датчиков, установленных на различных узлах ПК, также адекватно отражает изменение ТС этих узлов. Наиболее эффективным является использование СКЗ s (?) для оценки опасности влияния гидроударов на жесткость крепления корпусных деталей ПК и воздействия на фундамент;

3.СКЗ v(f) виброакустического сигнала с датчиков, установленных на различных узлах ПК, является самым чувствительным параметром к неисправностям, связанным с неуравновешенностью вращающихся и движущихся масс.

Исходя из циклограммы работы ПК и индикаторной диа- 5 —^

граммы предложено выделять наиболее информативные сегменты по углу поворота вала, в которых ВА сигнал будет адекватно отражать изменение технического состояния и появление неисправностей и дефектов, например, клапанов (рис. 5).

Анализ временнбй реализации ВА сигнала с датчика на клапанах, показывает, что при возникновении неисправностей всасывающего клапана Ая/ значительно возрастает и достигает нескольких десятков м/с2 (рис. 6).

Когерентный анализ ВА сигнала с датчика на крейцкопфе показывает влияние техпроцесса на динамические нагрузки узлов и деталей КПМ: заброс конденсата в полости нагнетания приводит к увеличению амплитуда a(t) в 3...5 раз именно в моменты открытия клапанов (А^А^А^А^) (рис.7).

Взаимодействия деталей в зазорах и возникающие динамические перегрузки эффективно и адекватно отражаются на трендах параметров Ald, Akj. Тренд параметра А,л виброакустического сигнала с датчика на крышке цилиндра (рис. 8) показывает возникновение гидроударов при забросе конденсата.

Врем. реал. СКЗ:2.67 МАКС: 19.60 Оборотная^ 8.30Гц С

Основной курсор Курсор 14.74МС. 14.56

20

\AsvT,Apv 2 As v21Apvi

ЛІ НЬИІіІІіііо lunl ,-t«„J.

ІІІИМ" 'F' 11 |™Bfl№W'i' ^ * *

1

' ВМТ НМТ ВМТ

Рис. 7. ВА сигнал с датчика над крейцкопфом -повышенная динамическая нагрузка

Сутки 4 3 2 1

Рис. В. Тренд параметра ВА сигнала -зазоров после ВМТ

выбор

С учетом циклограммы работы компрессора, динамики КШМ и на основе опыта эксплуатации СДМ сформирована система определяющих критериев неисправностей, которая представлена в виде базы закономерностей, связывающей параметры виброакустических сигналов с учетом циклограммы работы поршневых компрессоров с датчиков, установленных на различных узлах, с неисправностями этих узлов и их деталей, а также нарушениями технологического режима эксплуатации компрессора (табл. 5).

Таблица 5

Система оп ределяющих критериев неисправностей: параметры сигнала по углу поворота вшіа

Место измерения вибрации Узлы поршневой машины А,л', Амі Аыи А ,¿2 А.п-ь А)-у2 Арх-і'. Ару і

Цилиндр Детали ЦПГ Зазор между поршневыми кольцами и гильзой, неисправность колец, ослабление крепления поршня к штоку, гидроудар Поломка пластин, пружин, уменьшение параметра «время-сечение», наличие конденсата

Клапан; цилиндр Клапан Наличие конденсата, гидроудар Поломка пластин, пружин, уменьшение параметра «время-сечение». наличие конденсата

Крейцкопф Кривошипно-ползунный механизм Ослабление крепления штока, гидроудар Зазоры, состояние поверхностей скольжения крейцкопфа

Крепление штока Зазоры верхней головки шатуна

Коренной подшипник Кривошипно-шатунный механизм Зазоры, состояние нижней головки шатуна, коренных подшипников Ослабление крепления нижней головки шатуна

С целью упрощения нормирования ДП произведена оценка возможности использования характеристической функции (х.ф.) ВА сигналов для формирования диагностических признаков неисправностей узлов и деталей ПК. Произведена обработка мгновенных значений ВА сигналов, полученных при трех состояниях клапанов (рис. 9). Впервые предложено в качестве ДП использовать безразмерную величину безразмерного параметра - модуль х.ф. при заданном значении параметра V или величину V при заданном значении модуля х.ф.

а) б)

Рис. 9. Характеристическая функция ВА сигналов для трех ТС: 1 - НДП\ 2 - ТПМ\ 3-Допустимо: а) экспериментальные значения; б) аппроксимация по критериям состояния

На основе анализа взаимосвязи изменений параметров ВА сигналов вследствие возникновения различных дефектов и неисправностей узлов и деталей ПК синтезирована система определяющих критериев неисправностей,

представляющая собой обобщенную базу закономерностей в виде табличной зависимости, связывающей место измерения вибрации, узел диагностируемой машины, вид неисправности, параметры ВА сигнала, которая обусловлена причинно-следственными связями между ними. В таблице 6 приведён пример системы определяющих критериев для ЦПГ. Здесь приняты следующие обозначения:

Таблица 6

Система определяющих критериев неисправностей: совокупности диагностических признаков

№ Вид неисправности АГгт у ' гтш Аатрі Уатр! Зцт/іІ Аьл Лип А „2 Ар%'2І А,„і І¡Ірч) х.ф.

1. Попадание в полость нагнетания жидкости -> гидроудар -> повышенные нагрузки + + ' +

2. Попадание в полость нагнетания конденсата-> повышенное давление -> повышенные нагрузки + | ••+ + +

3. Попадание в полость нагнетания жидкости при недостаточной линейной жесткости крепления + +

4. Удары вследствие повышенных зазоров, ослабления крепления(кольца) + :7+ К5

5. Удары вследствие повышенных зазоров, ослабления крепления деталей ЦПГ (поршень-шток) ' + К5 •

6. Клапаны: загрязнение; поломка пружин, пластин; несоответствие параметра «время-сечение» параметрам состава газа + + +

7. Параметр «время-сечение» клапанов не соответствует параметрам состава газа вследствие наличия конденсата + + +

8. Ослабление крепления в осевом направлении V + + А'З

Примечание: Датчик расположен на торце цилиндра (по оси движения поршня), контролируются: детали ЦПГ, технологический процесс, клапаны.

В четвертой главе проведены исследования параметров ВА сигналов поршневых машин при возникновении различных неисправностей и дефектов с использованием статистических методов обработки эмпирических данных по предложенной методике анализа статистических характеристик диагностических признаков и аппроксимации функции распределения (ФР).

Одним из примеров использования предложенной методики является расчет статистических характеристик спектрального инварианта ВА сигнала. В качестве исходных данных использовались 2754 временных реализаций ВА сигналов, обра-

ботанных в Ма^аЬ, которые получены из архивов СДМ КОМПАКС®. Сигналы в архивах сохранялись при изменении состояния клапанов по одному из контролируемых параметров. Гистограмма распределения (рис. 10) имеет три моды, что соответствует трём техническим состояниям клапанов.

После построения модифицированных эмпирических (ЭМФР) и регрессионных моделей функций распределения вероятностей (РМФР) (рис. 11) получены теоретические функции распределения (ТФР) для каждого состояния в виде функций распределения по закону Вейбулла-Гнеденко (рис. 12):

ДОПУСТИМО ТПМ ндп

= 1-е Р(х)=1-е (»-о.оп 1"'" 1 0,8229 )

Достоверность аппроксимации функции распределения определяет значение Я2 (мера неопределенности по Линдеру или множественный коэффициент детерминации), который во всех случаях составлял величину не менее 0,99.

Г(х,)

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 г«)

Л(М>

Рис.10. Гистограмма распределения К^у,

-4.5 -4 -3.5

Рис. 11. ЭМФР и РМФР К$3}

-Л _ »-тпм_ к"ВДП

\ н

\

Р(х,)=0М, Ьт =ом

(х,)Ч).953; г„> =0.004 "

6

0.0 0.1 0,2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Рис. 12. ТФР и ЭФР К®3)

0 0.1 0.2 0.3 0,4 0.5 0.6 0.7 0 8 0.9 Р(х,)

Рис. 13. Статистические погрешности

По полученным ФР определены пороговые величины диагностических признаков по уровню вероятности 0,95, значение которого получено методом Неймана-Пирсона:

К<Ц 3) = А" = 0,017+ 0,1893- г591^-1п(1-0,95) = 0,29 ; К<»3) = х = 0,017 + 0,5081 • 6'7!6^- 1п(1 - 0,95) = 0,6;

Д ТПМ ндп

К%} = л-= 0,017 + 0,8229 • ш8^-1п(1 -0,95) = 0,91.

При использовании метода дискретных выборок относительную средне-квадратаческую случайную погрешность 8¡.-(s) определения ФР F(x,) некоррелированными выборками и погрешность <5„.w оценки плотности вероятностей w(x¡) оценивались по формулам, предложенным Мирским Г.Я.:

Ii (1-F(*,)) . _ ¡1 (1 ¡h)-w(xt) т

где N - число некоррелированных дискретных значений исходных данных; h - ширина интервала н'(х,), F(x¡)>0,5.

Расчеты показали, что в области *»<" определения пороговых значении пара- 0и. метра К®,, статистическая погрешность 012: оценки функции F(x,)=0,95 не превы- 009 шает 0,004 (рис. 13). Плотности w(*,-) 006 распределения вероятностей признака (рис. 14) имеют ббльшие величины статистической погрешности оценки Voi 02 03 04 0;5 0 6 ол 08 09С, функции w(*,) и составляют: Х«!,Г°>6 ~ Рис. м. теоретические плотности ufe) ^»•(х) »0,145; 0,9- Sw(x) Я 0,12. распределения вероятностей (1,3, 5)иих

' , ' ______ статистические погрешности (2,4,6)

Анализ статистических характе- F

ристик СКЗ и амплитуд виброускорения, виброскорости, виброперемещения, параметров виброакустических сигналов по углу поворота вала, спектральных инвариант позволил выявить закономерности их зависимости от технического состояния узлов, деталей, машины в целом: распределения вероятностей их мгновенных значений описываются законами распределения Вейбулла-Гнеденко с показателями степени от 0,6 до 20.

На основе полученных данных впервые определены нормативные величины диагностических признаков для различных типов машин мощностью от 0,02 до 2 МВт с частотами вращения 167, 300, 375, 500, 750 мин"1, используемых на предприятиях НХК, которые отражены в стандарте СТО 03-007-11. В качестве примера в табл. 7 приведены нормативные значения диагностических признаков для поршневых компрессоров типа 4ГМ16.

В пятой главе предложены ряд методических решений по выделению диагностических признаков и система определяющих критериев неисправностей на основе параметров ВА сигналов, позволяющая производить диагностирование и оценку технического состояния узлов и деталей поршневых компрессоров.

Разработаны методика и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала и получения интегральных оценок первого и второго порядков на основе ортогональных базисных функций (расчет v(t) и s(/) путем интегрирования в частотной области и преобразования полученных данных во временную), которая существенно повышает достоверность диагностирования за счет уменьшения искажений виброакустического сигнала в процессе его интегральных преобразований (патент РФ 2 314 508).

Таблица 7

Система определяющих критериев неисправностей: нормативные величины диагностических признаков ПК типа 4ГМ16 (375 мин ) (см. рис 1 б), табл. 2)_

Параметр / Узел / ТС ЦПГ(точки 1, 5) Клапан (точки 2,3,6,7) КПМ (точки 4, 8) КП (точки 9-І!)

д тпм ндп Д ТПМ НДП д ТПМ ндп д ТПМ ндп

А гті< М/С 7,1 14 28 8,7 18 28 3,6 7,1 14 3,6 7,1 14

К™ мм/с 0,9 1,8 3,6 2.8 5,6 11,2 0,9 1,8 3,6 2,8 5,6 11,2

Я^.мкм 8,7 18 36 8.7 18 36 12 18 36 5,6 11,2 18

А^,м/с2 18 45 71 24 45 71 14 28 56 7.1 14 28

•Уп-«». МКМ 24 36 71 28 45 90 18 36 71 14 24 45

Ам, м/с1 18 24 36 22 28 45 - - - - -

А,г1, м/с1 18 24 36 22 28 45 - - - - -

м/с2 18 24 45 22 28 56 - - - - -

Ащ, м/с2 22 28 56 28 36 71 - - - - -

А>/і, м/с2 22 28 56 28 36 71 - - - - -

А,л, м/с2 14 18 36 18 24 45 - - - - -

А,,им/с2 28 24 45 22 28 45 - - - - -

А,л, м/с2 9 14 28 14 18 36 - - - - -

И1) А(НЗ) 0,45 0,57 0,87 0,45 0,57 0,87 0,24 0,33 0,76 - - -

Л0+5) 0,57 0,71 0,87 0,71 0,87 0,95 0,45 0,51 0,76 - - -

Г"(1) (1+9) - - - - - - - - - 0,45 0,51 0,76

-(2+3) (1+9) - - - - - - - - - 0,45 0,51 0,76

^(3+9) (1+9) - - - - - - - - - 0,45 0,51 0,76

Алгоритм преобразования ВА сигнала заключается в следующем:

- определяют мультипликативную функцию коррекции амплитуды и аддитивную функцию коррекции фазы сигнала для разных значений амплитуды, соответствующих исправному и указанным неисправным состояниям;

- выполняют быстрое преобразование Фурье (БПФ) сигнала;

- вычисляют функции коррекции амплитуды и фазы КФ{/,) сигнала для каждого дискретного значения частотыкорректируют амплитуду и фазу Ф{/,) сигнала:

1 (=1

- получают откорректированный спектр сигнала и анализируют его для диагностики машины, либо используют для дальнейших преобразований с целью получения интегральных оценок первого и второго порядков:

/«I /=1

- по откорректированному спектру сигнала восстанавливают откорректированный сигнал путем обратного БПФ, оценивают его параметры и по ним осуществляют диагностирование;

- коррекцию и преобразование сигнала выполняют автоматически.

Рис. 15. Формы реализации ВА сигнала во

временной области: 1 - до коррекции АФЧХ; 2 - после проведения коррекции.

Рисунок 15 иллюстрирует снижение искажений ВА сигнала (кривая 2 не имеет низкочастотного тренда и имеет периодичность 120 мс) после проведения коррекции и получения интегральной оценки второго порядка (виброперемещение).

Кепстральный анализ, являющийся одним из методов нелинейной (гомоморфной) обработки сигналов, позволяет разделить во времени информацию о сигнале, полученную при нелинейных преобразованиях и модуляции, что актуально для анализа параметров ВА сигналов поршневых машин.

Разработаны методика и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала для проведения его нелинейной обработки и выявления диагностических признаков, позволяющая повысить достоверность постановки диагноза за счет трансформации кепстра из координат «амплитуда кепстраль-ных компонент - квефренция» в координаты «амплитуда кепстральных компонент - частота» и соответствующей линеаризации оси расположения составляющих ДП, путем нелинейного преобразования масштаба частот (патент РФ 2 363 936). Кепстр С5(т) от спектра 5(ы) строят следующим образом:

С5(г)= ^-,{!оё|5(Й>)|2} = ^- ]1п|5(0)|2Л© = Ст(/№), (10)

-00

где Г'1 - оператор обратного преобразования Фурье; С,$(т) - кепстральная компонента вибросигнала х(г), где аргументом служит квефренция (время); СдаОм.) - модифицированная кепстральная компонента вибросигнала «(<), где аргументом служит/вд - частота в нелинейном масштабе/м, =М.[1/г| при хмнтШх, /мт£/т. ¿/шх, МЬ 0 - оператор нелинейного преобразования; (рис. 16).

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Время, мс

а)

50 100 150 200 250 Частота, Гц б)

Рис. 16. Кепстр ВА сигнала, представленный в координатах: а) «амплитуда кепстральных компонент - квефренция»; б) «амплитуда кепстральных компонент - частота в логарифмическом масштабе)). Амплитуды кепстральных компонент, соответствующие квефренциям и частотам дефектов, обозначены соответствующими цифрами.

Анализ отличительных признаков предлагаемого способа диагностики объектов и обеспечиваемых ими технических результатов показал, что перевод кепстра из временной области в частотную, позволяет «растянуть» «сжатую» на временной шкале информацию о высокочастотных дефектах и более точно определить дефект, поскольку кепстр используется при анализе высокочастотных составляющих, когда спектр имеет полигармонический характер, то и полученный кепстр также может иметь громоздкую структуру в области малых значений квефренции, что затрудняет распознавание дефектов (рис. 16).

На основе параметров ВА сигналов разработаны система определяющих критериев неисправностей (табл. 8) и алгоритм функционирования экспертной системы (рис.17), позволяющие проводить оценку технического состояния таких узлов, как ЦПГ, клапанов, КИМ, КШМ, коренных подшипников, нарушений технологического режима компримирования и других причин виброакустической активности поршневых компрессоров.

Измерение ВА сигнала

Селекции

ДП

Формирование ДП

База

ДП

/ Параметры

дополнительных физических процессов/

Ранжирование ДП по ценности

Кача оперативных

Нормы ДП

Сообщение персоналу

Формирование сообщений ЭС

эс.дп

Ба$а данных

Ш1

Матрица ДП

Нормы

условии

со опадения

элементов

матриц

Блок принятия решений

Рис. 17. Алгоритм функционирования экспертной системы (ЭС)

При этом достигнут практически 100% объем диагностирования возникающих отказов по параметрам ВА сигналов при необходимой и, в большинстве случаев, достаточной глубине диагностирования (ГД), минимальном количестве датчиков виброакустического сигнала, а также достигнута инвариантность и единообразие применения разработанных методик и диагностических признаков для диагностирования узлов ПК.

В частности, на основе анализа причинно-следственных связей параметров ВА сигнала датчика на цилиндре и причин виброактивности, дефектов и неисправностей поршневых компрессоров, таблицы полноты контроля по параметрам виброакустического сигнала, диагностических признаков неисправностей по параметрам ВА сигнала датчика на цилиндре в осевом направлении сформирована система диагностических признаков, которая содержит 11 основных (табл. 8) и 7 дополнительных диагностических признаков.

Таблица 8

Обобщенная система определяющих критериев неисправностей: база закономерностей ДП по параметрам ВА сигнала датчика на цилиндре_

№ Диагностический признак гд Неисправности и причины виброактивности ПК Экспертное сообщение

1. [А^&ЦАшМА^]} А Попадание в полость нагнетания жидкости -> гидроудар -> повышенные нагрузки. Гидроудар, проверь техрежим

2. Б Попадание в полость нагнетания конденсата -> повышенное давление -> повышенные нагрузки, Конденсат, проверь техрежим

3. К™] В Попадание в полость нагнетания жидкости при недостаточной линейной жесткости крепления Гидроудар, проверь крепление

4. [^ату?/] Г Попадание в полость нагнетания жидкости при нелинейной жесткости крепления Гидроудар, проверь целостность крепления

5. Д Удары вследствие повышенных зазоров, ослабления крепления (кольца); Проверь зазоры, кольца

6. Е Удары вследствие повышенных зазоров, ослабления крепления деталей ЦП Г (поршень-шток). Проверь зазоры, крепление поршня

7. Ж Впускные клапаны: загрязнение; поломка пружин, пластин; несоответствие параметра «время-сечение» параметрам газа Проверь впускные клапаны

8. 3 Нагнетательные клапаны: загрязнение; поломка пружин, пластин; несоответствие параметра «время-сечение» клапана параметрам состава газа Проверь нагнетательные клапаны

9. И Параметр «время-сечение» впускных клапанов не соответствует параметрам состава газа вследствие наличия конденсата Проверь впускные клапаны

10. прй К Параметр «время-сечение» клапанов не соответствует параметрам состава газа вследствие наличия конденсата Проверь нагнетательные клапаны

11. Л Ослабление крепления в осевом направлении Проверь крепление

Сформированная система определяющих критериев дефектов, неисправностей, нарушений техрежима компримирования и других причин ВА активности поршневых компрессоров свидетельствует о том, что при использовании 5 датчиков ВА сигнала (на цилиндре в осевом направлении, нагнетательных и впускных клапанах, крейцкопфе, коренном подшипнике), датчика углового положения вала и датчика на ПК со стороны привода или на подшипнике привода, формируется 15 диагностических признаков по параметрам ВА сигналов, с помощью которых С ДМ по безусловному алгоритму (рис. 17) в автоматическом режиме в темпе проведения измерений определяет 36 причин ВА активности ПК.

В шестой главе на основе предложенных моделей и в соответствии с задачами исследования разработаны элементы адаптивных СДМ, целью которых является получение информации о состоянии агрегата и НХК в необходимом количестве и качестве для обеспечения наблюдаемости его технического состояния, позволяющие в реальном масштабе времени, путем использования ал-

горитмов экспертной системы поддержки принятия решений реального времени, автоматически осуществлять постановку диагноза в темпе измерения диагностических сигналов и удовлетворяющие требованиям ГОСТ Р 53564, СА 03-002-05.

Реализация принципа информационной полноты СДМ, предложенного Костюковым В.Н. (ГОСТ Р 53564, СА 03-002-05), основывается на количественной оценке величин диагностических признаков, которая связана с погрешностями учета характеристик канала распространения виброакустического сигнала, измерительного тракта, аналого-цифрового преобразования, алгоритмов и параметров цифровой обработки измеренного сигнала.

На основе теории спектрального анализа сигналов (Харкевич А.А.) и вибрации (Сидоренко М.К.) можно показать, что для разделения спектральных составляющих с частотами) и/ разрешение по частоте Л/в спектре должно быть:

А/</гУ-])/4, (11)

где </= /¡+)1/,~ отношение частот соседних спектральных составляющих, которое для кинематически связанных узлов постоянно и не зависит от оборотов.

Согласно (11) определены параметры аналого-цифрового преобразования и обработки ВА сигналов для ПК с различными частотами вращения (табл. 9).

Таблица 9

Параметры аналого-цифрового преобразования и цифровой обработки ВА сигналов

Параметр / частота вращения 167 мин' 300 мин' 375 мин' 500 мин' 750 мин''

1. Первая оборотная,/>, Гц 2,783 5 6,25 8,33 12,5

2. Разрешение по частоте А/, Гц 0,566 1 1,25 2,083 2,5

3. Длительность выборки Т„ мс 1796 1000 800 480 400

4. Частота дискретизации („ Гі/ 18240 16384 20480 17066 20480

5. Максимальная частотаГц 9120 8192 10240 8533 10240

6. Длина выборки N^l|\ 32768 16384 16384 8192 8192

7. Днина выборки Л'«« 65576 32768 32768 16384 16384

Нормированная среднеквадратичная ошибка ег оценки спектральной плотности связана с разрешающей способностью по частоте Ве:

п>-п<з с-'- [Г-а"-к. г"- Ц-в'"-^^'"- 1±-т 1

где в'е,в'е,в" - разрешающая способность по частоте при усреднении по отрезкам, частотам, совместно по отрезкам и частотам соответственно при усреднении по частотам Ь и сегментам реализации методами Даньелла и Бартлетта.

С целью выявления потенциальных возможностей усреднения выборки длиной 32768 отсчетов и снижения ег методом Уэлча, в котором подход Бартлетта применяется к перекрывающимся сегментам, проведен корреляционный анализ сегментов временной реализации виброакустического сигнала поршневого компрессора и выявлено, ЧТО коэффициент корреляции Лху двух реализаций, полученных из одной выборки и сдвинутых на 45 градусов по углу поворота вала, достигает 0,2 в области ВМТ, на остальных интервалах не превышает 0,05 (рис. 18). В результате из выборки длиной А7МАу=32768 отсчетов путем сдвига отсчетов на 45 градусов по углу поворота вала можно формировать д/=40 сегментов временной реализации временной реализации длинной Л^/лг=16384 отсчета каждый.

5 o.i

Для расчета спектральных инвариант необходимо знать величины спектральных составляющих именно на гармониках частоты вращения валаf0, поэтому получена зависимость ег спектральных составляющих на частотах к fo (рис. 19), которая показывает, что ег оценки величины спектральных составляющих kf0 при использовании «,/=40 сегментов и усреднении полученных спектров, не превышает 0,05 (рис. 19, график 5). Дополнительное усреднение по трем соседним спектральным составляющим (¿=3) незначительно уменьшает величину ег (рис. 19, график 6). На рисунке 19 график 1 соответствует ег при усреднении по 11 отдельным реализациям; график 2 - дополнительно произведено усреднение по трём составляющим; график 3 - усреднение по 11 сегментам одной реализации; график 4 - дополнительно произведено усреднение по трём частотным составляющим.

Реализован принцип коррекции неидеальностей измерительных трактов вычислительными методами на основе применения автоматической коррекции сигнала для обеспечения линейной АЧХи ФЧХизмерительного канала (рис.20). Согласно данному способу (патент РФ 2 314 508), для вибродиагностической аппаратуры получают АЧХ и ФЧХ виброканала путем возбуждения вибросигнала в датчике в заданном диапазоне частот и амплитуд.

Полученные АЧХ и ФЧХ используют для получения линейного виброизмерительного канала путем автоматического их применения при приеме и обработке сигнала. При этом отпадает необходимость в поэлементной калибровке составляющих измерительного канала, которая к тому же не гарантирует линейность всего тракта.

О 6.25 12.518.8 25 31.3 37.5 43.8 50 56.3 62.5 68.8 75 81.3 Частота, Гц

"*"1 "Ш 2 -й"3 -♦4 «5 -*-6

Рис. 19. Зависимость е, спектральных составляющих на частотах оборотных гармоник

*Г

3 й

№

Мм

V

Рис. 20 - Способ коррекции АЧХ\ 1 - до применения ФК; 2 - функция коррекции (ФК); 3 - после применения ФК

-0.2

270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 Угол поворота вала, град.

Рис. 18. Взаимная корреляционная функция двух реализаций ВА сигнала (сдвига 45 град.)

Временная реализация диагностического сигнала

ï I I I

И нте»ро-днфференциальное преобразован ие

ТЕ

~ГТ

Дисперсионный анализ

ИГ

тт

Амплитудно -фазовый анализ

І і +

Начальные моменты процессов

(Среднее кяшрятичнос значение (энергии) и др.|

АМПЛНТуДИО -

частотный анализ

ЕШ

Коррекцию сигнала для обеспечения линейной АЧХ и ФЧХ выполняют автоматически путем введения функции коррекции (ФК) по формулам (рис. 20):

KA(J,) = \/A{ft), принтом Л',(/МШ = 1; (13)

= при этом Кг(£) + <р(1) = 0, (14)

где A(fi) - АЧХ канала; <р(/,) - ФЧХ канала; KA(f,j - мультипликативная ФК амплитуды канала; K,t (/,') - аддитивная ФК фазы канала; i - порядковый номер полосы £У7Ф-спектра; /=),...,/V - количество полос БПФ преобразования.

В основе технологии мониторинга и диагностирования ПМ лежит сбор и обработка данных (рис. 21), которые обеспечивают определение их дефектов и неисправностей с заданной глубиной их детализации и степенью их опасности. Реализация данной технологии основывается на использовании предложенных моделей структуры ВА сигналов при возникновении различных неисправностей ПМ (Глава 2), совокупности (Глава 3) и нормативных значений диагностических признаков (Глава 4), способов их преобразования и системы определяющих критериев (Глава 5). Рис. 21 - Методология обработки сигналов Методология мониторинга и технология ВА диагностирования (рис. 22) представлены на основе известной схемы, предложенной Генкиным М.Д. и Соколовой А.Г.

гх

и

Статистические характеристики процессов

(Нлогмопь распределения, амплитуде с заданной вероятностью, ираьтерисгкческая функция я др.)

ТТ

Огибающая процесса

\ 1 * \

Оценка математического ожидания амплитуды Амплитудно- фазовые параметры Амплитудно-временные параметры Спектральные инварианты

Рис. 22. Методология мониторинга и технология ВА диагностирования

Диагностическая модель, построенная на основе моделей механизмов формирования структур виброакустических сигналов, определяет матрицу диагностических признаков (см. табл. 3, 5, 6, 8), их эталонные значения (см. табл. 7), что обеспечивает функционирование набора решающих правил. Методология

построения систем обеспечивает измерение, анализ параметров диагностических сигналов, расчет и формирование диагностических признаков и диагноза на основе анализа параметров ВА сигналов, а технология и алгоритмы мониторинга и диагностирования поршневых компрессоров, лежащие в основе реализаций конфигураций СДМ КОМПАКС®, в т.ч. с учетом использования переносных средств диагностики Сотрас8®-тюго (патенты РФ 44623, 44991), отвечают требованиям ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564 СА 03-002-05, СТО-03-002-08, СТО 03-004-08, СТО 03-007-11, дают возможность осуществлять мониторинг технического состояния поршневых компрессоров в реальном времени и обеспечивают наблюдаемость их ГС, управляемость и устойчивость технологической системы.

Опыт использования СДМ для мониторинга технического состояния и диагностики поршневых компрессоров НХК, результаты мониторинга и диагностирования подтверждают эффективность применения разработанных методических решений. Приведенные копии экранов (рис. 23, 24) СДМ показывают функционирование автоматической экспертной системы поддержки принятия решений в виде светофорных пиктограмм и текстовых сообщений. Тренд на рис. 8 отражает адекватность реакции диагностического признака А,Л\ на заброс конденсата и возникновение гидроударов. Тренды на рис. 25, 26 показывают эффективность и адекватность реакций предложенных диагностических признаков на изменения технического состояния узлов ПК.

Рис. 23. Экран МОНИТОР показывает Рис. 24. Тренды и отражают процесс состояние ПК и сообщения ЭС виброналадки по параметрам вибрации

Рис. 25. Тренд параметра Атр1 штока отражает Рис. 26. Тренд спектрального инварианта изменение ТС и эффективность ремонта клапана при ухудшении его состояния

Результаты внедрения и эксплуатации СДМ КОМПАКС® на установке гидроочистки дизельных топлив Л-24/9, результатов ремонтов поршневых компрессоров на установке Л-24/9 и комплекса глубокой переработки мазута (КТ-КХ), эксплуатирующих по три однотипных компрессора, компримирующих во-дородосодержащий газ, показывают, что внедрение СДМ обеспечивает увеличение средних межремонтных пробегов одного компрессора в 2,1 раза, компрессорного парка в целом - в 2,7 раза, снижает среднюю ежегодную стоимость ремонта ПК в 1,3 раза, а затраты на ремонт за три года - в 3,3 раза.

Экономия от внедрения СДМ только за счет снижения затрат на ремонты за один год без учета экономии от увеличения межремонтного пробега ПК и технологических установок путём исключения неэффективных внеплановых и планово-предупредительных ремонтов, исключения аварий и простоев из-за отказов машин превышает стоимость СДМ установки Л-24/9, которая при этом контролирует не только три поршневых компрессора, но и около двух десятков центробежных насосных агрегатов.

В заключении приведены основные научные и практические результаты и выводы по результатам выполненных исследований.

В приложении к диссертации приведены документы внедрения, исходные данные и результаты расчетов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Выполнено развитие научно-методических основ виброакустической диагностики и мониторинга технического состояния поршневых машин в реальном времени:

• разработаны обобщенная и частные модели механизмов формирования структур виброакустических сигналов, учитывающие наличие и взаимодействие трех основных источников возбуждения виброакустических колебаний в объекте, идентифицируемые по типам возбуждаемых колебаний, - свободных затухающих, вынужденных незатухающих, случайных широкополосных и узкополосных колебаний, а также характеристики преобразования виброакустических колебаний в электрический эквивалент, которые показывают, что в структуре виброакустического сигнала присутствуют не только составляющие от каждого источника, их суперпозиций, но и результаты нелинейных взаимодействий шумовых и периодических составляющих виброакустических колебаний;

• установлена ортогональность (декорреляция) параметров виброакустических сигналов поршневых машин вследствие разнообразных причин и механизмов износа, повреждений узлов и деталей машин, порождающих случайные вибрационные процессы в различных частотных полосах;

• разработана обобщенная методология обработки и анализа параметров виброакустических сигналов для выделения диагностических признаков, заключающаяся в интегро-дифференциальном преобразовании, дисперсионном, амплитудно-фазовом и частотном анализе, анализе параметров огибающей сигнала.

• выявлены наиболее уязвимые узлы и детали поршневых компрессоров и определены места установки вибродатчиков на корпусе и узлах машин;

2. Разработана (впервые для ПМ) система определяющих критериев неисправностей, которая представляет собой обобщенную базу закономерностей в виде зависимостей, связывающих место измерения вибрации, узел диагностируемой ПМ, вид неисправности, систему совокупностей диагностических признаков, обусловленной причинно-следственными связями между ними и состоянием машины, на основе таких параметров виброакустических сигналов как СКЗ виброускорения, виброскорости, виброперемещения, амплитуды ВА сигнала за цикл работы ПМ и с использованием когерентной (синхронной пиковой) селекции амплитуды сигнала с заданным уровнем вероятности, и впервые - параметров характеристической функции и спектральных инвариант виброакустического сигнала.

3. Предложен алгоритм функционирования автоматической экспертной системы, позволяющий проводить оценку технического состояния узлов деталей, нарушений технологического режима компримирования и других причин виброактивности поршневых машин в реальном времени в темпе проведения измерений без участия эксперта, при этом достигнут практически 100% объем диагностирования возникающих отказов методами виброакустической диагностики при необходимой и, в большинстве случаев, достаточной глубине диагностирования и минимальном количестве датчиков виброакустического сигнала.

4. Проведены исследования параметров виброакустических сигналов поршневых компрессоров при возникновении различных неисправностей и дефектов их узлов и деталей, которые позволили впервые для ЯЛ" определить:

• количественные закономерности связей технических состояний узлов, деталей, машины в целом и таких параметров виброакустического сигнала как средние квадратические и амплитудные значения за цикл работы машины и согласно циклограмме работы ПК по углу поворота вала, характеристическая функция и спектральные инварианты: распределения вероятностей значений диагностических признаков, соответствующих различным техническим состояниям узлов, деталей поршневых компрессоров, описываются законом Вейбулла-Гнеденко с показателями степени от 0,6 до 20;

• систему нормативных опасных и предупредительных величин диагностических признаков для различных типов машин.

5. Проведено развитие технологии мониторинга состояния и диагностирования поршневых машин:

• предложен способ диагностики технического состояния поршневых машин по вибрации корпуса, основанный на базе закономерностей, связывающей спектральные инварианты амплитудно-частотного спектра вибрации в виде соотношений предложенной структуры и их нормированных величин, независимо от типа и характеристик поршневых машин, с конкретными классами дефектов (патент РФ 2 337 341);

• разработана методика и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала для проведения его нелинейной обработки и выделе-

ния диагностических признаков неисправностей ПМ, позволяющие повысить достоверность постановки диагноза (патент РФ 2 363 936);

• разработана методика и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала и получения интегральных оценок первого и второго порядков на основе ортогональных базисных функций, которые существенно повышают достоверность диагностирования за счет уменьшения искажений ВА сигнала в процессе его интегральных преобразований (патент РФ 2 314 508);

• показаны инвариантность и единообразие применения разработанных методик для диагностирования деталей и узлов клапанов, ЦП Г, КПМ и КШМ.

6. Осуществлено развитие элементов систем диагностики и мониторинга:

• разработана методика и проведен расчет параметров измерительного тракта, которые обеспечивают получение адекватных диагностических сигналов с нормированной среднеквадратичной ошибкой еГ оценки диагностических признаков не более 0,05;

• предложены методические и алгоритмические решения линеаризации и корректирования АФЧХ канала измерения ВА сигнала, реализующие принцип коррекции неидеальностей измерительных трактов вычислительными методами, которые обеспечивают более точную передачу исходного ВА сигнала и позволяют существенно уменьшить искажение ВА сигнала вследствие аппаратурной неравномерности АФЧХ(патент РФ 2 314 508);

• предложены методология мониторинга, технология ВА диагностирования и алгоритмы функционирования систем диагностики и мониторинга, обеспечивающие измерение, анализ параметров диагностических сигналов, расчет и формирование диагностических признаков, на основе анализа параметров ВА сигналов, а также функционирование экспертной системы поддержки принятия решений реального времени автоматически осуществляющей постановку диагноза в темпе измерения диагностических сигналов;

• предложены реализации конфигураций систем диагностирования и мониторинга, позволяющие в реальном времени производить мониторинг технического состояния ПМ в конкретных условиях реальных производств НХК.

7. С 1995 по 2011 гг. на нефтегазохимических комплексах и производствах (г.г. Омск, Ангарск, Астрахань, Ачинск, Бургас, Волгоград, Саратов, Сызрань, Ухта и др.) внедрены и эксплуатируются системы диагностирования и мониторинга более 50 ПМ с единичными мощностями от 0,02 до 2 МВт.

8. В результате исследований разработаны и впервые в Российской Федерации приняты три национальных (ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564, ГОСТ Р 53565) и шесть отраслевых стандартов (СА 03-001-05, С А 03-002-05, СТО 03-002-08, СТО 03-003-08, СТО 03-004-08, СТО 03-007-11) в области мониторинга состояния оборудования опасных производств в т.ч. впервые в Российской Федерации принят отраслевой стандарт «Стационарные компрессорные установки с поршневыми компрессорами: эксплуатационные нормы вибрации» (СТО 03-007-11), в котором для ряда типоразмеров и мощностей ПК приведены нормированные значения параметров ВА сигналов для различных состояний машин.

Основные выводы по результатам диссертационной работы:

1. Наиболее уязвимыми узлами и деталями ПК, которые требуют непрерывного мониторинга, являются клапаны, детали ЦП Г, КПМ и КШМ,

2. Параметры виброакустических сигналов ПМ (виброускорение, виброскорость, виброперемещение, также их СКЗ, амплитуд, пик-фактора) являются ортогональными (декоррелированными) диагностическими признаками и соответствуют различным классам неисправностей;

3. Распределения вероятностей значений диагностических признаков неисправностей ПМ описываются законами Вейбулла-Гнеденко с показателем степени от 0,6 до 20;

4. Разработанные методики диагностирования ПМ обладают инвариантностью по отношению к узлам и деталям ЦП Г, КПМ, КШМ, клапанов;

5. Ошибка диагностирования ПМ - менее 5% и достигается путем использования системы совокупностей ДП на основе параметров ВА сигналов;

6. Выполненные исследования позволили решить важную научную проблему по развитию научно-методических основ мониторинга поршневых машин на основе ВА диагностики, что является развитием методов технической диагностики, и предложить научно обоснованные методические, технические и технологические решения и разработки в области мониторинга технического состояния поршневых машин в реальном времени, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие технологии безопасной ресурсосберегающей эксплуатации поршневых компрессоров НХК и увеличения срока их службы, расширение автоматизации производственных процессов и, как следствие, повышение их технико-экономических показателей.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях, рекомендованных перечнем ВАК

1. Костюков В.Н., Науменко А.П. Вибродиагностика поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2002. №3. С. 30-31.

2. Опыт применения системы стационарного мониторинга состояния оборудования «КОМПАКС» в ОАО «Сильвинит» / В.Н. Костюков, А.П. Науменко [и др.]. //Горные машины и автоматика. 2004. №10. С. 23-26.

3. Костюков В.Н., Науменко А.П. Нормативно-методическое обеспечение мониторинга технического состояния поршневых компрессоров // Контроль. Диагностика. 2005. №11. С. 20-23.

4. Костюков В.Н., Науменко А.П. Система мониторинга технического состояния поршневых компрессоров нефтеперерабатывающих производств // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2006. №10. С. 38-48.

5. Костюков В.Н., Науменко А.П. Система контроля технического состояния машин возвратно-поступательного действия // Контроль. Диагностика. 2007. №3. С. 50-59.

6. Науменко А.П. Методология виброакустической диагностики поршневых машин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Специальный выпуск. Серия Машиностроение. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2007. С. 85-95.

7. Новая высокоэффективная сберегающая технология эксплуатации металлургического оборудования ОАО ВМЗ на основе мониторинга состояния КОМ-ПАКС® / В.Н. Костюков, А.П. Науменко [и др.] // Металлург. 2007. № 11. С. 38-43.

8. Комплексный мониторинг технологических объектов опасных производств / В.Н. Костюков, A.n. Науменко [и др.]. // Контроль. Диагностика. 2008. № 12. С. 8-18.

9. Костюков В.Н., Науменко А.П. Решения проблем безопасной эксплуатации поршневых машин // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2009. №3. С. 27-36, 1-ая, 4-ая стр. обл.

10. Костюков В.Н., Науменко А.П. Проблемы и решения безопасной эксплуатации поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2008. №3. С. 21-28.

11. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров (часть 1) // Главный энергетик. 2010. №11. С. 46-55.

12. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров (часть 2) // Главный энергетик. 2010. №12. С. 40-51.

13. Науменко А.П. Современные методы и средства real-time мониторинга технического состояния поршневых машин // Компрессорная техника и пневматика. 2010. №8. С. 27-34.

14. Костюков В.Н., Науменко А.П. Разработка и внедрение систем диагностики и мониторинга поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2011. №5. С. 31-34.

Патенты

15. Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Науменко А.П., Стряпонов А.Е. Вибро-термотахометр: пат. на пром. образец 44991 Рос. Федерация. №96500075; заявл. 30.01.96; опубл. 16.01.99. Бюл. № 2.

16. Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Науменко А.П., Стряпонов А.Е. Система компьютерного мониторинга технического состояния машин: пат. на пром. образец 44623 Рос. Федерация. №96500076; заявл. 30.01.96; опубл. 16.09.98. Бюл. № 26.

17. Костюков В.Н., Науменко А.П., Бойченко С.Н. Способ вибродиагностики машин: пат. на изобретение 2 314 508 Рос. Федерация. 2006135874/28; 10.10.2006; опубл. 10.01.2008. Бюл. № 1.

18. Костюков В.Н., Науменко А.П., Бойченко С.Н. Способ вибродиагностики технического состояния поршневых машин по спектральным инвариантам: пат. на изобретение 2 337 341 Рос. Федерация. № 2007113529/28; заявл. 11.04.2007; опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30.

19. Костюков В.Н., Науменко А.П. Способ вибродиагностики объектов: пат. на изобретение 2 363 936 Рос. Федерация. 2008121486/28; заявл. 27.05.2008. опубл. 10.08.2009. Бюл. №22.

Нормативные документы

20. ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010. 8 с.

21. ГОСТ Р 53564-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010.20 с.

22. ГОСТ Р 53565-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010. 8 с.

23. СА 03-001-05. Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации: стандарт ассоциации «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА» / Колл. авт. М.: Изд-во «Компрессорная и химическая техника». 2005.24 с.

24. СА 03-002-05. Системы мониторинга опасных производственных объектов. Общие технические требования: стандарт ассоциации «РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА /Колл. авт. М.: Изд-во «Компрессорная и химическая техника». 2005.42 с.

25. СТО 03-002-08. Мониторинг оборудования опасных производств. Порядок организации: стандарт НПС «РИСКОМ» // В кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 25-63.

26. СТО 03-003-08. Мониторинг опасных производств. Термины и определения: стандарт НПС «РИСКОМ // В кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 5-24.

27. СТО 03-004-08. Мониторинг оборудования опасных производств. Процедуры применения: стандарт НПС «РИСКОМ // В кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 65-77.

28. СТО 03-007-11. Мониторинг оборудования опасных производств. Стационарные поршневые компрессорные установки опасных производств: эксплуатационные нормы вибрации: стандарт НПС «РИСКОМ / Колл. авт. М.: Изд-во «Компрессорная и химическая техника», 2011.16 с.

Учебные пособия

29. Основы строительной механики двигателей внутреннего сгорания: учеб. пособие // Н.А. Иващенко, А.П. Науменко [и др.]. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995.28 с.

30. Костюков В.Н., Науменко А.П. Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования: учеб. пособие [под ред. В.Н. Костюкова]. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2002.108 с.

31. Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учебное пособие. Изд-во Омск: ОмГТУ, 2011.360 с.

Публикации в других изданиях

32. Мониторинг технического состояния поршневых компрессоров / Костюков В.Н., А.П. Науменко [и др.] // Химическая техника. 2004. №6. С.6-12.

33. Мониторинг неисправностей клапанов поршневых компрессоров / Костюков В.Н., А.П. Науменко [и др.]//Химическая техника. 2004. №9. С. 17-19.

34. Система мониторинга металлургического оборудования / В.Н. Костюков, А.П. Науменко [и др.]. // Технический альманах «Оборудование». 2006. №2. С. 59-62.

35. Костюков В.Н., Науменко А.П. Анализ современных методов и средств мониторинга и диагностики поршневых компрессоров. Часть 1: Системы online мониторинга // В мире неразрушающего контроля. 2010. №3. С. 12-18.

36. Костюков В.Н., Науменко А.П. Анализ современных методов и средств мониторинга и диагностики поршневых компрессоров. Часть 2: Системы online мониторинга // В мире неразрушающего контроля. 2010. №4. С. 28-35.

37. В.Н. Костюков, А.П. Науменко. О базовых принципах технологии диагностирования и мониторинга поршневых машин // Приложение к Вестнику Сибирского отделения Академии военных наук. 2011. №10. С. 198-203.

Труды конференций

38. Костюков В.Н., Науменко А.П. Мониторинг состояния поршневых компрессоров // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования: тр. Ш междунар. симпозиума. С-Пб: СПбТГУ, 1997. С. 254-256.

39. Костюков В.Н., Науменко А.П. Практика виброакустической диагностики поршневых машин: сб. науч. тр. по проблемам двигателестроения, посвященный 175-летию МГТУ им. Н.Э.Баумана [под ред. Н.А. Иващенко, Л.В. Грехова]. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 30-35.

40. Науменко А.П. Исследование виброакустических параметров поршневых машин Н Двигатель-2007: сб. науч. тр. по материалам Междунар. науч.-техн. конф. [под ред. Н.А. Иващенко, В.Н. Костюкова, А.П. Науменко, Л.В. Грехова]. М: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. С. 518-525.

41. Костюков В.Н., Науменко А.П. Виброакустическая диагностика и мониторинг состояния поршневых машин // Hermetic Sealing, Vibration Reliability and Ecological Safety of Pump and Compressor Machinery: 12th International Scientific and Engineering Conference (9-12 September 2008). Kielce, 2008. Volume II. P. 365-372.

42. Костюков B.H., Науменко А.П., Сидоренко И.С. Использование характеристической функции для диагностики поршневых машин // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. (10-12 ноября 2009 г.). Омск. ОмГТУ, 2009. Кн. 2. С. 32-35.

43. Науменко А.П. Real-time condition monitoring of reciprocating machines // CM2009/MFPT2009 (The sixth international conference on condition monitoring and machinery failure prevention technologies): materials of a conference (June 23-25, 2009). Irish, Dublin, 2009. Pp. 1202-1213.

44. Науменко А.П., Костюков В.Н. Condition monitoring of reciprocating machines // COMADEM 2009: Proceedings of the 22ntl International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management (June 9-11,2009). Spain, San Sebastian, 2009. Pp. 113-120.

45. Науменко А.П. Diagnostics and Condition Monitoring of piston compressors // CM2010/MFPT20I0 (The Seventh International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies) (June 22-24,2010): materials of a conference. England, Stratford-upon-Avon, 2010. Pp. 1-11.

46. Науменко А.П., Костюков В.Н. System for Condition Monitoring of Reciprocating Machines // COMADEM 2010: Proceedings of the 23rd International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management (June 28 -July 2,2010). Japan, Mara, 2010. Pp. 265-272.

47. Науменко А.П. О некоторых моделях структуры виброакустических сигналов поршневых машин //Двигатель-2010: сб. науч. тр. междунар. конф., посвящ.

180-летию МГТУ им. Н.Э.Баумана (16 октября 2010 г.) [под. ред. Н.А. Иващенко, В.А.Вагнера, Л.ВГрехова]. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2010. С. 75-79.

48. Науменко А.П. Современные достижения в области мониторинга поршневых компрессоров // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования-2010: тр. XV междунар. симпозиума (9-10 июня 2010 г.). С-Пб: Изд-во СПбТГУ, 2010. С. 216-225.

49. Науменко А.П., Костюков В.Н. Choice of reciprocating compressors units for real time health monitoring // COMADEM 2011: Proceedings of the 24' International Congress on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management (May 30 - June 1,2011). Norway, Stavanger, 2011. Pp. 824-833.

50. Науменко А.П. Modem methods and means of on-line monitoring of parameters and real-time health monitoring of piston machines // CM2011/MFPT2011 (The Eighth International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies) (June 22-24,2011): materials of a conference. England, 2011. Pp. 1-13.

Сокращения, принятые в работе:

АФЧХ- амплитудно-фазовая частотная характеристика; АЧХ- амплитудно-частотная характеристика; БПФ- быстрое преобразование Фурье;

ВА- виброакустический; ДВС- двигатель внутреннего сгорания;

ДП - диагностический признак; КПМ- кривошипно-ползунный механизм; К111М- кривошипно-шатунный механизм; НДП- недопустимо; НХК- нефтегазоперерабатываюший, химический комплекс; ПК- поршневой компрессор; ПМ- поршневая машина; РМФР- регрессионная модель функции распределения;

СДМ- система диагностики и мониторинга; СКЗ- среднее квадратичное значение; ТПМ- требует принятия мер;

ТС- техническое состояние; ТФР - теоретическая функция распределения; ФК- функция коррекции; ФР - функция распределения ; ФЧХ- фазочастотная характеристика; х.ф. - характеристической функции; ЦПГ- цилиндропоршневая группа; ШПС- шумовые и периодические составляющие;

ЭС - экспертная система; ЭФР - эмпирическая функция распределения; ЭМФР- эмпирическая модифицированная функция распределения; ГД- глубина диагностирования.

Автор выражает благодарности д.т.н., профессору Вешкурцеву Ю.М. за поддержку в работе, ценные советы и замечания, а также к.т.н, Бойченко С.Н., K.T.H. Костюкову A.B., без помощи и поддержки которых многие идеи и технические решения ещё долго не были бы реализованы.

Науменко Александр Петрович

Научно-методические основы вибродиагностического мониторинга поршневых машин в реальном времени

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

Отпечатано с оригинал-макета, предоставленного автором. Подписано в печать 16.02.2012 г. Формат 60*84"15. Отпечатано на дупликаторе. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 2,325. Уч.-изд. л. 2,05. Тираж 100. Заказ Ks 27.

Типография: 644050, г.Омск, пр.Мира, 11. Омский государственный технический университет, кафедра «Дизайн и технологии медиаиндустрии»

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА ПОРШНЕВЫХ МАШИН

1.1 Мониторинг и диагностика оборудования НХК

1.2 Мониторинг и диагностика поршневых машин

1.3 Методы диагностирования ПМ

1.4 Диагностирование двигателей внутреннего сгорания

1.5 Диагностирование поршневых компрессоров

1.5.1 Отказы поршневых компрессоров

1.5.2 Диагностирование систем, узлов, элементов ПК

1.6 Модель ВА сигнала

1.7 Системы диагностики и мониторинга состояния ПМ

1.7.1 Аппаратура для диагностирования ДВС

1.7.2 Аппаратура и системы диагностирования и мониторинга ПК

1.8 Нормативно-методическое обеспечение диагностики и мониторинга

1.9 Критический анализ методов и средств диагностики и мониторинга состояния ПМи их нормативно методического обеспечения

Актуальность работы. В настоящее время существует достаточно многочисленный парк динамического оборудования, включающий поршневые машины (ДМ), эксплуатация которого без контроля его технического состояния (ТС), обеспечивающего безаварийную и, соответственно, безопасную эксплуатацию, сегодня уже невозможна. Речь идет о парке машин и механизмов, безопасность эксплуатации которых при их отказе играет определяющую роль, например, в авиации, на морском и речном флоте, потенциально опасных производств -предприятий нефте- газоперерабатывающего, химического комплексов (НХК), имеющих непрерывный производственный цикл. Внезапная и аварийная остановка такого оборудования создает не только угрозу появления значительных экономических потерь от простоев, но и угрозу экологических и техногенных аварий и катастроф.

Таким образом, актуальными являются задачи безаварийной, безопасной, ресурсосберегающей эксплуатации ПМ, в частности, поршневых компрессоров НХК, решение которых возможно лишь на основе разрешения научных и техни- | ческих проблем развития прикладной методологии и практического использования методов и технологии контроля ТС, диагностирования и мониторинга ПМ путем распознавания состояния объектов по информации, содержащейся в виброакустическом (ВА) сигнале.

Значение решения указанных научных и технических проблем для промышленности состоит в повышении безопасности техногенных объектов, в реализации их безаварийной ресурсосберегающей эксплуатации, в увеличении срока их службы и ремонтной технологичности, в расширении автоматизации производственных процессов путем обеспечения наблюдаемости технического состояния объектов мониторинга, а также в развитии методов технической диагностики.

Разработки автора основываются на теоретических и экспериментальных результатах, содержащихся в работах В.А. Аллилуева, И.В. Алексеева, Н.П. Алёшина, И.И. Артоболевского, Ф.Я. Балицкого, Ю.М. Вешкурцева,

A.И. Володина, Ю.Б. Галёркина, М.Д. Генкина, В.В. Гриба, Н.С. Жцановского, Н.А. Иващенко, А.Н. Кабакова, В.А. Карасева, Ю.Н. Кликушина, В.В. Клюева,

B.Н. Костюкова, В.Н. Луканина, В.М. Михлина, А.В.Николаенко, Б.В. Павлова, П.И. Пластилина, М.К. Сидоренко, Е.А. Скобцева, А.Г. Соколовой, Л.В. Станиславского, А.Д. Изотова, Л.В. Тузова, Б.С. Фотина, М.И. Френкеля, В.А. Четвергова, К.Н. Явленского и других ученых, а также на исследованиях и достижениях ряда коллективов научно-исследовательских, отраслевых и академических институтов - МАДИ, ЛСХИ, СибИМЭ, ГОСНИТИ, ИМАШ РАН, ОАО "ЛенНИИхиммаш", НПЦ «Динамика» и др., и зарубежных ученых и специалистов таких компаний, как Bently Nevada, Dresser-Rand, Hoerbeger GmbH, KOTTER Consulting Engineers, Prognost Systems GmbH, Metrix Instrument Co, Bruel & Kjer Vibro, Tomassen Compression Systems и др.

Научная проблема заключается в выявлении, обобщении, систематизации научно-методических основ и технологии мониторинга технического состояния поршневых машин и развитие их на основе использования виброакустической диагностики.

Цель работы: развитие научно-методических основ и внедрение технологии и автоматических систем мониторинга методами ВА диагностики для предупреждения аварий и управления техническим состоянием, обеспечивающих безаварийную ресурсосберегающую эксплуатацию поршневых компрессоров НХК.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Развить обобщенную модель виброакустического сигнала, разработав обобщенные и частные модели механизмов формирования структур ВА сигналов поршневых машин, соответствующие возникновению неисправностей и дефектов отдельных узлов, а также машины в целом, с учетом особенностей формирования виброакустических колебаний, мест установки и свойств вибродатчика, что позволяет осуществить селекцию диагностических признаков.

2. Выбрать и обосновать места установки вибродатчиков на корпусе и узлах поршневых компрессоров.

-93. Разработать систему определяющих критериев неисправностей на базе параметров виброакустического сигналов и алгоритм функционирования автоматической экспертной системы, для чего:

- осуществить синтез и селекцию совокупности диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния, основным неисправностям и технологическому режиму эксплуатации поршневых компрессоров, возникающих как по отдельности, так и совместно и инвариантных к конструкции машин;

- определить нормативные значения диагностических признаков, соответствующих видам технического состояния и степеням опасности дефектов, неисправностей, технологическому режиму эксплуатации ПМ, проведя анализ стохастических характеристик информативных диагностических параметров виброакустических сигналов, полученных с различных узлов и механизмов поршневых машин при возникновении их дефектов и неисправностей

4. Разработать методику и алгоритм преобразования исходного ВА сигнала и получения интегральных оценок первого и второго порядков, обеспечивающих повышение достоверности получения ВА сигнала и постановки диагноза.

5. Предложить методические и алгоритмические решения линеаризации и коррекции амплитудно-фазовой частотной характеристики (АФЧХ) измерительного тракта.

6. Разработать методику и алгоритм преобразования исходного виброакустического сигнала для проведения его нелинейной обработки.

7. На основе предложенных моделей и в соответствии с задачами исследования разработать элементы автоматических систем диагностики и мониторинга (СДМ) технического состояния, целью которых является получение в реальном времени информации о состоянии поршневых машин НХК в необходимом количестве и качестве для обеспечения наблюдаемости их технического состояния, безопасной, безаварийной ресурсосберегающей их эксплуатации, и осуществить промышленное внедрение полученных результатов.

Объекты и методы исследований. Объектами исследований являются поршневые компрессоры (ПК) с электроприводом, используемые в НХК для компримирования взрывоопасных и вредных газов, с единичными мощностями от 0,02 до 2 МВт.

Методы исследований основываются на методах и математическом аппарате теории вероятностей и математической статистики, статистической радиотехники, дискретной математики и цифровой обработки сигналов, теории колебаний, динамики поршневых машин, программном обеспечении специализированного и общего назначения. Информация для статистической обработки отказов поршневых компрессоров и параметров виброакустических сигналов получена с помощью разработанных и внедренных на технологических установках предприятий НХК систем компьютерного мониторинга КОМПАКС® (НПЦ «Динамика»). Достоверность результатов работы подтверждена в результате многолетних практических исследований по диагностированию и мониторингу состояния нескольких десятков поршневых компрессоров НХК путем внедрения систем КОМПАКС®, сертифицированных и внесенных в Государственный реестр средств измерений РФ, Болгарии, Узбекистана.

Научная новизна работы заключается в следующих результатах:

1. Разработаны обобщенная и частные модели механизмов формирования структур виброакустических сигналов, учитывающие наличие и взаимодействие трех основных источников возбуждения виброакустических колебаний в объекте, идентифицируемые по типам возбуждаемых колебаний, - свободных затухающих, вынужденных незатухающих, случайных широкополосных и узкополосных колебаний, которые позволяют выявить структуру ВА сигнала узлов поршневых компрессоров при возникновении их неисправностей и представлены в виде суперпозиций и результатов нелинейных взаимодействий шумовых и периодических составляющих ВА колебаний;

2. Впервые разработана система определяющих критериев неисправностей, которая представляет собой обобщенную базу закономерностей в виде зависимостей, связывающих место измерения вибрации, вид неисправности, совместную совокупность параметров ВА сигнала (средние квадратические значения (СКЗ) виброускорения, виброскорости, виброперемещения, амплитуды временных реализаций виброускорения и виброперемещения за цикл работы машины и по углу поворота вала при заданном уровне вероятности, спектральные инварианты, параметры характеристической функции), которая позволяет увеличить глубину и достоверность диагностирования, является основой экспертной системы поддержки принятия решений реального времени, осуществляющей постановку диагноза в темпе измерения диагностических сигналов;

3. Впервые определены нормативные опасные и предупредительные величины ДП для различных типов поршневых компрессоров НХК (СТО 03-007-11);

4. Исследования эмпирических данных по параметрам ВА сигналов ПМ при возникновении различных неисправностей и дефектов узлов и деталей ПМ позволили впервые выявить ряд закономерностей', связей между ТС узлов, деталей, машины в целом и такими параметрами ВА сигнала как средние квадратичные и амплитудные значения за цикл работы машины и согласно циклограмме работы ПМ по углу поворота вала, характеристическая функция и структура спектра огибающей (патент РФ 2 337 341); распределения вероятностей мгновенных значений ДП, соответствующих различным техническим состояниям узлов, деталей и ПК в целом, которые описываются законами Вейбулла-Гнеденко с показателями степени от 0,6 до 20;

5. Установлены закономерности ортогональности (декорреляции) параметров ВА сигналов, позволившие разработать: принципы формирования ДП путем использования совместной совокупности параметров ВА сигналов; способы диагностирования с использованием спектральных инвариант (патент РФ 2 337 341), гомоморфной обработки сигналов (патент РФ 2 363 936), статистических характеристик сигналов, включая характеристическую функцию, и циклограммы работы компрессора; методологию обработки диагностических ВА сигналов для выделения ДП посредством интегро-дифференциального преобразования, дисперсионного, амплитудно-фазового и частотного анализа, анализа параметров огибающей сигнала;

6. Выявлены закономерности отказов узлов и деталей поршневых компрессоров, позволяющие определить наиболее опасные с точки зрения отказа их узлы и детали и установлены места расположения пьезоакселерометров на корпусе и узлах поршневых компрессоров;

1. Выполнено развитие элементов СДМ (патенты РФ 44623, 44991) и методических основ технологии (патенты РФ 2 337 341, 2 363 936, 2 314 508) мониторинга состояния и диагностирования поршневых компрессоров: предложена технология и алгоритмы мониторинга и диагностирования ПК; произведен расчет параметров измерительного тракта, которые обеспечивают получение адекватных диагностических сигналов с нормированной среднеквадратичной ошибкой ¿v оценки ДП не более 0,05; реализован принцип коррекции неидеально-стей измерительных трактов вычислительными методами на основе применения автоматической коррекции сигнала для обеспечения линейной АЧХи Ф11Х измерительного канала (патент РФ 2 314 508); разработана методика и алгоритм преобразования исходного ВА сигнала и получения интегральных оценок первого и второго порядков на основе ортогональных базисных функций (патент РФ 2 314 508); предложена методология построения систем, обеспечивающая измерение, анализ параметров диагностических сигналов, расчет и формирование диагностических признаков, постановку диагноза, на основе анализа параметров виброакустических сигналов; предложены реализации конфигураций СДМ КОМПАКС®, позволяющие в реальном времени производить мониторинг технического состояния поршневых компрессоров различных производств.

Практическая ценность состоит в развитии, создании и внедрении: 1. Методологии и технологии диагностики и мониторинга состояния поршневых машин, основой которых являются система определяющих критериев неисправностей, представляющая собой обобщенную базу закономерностей в виде зависимостей, связывающих место измерения вибрации, узел диагностируемой машины, вид неисправности, систему совместной совокупности диагностических признаков на основе параметров виброакустических сигналов, обусловленной причинно-следственными связями между ними и состоянием машины, и алгоритмы функционирования автоматической экспертной системы, позволяющие проводить оценку технического состояния узлов и деталей, нарушений технологического режима компримирования и других причин виброактивности поршневых компрессоров в темпе проведения измерений без участия эксперта;

2. Трёх национальных (ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564, ГОСТ Р 53565) и шести отраслевых (СА 03-001-05, СА 03-002-05, СТО-03-002-08, СТО-03-003-08, СТО-ОЗ-004-08, СТО 03-007-11) стандартов в области мониторинга состояния оборудования опасных производств, в т.ч. нормативно-методического документа «Стационарные компрессорные установки с поршневыми компрессорами: эксплуатационные нормы вибрации» (СТО 03-007-11), в котором впервые для ряда типоразмеров поршневых компрессоров приведены нормированные значения параметров виброакустических сигналов для различных состояний машин;

3. Конфигураций программно-аппаратных средств систем мониторинга реального времени, инвариантных к конструкции поршневых компрессоров НХК, реализующих ряд предложенных способов диагностирования (патенты РФ 2 337 341, 2 363 936, 2 314 508), методических и алгоритмических решений, которые обеспечивают мониторинг технического состояния поршневых компрессоров в реальном времени в темпе проведения измерений без участия эксперта;

4. Систем вибродиагностики и мониторинга на девяти нефтегазохимических комплексах и производствах в г.г. Омск, Ангарск, Астрахань, Ачинск, Бургас, Волгоград, Саратов, Сызрань, Ухта и др. осуществляющих мониторинг и диагностирование более 50 поршневых компрессоров.

Личный вклад соискателя заключается в формулировке задач исследований, разработке проблемы в целом, в личном участии и выполнении теоретических и экспериментальных исследований и анализе их результатов. Автору принадлежит формулировка всех выводов, положений, закономерностей, описанных

- 14в диссертации. В совместных работах личный вклад автора состоит в полной или частичной разработке отдельных составляющих работ, анализе полученных результатов, формулировании выводов.

На защиту выносятся следующие основные положения работы:

1. Обобщенная математическая модель механизма формирования структуры виброакустического сигнала с учетом особенностей возбуждения виброакустических колебаний в поршневых машинах;

2. Система определяющих критериев неисправностей, представляющая собой базу закономерностей в виде зависимостей, связывающих место измерения вибрации, узел диагностируемой машины, вид неисправности, параметры виброакустического сигнала, которые представлены системой совокупности диагностических признаков;

3. Вибрационные нормативы безопасной эксплуатации поршневых компрессоров НХК;

4. Реализации автоматизированных систем мониторинга, на основе предложенных способов и методик диагностики и мониторинга технического состояния поршневых машин, обеспечивающие безопасную ресурсосберегающую эксплуатацию поршневых компрессоров НХК в реальном времени.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международных конференциях, симпозиумах: «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 1995, 1997, 1999, 2010 гг.), «Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования» (Санкт-Петербург, 1997, 1998, 2004, 2010 гг.), «Образование через науку» (Москва, 2005 г.), «Авиадвигатели XXI века» (Москва, 2005 г.), «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2006, 2007, 2008, 2009 гг.), «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (Нижний Новгород, 2008 г), «Двигатель-97», «Двигатель-2007», «Двигатель-2010» (Москва, 1997, 2007, 2010 гг.), «Техническое регулирование и стандартизация. Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг» (Москва, 2007 г.), «Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management» (San Sebastian, Spain, 2009, Japan, Nara, 2010, Norway, Stavanger, 2011), «The International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologie» (The British Institute of Non-Destructive Testing, 2009, 2010, 2011), «Hermetic Sealing, Vibration Reliability and Ecological Safety of Pump and Compressor Machinery» (Kielce-Przemysl, 2008 г.); 10th European Conference on Non-Destructive Testing (Москва, 2010 г.); Всесоюзных, Российских научно-технических конференциях, совещаниях, семинарах: «Проблемы вибродиагностики машин и приборов» (Иваново, 1985 г.), «Актуальные проблемы двигателестроения» (Владимир, 1987 г.), « XXII Всесоюзное научное совещание по проблемам прочности двигателей» (Москва, 1988 г.), «Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей» (Ленинград-Пушкин, 1990, 1991, 1992 гг.), «Неразрушающий контроль и диагностика» (Москва, 1999 г.), «Проблемы безопасности, экологии и автоматизации товарно-транспортных операций и хранения нефти и нефтепродуктов» (Омск, 2003 г.), «Проблемы вибрации, виброналадки, вибромониторинга и диагностики оборудования электрических станций» (Москва, 2005, 2011 гг.), «Наука, образование, бизнес» (Омск, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 74 печатных работах, в т.ч. в 14 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК России для публикаций научных результатов докторских диссертаций; в трех учебных пособиях «Основы строительной механики двигателей внутреннего сгорания» (1995 г.), «Практические основы виброакустической диагностики машинного оборудования» (2002 г.), «Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин» (2011 г.); в 10 полных текстах и 31 тезисах докладов на Международных, Всесоюзных, Российских и региональных научных конференциях и симпозиумах; в 38 статьях сборников научных трудов и периодических изданиях; в 5 патентах на изобретения и полезные образцы, в 1 отчете по НИР, в 3 национальных (ГОСТ Р 53563, ГОСТ Р 53564, ГОСТ Р 53565) и 6 отраслевых (СА 03-001-05,

СА 03-002-05, СТО-03-002-08, СТО-03-003-08, СТО-03-004-08, СТО 03-007-11) стандартах в области мониторинга состояния оборудования опасных производств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и результатов, списка литературы, включающего 315 источников, и приложений, содержащих документы внедрения, исходные данные и результаты расчетов. Основной материал изложен на 348 страницах, включая 71 таблицу и 266 иллюстрации.

Основные выводы по результатам диссертационной работы:

1. Наиболее уязвимыми узлами и деталями ПК, которые требуют непрерывного мониторинга, являются клапаны, детали ЦПГ, КПМ и КШМ;

2. Параметры виброакустических сигналов ПМ (виброускорение, виброскорость, виброперемещение, также их СКЗ, амплитуд, пик-фактора) являются ортогональными (декоррелированными) диагностическими признаками и соответствуют различным классам неисправностей;

3. Распределения вероятностей значений диагностических признаков неисправностей ПМ описываются законами Вейбулла-Гнеденко с показателем степени от 0,6 до 20;

4. Разработанные методики диагностирования ПМ обладают инвариантностью по отношению к узлам и деталям ЦПГ, КПМ, КШМ, клапанов;

5. Ошибка диагностирования ПМ - менее 5% и достигается путем использования системы совокупностей ДП на основе параметров ВА сигналов;

6. Полученные результаты исследований в области диагностики и Выполненные исследования позволили решить важную научную проблему по развитию научно-методических основ мониторинга поршневых машин на основе ВА диагностики, что является развитием методов технической диагностики, и предложить научно обоснованные методические, технические и технологические решения и разработки в области мониторинга технического состояния поршневых машин в реальном времени, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие технологии безопасной ресурсосберегающей эксплуатации поршневых компрессоров НХК и увеличения срока их службы, расширение автоматизации производственных процессов и, как следствие, повышение их технико-экономических показателей.

1. A.C. СССР 1280961 Способ виброакустической диагностики машин периодического действия и устройство для его осуществления. / Костюков В.Н. //Открытия. Изобретения. 1986. № 48.

2. A.C. СССР 506777, МКИ G 01 М 13/02. Способ оценки технического состояния механизмов / С.А. Морозов // БИ №10, 10.01.77

3. A.C. СССР № 1740994, G01M15/00. Устройство диагностики машин / В.Н. Костюков, С.А. Морозов (СССР); Заявл. 01.09.83; Опубл. 15.06.92; Бюл. № 22, 4 с.

4. A.C. СССР №1107002, МКИ G01 Н 1/00. Устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия / Костюков В.Н. и Морозов С.А. // Заявл. 17.04.80; Опубл. 07.08.84; Бюл.- № 29.

5. Автоматизированная система измерений, накопления и обработки данных при испытаниях поршневых компрессоров / П. И. Пластинин, Т.С. Дегтярева, В.А. Светлов, A.B. Сячинов // Компрессорная техника и пневматика, 1997, № 3-4 (16-17). С. 12-14.

6. Автоматизированные системы диагностирования: Справочная картотека: Приборы диагностирования двигателей внутреннего сгорания. М.: 1977. Карта №38.

7. Автоматизированный расчет колебаний машин / Под ред. K.M. Ра-гульскиса. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. 104 с.

8. Авторское свидетельство СССР №1065789 А, кл. G 01 R 31/34. Способ косвенного определения эксцентриситета воздушного зазора электрической машины. БИ №1 07.01.84

9. Алгоритмы и программы восстановления зависимостей / В.Н. Вапник, Т.Г. Глазкова, А.Я. Червоненкис и др. М.: Наука, 1984. 816 с.

10. Ю.Аллилуев В.А., Соловьев В.И. Исследования виброакустических каналов цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания: Записки ЛСХИ. Л.: ЛСХИ, 1974, т.229, с. 29-33.

11. Артоболевский И.И., Бобровницкий Ю.И., Генкии М.Д. Введение в акустическую динамику машин. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. 296 с.

12. Балицкий Ф. Я., Иванова М. А., Соколова А. Г. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов. М.: Наука, 1984. 120 с.

13. Балюк Б.К. Вибрационная прочность двигателей внутреннего сгорания. Киев: Наук. Думка, 1983. 104 с.

14. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. для вузов по спец. «Радиотехника». 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1988. 448 с.

15. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: пер. с англ. В.Е. Привольского, А.И. Кочубинского., [под ред. И.Н. Коваленко]. М.: Мир, 1989. 540 с.

16. Бендат, Дж. Измерение и анализ случайных процессов Текст.: пер. с англ. / Дж. Бендат, А. Пирсол. М.: Мир, 1974. - 464 с.

17. Биргер И. А. и др. Расчет на прочность деталей машин: Справочник/ И. А. Биргер, Б. Ф. Шорр, Г. Б. Иосилевич. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1993. 640 с.

18. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978.240.

19. Богдан Н. В. Техническая диагностика гидросистем / Н. В. Богдан, М. И. Жилевич, Л. Г. Красневский. Мн.: Белавтотракторостроение, 2000. 120 с.

20. Бойченко С.Н. Контроль и мониторинг технического состояния центробежного насосного агрегата по спектральным параметров вибрации: авто-реф. . канд. техн. наук. Омск: ОмГТУ, 2006. 20 с.

21. Вапник В.Н. Восстановление зависимостей по эмпирическим данным. М.: Наука, 1979. 448 с.

22. Васильев Б.В., Кофман Д.И., Эренбург С.Г. Диагностирование технического состояния судовых дизелей. М.: Машиностроение, 1982. 144 с.

23. Васильев В.И. Распознающие системы: Справочник. Киев: Наукова думка, 1983. 422 с.

24. Вентпель Е.С. Теория вероятностей. 2-ое изд. перераб. и доп. М.: Физматгиз, 1962. 564 с.

25. Вешкурцев Ю.М. Прикладной анализ характеристической функции случайных процессов. М.: Радио и связь, 2003. 204 с.

26. Вибрация в технике: Справочник. В 6-ти т. ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). М.: Машиностроение, 1981. Т. 5. Измерения и испытания [под ред. М.Д. Генкина] 1981. 496 с.

27. Внедрение систем "КОМПАКС" обеспечение безаварийной работы непрерывных производств / Е.А. Малов, И.Б. Бронфин, В.Н. Костюков и др. //Безопасность труда в промышленности. - 1994. - № 8. - С. 19-22.

28. Волков С. К. Решения «Палл» для компрессоров водородсодержащих газов // Компрессорная техника и пневматика. 2003. № 2. С.2-4.

29. Володин А.И. Локомотивные двигатели внутреннего сгорания. М.: Транспорт, 1978. 239 с.

30. Вопросы диагностики и обслуживания машин: материалы к конференции под ред. Б.В. Павлова. Новосибирск: Сибирский филиал ВИМ, Новосибирское областное правление НТО с/х, 1968. 293 с. (13)

31. Гаскаров Д.В., Голинкевич Т.А., Мозгалевский A.B. Прогнозирование технического состояния и надежности радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1974. 224 с.

32. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. 288 с.

33. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М: Высшая школа. 1997. 75 с.

34. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1986. 512 с.

35. Горшенков А. А., Кликушин Ю. Н. Представление моделей сигналов в системе идентификационных параметров / Интернет-статья, М.: Журнал Радиоэлектроники, ИРЭ РАН. 2010. N 9. С. 1-23.

36. ГОСТ ИСО 2954-97. Вибрация машин с возвратно-поступательным и вращательным движением. Требования к средствам измерений. Введен с 01.07.97. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1998. 6 с.

37. ГОСТ Р 53563-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Порядок организации. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010. 8 с.

38. ГОСТ Р 53564-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010. 20 с.

39. ГОСТ Р 53565-2009. Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Вибрация центробежных насосных и компрессорных агрегатов. М.: СТАНДАРТИНФОРМ, 2010. 8 с.

40. Гриб В.В., Жуков Р.В. Анализ виброакустических характеристик поршневых компрессоров // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2001. №1. С.40-42.

41. Григорьев Е.А. Периодические и случайные силы, действующие в поршневом двигателе. М.: Машиностроение, 2002. 272 с.

42. Григорьев Е.А. Статистическая динамика поршневых двигателей. М.: Машиностроение. 1978. 104 с.

43. Григорьев, Е.А. Метод определения спектральных плотностей момента от сил давления газов двигателя / Е.А. Григорьев // Двигателестроение. 1986. №5. С.23 24.

44. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование: Учеб./ В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; Под ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. шк., 1995. 319 е.: ил.

45. Диагностика автотракторных двигателей. / Н.С. Ждановский, В.А. Аллилуев, A.B. Николаенко и др.. // [под ред. Н.С. Ждановского]. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.: Колос, 1977. 264 с.

46. Диагностика и техническое обслуживание тракторов и комбайнов / Л.И. Карпов, Н.С. Ждановский и др., [под ред. Н.С. Ждановского]. М.: Колос, 1972. 320 с.

47. Диагностирование дизелей / Е.А. Никитин, Л.В. Станиславский, Э.А. Улановский и др.. М.: Машиностроение, 1987. 224 с.

48. Диагностические модели изменения технического состояния механических систем. Ч. 1 / В. В. Гриб и др.; под общ. ред. В. В. Гриба. ВУЗ/изд. М.: [МАДИ (ГТУ)], 2007. 299 с.

49. Дмитриев В.Т. Обоснование и выбор энергосберегающих параметров функционирования шахтных компрессорных установок: автореф. . д-ра техн. Наук. Екатеринбург: ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет», 2006. 38 с.

50. Дмитриев В.Т. Повышение надежности поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2005. №6. С. 8-9.

51. Домников И.Ф. Техническая диагностика машин. М.: Моск. Рабочий, 1978. 152 с.

52. Доненко Ю.Г. Разработка метода вибродиагностики деталей цилинд-ропоршневой группы двигателя на основе кепстрального анализа: автореф. канд. техн. наук. М.: МАДИ (ТУ), 1996. 20 с.

53. ДСТУ 3162-95 Компрессорное оборудование. Определение вибрационных характеристик малых и средних поршневых компрессоров и нормы вибрации.

54. Исакович М. А. Общая акустика. М., 1973. 496 с.

55. Карасев В.П., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1978. 132 с.

56. Кликушин Ю.Н. Технологии идентификационных шкал в задаче распознавания сигналов: монография / Ю.Н. Кликушин. Омск: Изд-во Ом-ГТУ, 2006. 96 с.

57. Кликушин Ю.Н., Кошеков К.Т. Методы и средства идентификационных измерений сигналов: монография / Ю.Н. Кликушин, К.Т. Кошеков. Петропавловск: Изд-во СКГУ им. М. Козыбаева, 2007. 186 с.

58. Комплексные системы автоматизированного управления и диагностирования технического состояния турбокомпрессорных агрегатов и поршневых компрессоров / Е.В. Омельченко, В.И. Чигрин и др. // Компрессорная техника и пневматика. 2001. № 4. С. 8-12.

59. Комплексный мониторинг оборудования опасных производств нефте-газохимического комплекса / В.Н.Костюков, А.П. Науменко и др.. // Химическая техника. 2008. № 9. С. 30-35

60. Комплексный мониторинг оборудования ОПО. Акустическая эмиссия. Достижения в теории и практике: сб. матер, науч.-техн. конф. / А.П. Науменко и др.. М.: НПС «РИСКОМ», 2008. С. 19-35.

61. Комплексный мониторинг состояния оборудования опасных производств / В.Н.Костюков, А.П. Науменко и др.. // Химическая техника. 2008. № 3. С. 24-28.

62. Комплексный мониторинг технологических объектов опасных производств / В.Н.Костюков, А.П. Науменко и др.. // Контроль. Диагностика. 2008. № 12. С. 8-18.

63. Компрессорные машины: учебник для студентов втузов / К.И. Стра-хович и др.. М.: Гос. изд-во торговой литерат., 1961. 600 с.

64. Конструкция и расчет автотракторных двигателей: учебник для студентов ВУЗов / М.М. Вихерт и др., под ред. Ю.А. Степанова. М.: Машиностроение, 1964. 552 с.

65. Кончаков Е.И. Техническая диагностика судовых энергетических установок: учеб. пособие. Владивосток: Изд. ДВГТУ, 2007. - 112 с.

66. Костюков А.В. Контроль и мониторинг технического состояния центробежного насосного агрегата по трендам вибропараметров: автореф. . канд. техн. наук / ОмГТУ, Омск, 2006. 20 с.

67. Костюков А.В., Бойченко С.Н., Науменко А.П. Автоматизация диагностики насосно-компрессорного оборудования // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования: тр. IV междунар. симпозиума. С-Пб: СПбТГУ, 1998. С. 225-232

68. Костюков В.Н. Адаптивный метод виброакустической диагностики /Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2000): Труды V междунар. конф., В 7 т. Новосибирск: НГТУ, 2000. Т.6. С. 142-147.

69. Костюков В.Н. Мониторинг безопасности производства. М.: Машиностроение. 2002. 224 с.

70. Костюков В.Н. Нормирование параметров вибрации при диагностике поршневых компрессоров // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования: тр. VII междунар. симпозиума. С-Пб: СПбТГУ, 2001. С. 90-93.

71. Костюков В.Н. Обобщенная диагностическая модель виброакустического сигнала объектов периодического действия // Омский науч. вестн.1999. Вып. 6. С. 37-41.

72. Костюков В.Н. Разработка элементов теории, технологии и оборудования систем мониторинга агрегатов нефтехимических комплексов: Автореф. д-ра техн. наук / МГТУ им. Н.Э.Баумана, М., 2001. 32 с.

73. Костюков В.Н. Синтез инвариантных диагностических признаков и моделей состояния агрегатов для целей диагностики / Омский науч. вестн.2000. Вып. 12. С. 77-81.

74. Костюков B.H., Бойченко C.H., Науменко А.П., Стряпонов A.E. Вибротерм отахометр: пат. на пром. образец №4991 Рос. Федерация. №96500075; заявл. 30.01.96; опубл. 16.01.99. Бюл. № 2.

75. Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Науменко А.П., Стряпонов А.Е. Система компьютерного мониторинга технического состояния машин: пат. на пром. образец №44623 Рос. Федерация. №96500076; заявл. 30.01.96; опубл. 16.09.98. Бюл. № 26.

76. Костюков В.Н., Кириллов В.И., Романовский В.В. Метрологическое обеспечение вибромониторинга в нефтегазовой промышленности // Молодые метрологи народному хозяйству России: Сб. тр. науч.-техн.конф. М., 1999. С. 133-135.

77. Костюков В.Н., Науменко А.П. Анализ современных методов и средств мониторинга и диагностики поршневых компрессоров. Часть 1: Системы on-line мониторинга / В мире неразрушающего контроля. 2010. №3. С. 12-18.

78. Костюков В.Н., Науменко А.П. Анализ современных методов и средств мониторинга и диагностики поршневых компрессоров. Часть 2: Системы on-line мониторинга / В мире неразрушающего контроля. 2010. №4. С. 28-35.

79. Костюков В.Н., Науменко А.П. Безразборная диагностика состояния поршневых машин / Неразрушающий контроль и диагностика: Тез. докл. 15 росс, науч.-техн. конф. Том 1. Москва: РОНКТД, 1999. С. 296

80. Костюков B.H., Науменко А.П. Виброакустическая диагностика поршневых машин крейцкопфного типа // Динамика систем, механизмов и машин: матер. III Междунар. науч. техн. конф. Омск, 1999. С. 207.

81. Костюков В.Н., Науменко А.П. Вибродиагностика поршневых компрессоров / Компрессорная техника и пневматика. 2002. №3. С. 30-31.

82. Костюков В.Н., Науменко А.П. Диагностирование поршневых машин // Авиадвигатели XXI века: именной указатель тезисов. М.: ЦИАМ, 2005. С. 19-20.

83. Коспоков В.Н., Науменко А.П. Мониторинг состояния поршневых компрессоров / Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования: тр. III междунар. симпозиума. С-Пб: СПб II У, 1997. С. 254-256.

84. Костюков В.Н., Костюков A.B. Повышение операционной эффективности предприятий на основе мониторинга в реальном времени. М.: Машиностроение, 2009, 192 е.

85. Костюков В.Н., Науменко А.П. Нормативно-методическое обеспечение мониторинга технического состояния поршневых компрессоров. // Контроль. Диагностика. 2005. №11. С. 20-23.

86. Костюков В.Н., Науменко А.П. О виброакустической диагностике поршневых машин / Образование через науку: тез. докл. Междунар. конф. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 402

87. Костюков В.Н., Науменко А.П. О виброакустической диагностике поршневых машин / Междунар. симпозиум «Образование через науку»: матер. докл. секции «Двигатели внутреннего сгорания». Отдельный выпуск. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. С. 60

88. Костюков В.Н., Науменко А.П. Опыт вибродиагностики поршневых машин / Двигатель-97: матер. Междунар. науч. техн. конф. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. С. 73

89. Костюков В.Н., Науменко А.П. Основы виброакустической диагностики и мониторинга машин: учебное пособие. Омск: ОмГТУ, 2011. 360 с

90. Костюков В.Н., Науменко А.П. Проблемы и решения безопасной эксплуатации поршневых компрессоров // Компрессорная техника и пневматика. 2008. №3. С. 21-28.

91. Костюков В.Н., Науменко А.П. Программно-аппаратные средства диагностики и мониторинга состояния поршневых машин // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: тез. докл. 7-й Междунар. конф. М.: Машиностроение, 2008. С. 138-141.

92. Ш.Костюков В.Н., Науменко А.П. Решения проблем безопасной эксплуатации поршневых машин // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2009. №03. С. 27-36, 1-ая, 4-ая стр. обл.

93. Костюков В.Н., Науменко А.П. Система контроля технического состояния машин возвратно-поступательного действия // Контроль. Диагностика. 2007. № 3. С. 50-59.

94. Костюков В.Н., Науменко А.П. Система мониторинга технического состояния поршневых компрессоров нефтеперерабатывающих производств // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2006 г. №10. С. 38-48.

95. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные методы и средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров // Техническое обслуживание и ремонт. 2010. №1. С. 28-35.

96. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные методы и средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров // Техническое обслуживание и ремонт. 2010. №2. С. 16-22.

97. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров (часть 1). // Главный энергетик. 2001, №11. С. 46-55.

98. Костюков В.Н., Науменко А.П. Современные средства мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров (часть 2) // Главный энергетик. 2001, №12. С. 40-52.

99. Костюков В.Н., Науменко А.П. Способ вибродиагностики объектов: пат. 2 363 936 Рос. Федерация. 2008121486/28; заявл. 27.05.2008. опубл. 10.08.2009. Бюл. № 22.

100. Костюков В.Н., Науменко А.П., Бойченко С.Н. Способ вибродиагностики машин: пат. 2 314 508 Рос. Федерация. 2006135874/28; 10.10.2006; опубл. 10.01.2008. Бюл. № 1.

101. Костюков В.Н., Науменко А.П., Бойченко С.Н. Способ вибродиагностики технического состояния поршневых машин по спектральным инвариантам: пат. 2 337 341 Рос. Федерация. № 2007113529/28; заявл. 11.04.2007; опубл. 27.10.2008. Бюл. № 30.

102. Круглов М.Г., Соложенцев Е.Д., Савенков A.M.Автоматизация измерений и обработки параметров периодических процессов поршневых двигателей. /Комбинированные двигатели внутреннего сгорания: Труды МВТУ №351. М.: МВТУ им. Н.Э. Баумана, 1981. С. 4-13

103. Крылов Е.И. Надежность судовых дизелей. М.: Транспорт, 1978. 160 с.

104. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1981. 160 с.

105. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1989. 656 с.

106. Луканин В.Н. Шум автотракторных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1971. 272 с.

107. Лукьянов A.B. Классификатор вибродиагностических признаков дефектов роторных машин. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1999. 228 с.

108. Марпл.-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: пер. с англ. М.: Мир, 1990. 584 с.

109. Методы автоматизированного исследования вибрации машин / С.А.Добрынин, М.С.Фельдман, Г.И.Фирсов. М.: Машиностроение, 1987. 224 с.

110. Мирошников Л.В., Болдин А.П., Пал В.И. Диагностирование технического состояния автомобилей на автотранспортных предприятиях. М.: Транспорт, 1977. 262 с.

111. Мирский Г.Я. Электронные измерения: 4-е изд., перераб.и доп. М.: Радио и связь. 1986. 440 с.

112. Мозгалевский А.В., Гаскаров Д.В. Техническая диагностика. М.: Высшая школа, 1975. 207 с.

113. Мониторинг неисправностей клапанов поршневых компрессоров /

114. B.Н.Костюков, А.П. Науменко и др.. // Химическая техника. 2004. № 9.1. C. 17-19.

115. Мониторинг технического состояния поршневых компрессоров / В.Н.Костюков, А.П. Науменко и др.. // Химическая техника. 2004. №6. С. 612.

116. Надежность машин: учеб. пособие для машиностр. спец. вузов / Д.Н. Решетов, А.С. Иванов, В.З. Фадеев; под.ред. Д.Н. Решетова. М.:Высш.шк., 1988. 238 с.

117. Надежность тягового подвижного состава: учеб. пособие для вузов ж.-д. трансп. / В.Г. Галкин, В.П. Парамзин, В.А. Четвергов. М.: Транспорт, 1981. 184 с.

118. Науменко А.П. Анализ современных методов и средств мониторинга состояния и диагностики поршневых компрессоров // Наука, образование, бизнес: матер, регион, науч.-практ. конф. Омск: Изд-во КАН, 2009. С. 107-118.

119. Науменко А.П. Аппаратные средства исследования крутильных колебаний // Актуальные проблемы двигателестроения: тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. конф. Владимир, 1987. С. 147-148.

120. Науменко А.П. Виброакустическая модель диагностического сигнала поршневого компрессора // Динамика систем, механизмов и машин: матер. VII Междунар. науч.-техн. конф. 10-12 ноября 2009 г. Омск. Изд-во ОмГТУ, 2009. Кн. 2. С. 39-44.

121. Науменко А.П. Методология виброакустической диагностики поршневых машин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Специальный выпуск. Серия Машиностроение. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2007. С. 85-95.

122. Науменко А.П. Мониторинг и диагностика поршневых машин // Не-разрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности: тез. докл. 6-ой Междунар. конф. М.: Машиностроение-1, 2007. С. 41-43.

123. Науменко А.П. О спектральном представлении индикаторной диаграммы // Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей: тез. докл. науч.-техн. семинара стран СНГ. С-Пб, 1992. С.9.

124. Науменко А.П. Определение статистических характеристик индикаторной диаграммы // Материалы III МНТК «Динамика систем, механизмов и машин» Омск, 1999. - С. 207.

125. Науменко А.П. Расчет спектра индикаторной диаграммы // Динамика систем, механизмов и машин: тез. докл. II МНТК, кн.1. Омск: Изд-во Ом-ГТУ, 1997. С. 144.

126. Науменко А.П. Современные достижения в области мониторинга поршневых компрессоров // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования 2010: Тр. XV междунар. симпозиума. С-Пб: Изд-во СПбТГУ, 2010. С. 216-225.

127. Науменко А.П. Современные методы и средства real-time мониторинга технического состояния поршневых машин / Компрессорная техника и пневматика. №8, 2010. С 27-34.

128. Науменко А.П., Одинен А.И. Цифровые устройства: АЦП и ЦАП: учеб. пособие. Омск: Изд-во «Наследие. Диалог-Сибирь», 2006. 48 с.

129. Науменко А.П., Чистяков В.К. Комплекс аппаратуры для исследования крутильных колебаний // Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечности двигателей: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. семинара. Ленинград-Пушкин, 1990. С 105-106.

130. Науменко А.П., Чистяков В.К. Исследование крутильных колебаний // Диагностика, повышение эффективности, экономичности и долговечностидвигателей: Тез. докл. Всесоюзн. науч.-техн. семинара. Ленинград-Пушкин, 1990. С 104.

131. Неразрушающий контроль: Справочник: в 7 т. под общ. Ред. В.В. Клюева. Т.7: в 2 кн. Кн. 2: Ф.Я. Балицкий [и др.]. Вибродиагностика. М.: Машиностроение, 2005. 829 с.

132. Новая высокоэффективная сберегающая технология эксплуатации металлургического оборудования ОАО ВМЗ на основе мониторинга состояния КОМПАКС® / В.Н. Костюков, А.П. Науменко и др.. // Металлург. 2007. № 11. С. 38-43.

133. Опыт диагностирования неисправностей клапанов поршневых компрессоров / В.Н. Костюков, А.П. Науменко и др.. // Потребители-производители компрессоров и компрессорного оборудования 2004: Тр. X междунар. симпозиума. С-Пб: Изд-во СПбТГУ, 2004. С. 150-153.

134. Опыт применения системы стационарного мониторинга состояния оборудования «КОМПАКС» в ОАО «Сильвинит» / В.Н. Костюков, А.П. Науменко и др.. // Горные машины и автоматика. 2004. №10. С. 23-26.

135. Основы строительной механики двигателей внутреннего сгорания: учеб. пособие / H.A. Иващенко, А.П. Науменко и др.. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1995. 28 с.

136. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. М.: Машиностроение, 1971. 224 с.

137. Павлов Б.В. Диагностика «болезней» машин. (Как инженеры овладевают языком машин.) Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Колос, 1978. 143 с.-369181. Павлов Б.В. Кибернетические методы технического анализа. М.:

138. Машиностроение, 1966. 151 с.

139. Патент РФ №1343259 РФ, МКИ G01M7/00. Устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия / Костюков

140. B.Н. // Заявл. 24.02.86; Опубл. 07.10.87. Бюл. № 37.

141. Пахомов Э.А. Методы диагностики при эксплуатации тепловозов. М.: Транспорт, 1973. 141 с.

142. Петрова М. А. Применение распределения Вейбулла-Гнеденко при анализе течения этнополитического конфликта // Социология. 2003. №16.1. C. 114-125.

143. Письмо Управления Минэнерго РФ от 04.02.2004 г. №44-1 с рекомендацией к применению систем комплексного мониторинга состояния оборудования в реальном времени (АСУ БЭР КОМПАКС).

144. Пластинин П.И. Поршневые компрессоры: Т. 1: Теория и расчет: учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, перераб., доп. М.: Колос, 2000 г. 456 с.

145. Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Судостроение, 1989. 256 с.

146. Поршневые компрессоры: учеб. пособие для студентов ВТУЗов / С.Е. Захаренко и др. под ред. С.Е. Захаренко. М., Л.: Гос.НТИ машиностроительной литературы, 1961. 454 с.

147. Поршневые компрессоры: учеб. пособие для студентов вузов / Б.С. Фотин и др. под общ. ред. Б.С. Фотина. Л.: Машиностроение, 1987. 372 с.

148. Присс В.И., Костюченко Э.В. Диагностика гидроприводов тракторов и комбайнов. Мн.: Урожай, 1989. 224 с.

149. Программное обеспечение. КОМПАКС 6.1. МОДУЛЬ "Спектральная матрица". Описание программы. КОБМ. 10059-01 13. НПЦ «Динамика», 2004. 36 с.

150. Программное обеспечение. КОМПАКС 6.10. Инструкция по конфигурированию. КОБМ.00063-01 90 1. НПЦ «Динамика», 2007. 329 с.

151. Расстригин Л.А., Эренштейн Р.Х. Метод коллективного распознавания. М.: Энергоиздат, 1981. 80 с.

152. Рябцев А.Н. Решения фирмы «Хёрбигер» для поршневых компрессоров при производстве сжатых газов // Компрессорная техника и пневмати-ка.2002. № 7. С. 16-18.

153. Свешников A.A. Прикладные методы теории случайных функций. Главн. ред. физ.-матем. лит. изд-ва «Наука», 1968. 464 с.

154. СТО 03-007-11. Мониторинг оборудования опасных производств. Стационарные поршневые компрессорные установки опасных производств: эксплуатационные нормы вибрации/ Колл. авт. М.: Изд-во «КХТ», 2011. 18 с.

155. Сидоренко М.К. Виброметрия газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1973. 224 с.

156. Сидоров В.И., Коншин В.М., Тучинский Ф.И. Эффективные методы экспресс-диагностирования машин // Строительные и дорожные машины. 2001. №1. С. 37-39

157. Система АЭ мониторинга ОПО. Акустическая эмиссия. Достижения в теории и практике: сб. матер, науч.-техн. конф. / В.Н. Костюков, А.П. Науменко и др.. М.: НПС «РИСКОМ», 2008. С. 36-44.

158. Система вибродиагностическая переносная COMP ACS- micro. Руководство по эксплуатации. КОБМ. 421451.001 РЭ.

159. Система комплексного мониторинга состояния оборудования НХК КОМПАКС. Руководство по эксплуатации. КОБМ. 468222.006 РЭ.

160. Система мониторинга металлургического оборудования / В.Н. Костюков, А.П. Науменко и др.. // Технический альманах «Оборудование». 2006. №2. С. 59-62.

161. Скобцев Е.А., Изотов А.Д., Тузов JI.B. Методы снижения вибраций и шума дизелей. М., JL: Гос. научно-тенич. изд. машиностроительной литературы, 1962. 192 с.

162. Следящий анализатор спектра вращающихся деталей // А.П. Науменко, А.И. Одинец и др. / Проблемы вибродиагностики машин и приборов: тез. докл. Всесоюзн. науч. совещ., г. Иваново, сентябрь 1985 г. М., 1985. С. 175-176.

163. Современные методы и средства виброакустического диагностирования машин и конструкций. // Ф. Я. Балицкий, М. Д. Генкин, М. А. Иванова и др. под редакцией академика Фролова К. В. М., 1990. 252 с.

164. Соловьев В.И. Ультразвуковое диагностирование механизмов дизеля. // Механизация и электрификация социалистического сельского хозяйства. 1975. № 4. С. 46-47.

165. Стандарт ассоциации «Системы мониторинга опасных производственных объектов. Общие технические требования» (СА 03-002-05). Серия 03 / Колл. авт. М.: Изд-во «Компрессорная и химическая техника». 2005. 42 с.

166. Стандарт ассоциации «Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств. Эксплуатационные нормы вибрации» (СА 03-372001-05). Серия 03 / Колл. авт. М.: Изд-во «Компрессорная и химическая техника». 2005. 24 с.

167. Стандарт КАМАК в виброметрии и вибродиагностике // Проблемы вибродиагностики машин и приборов: тез. докл. Всесоюзн. науч. совещ., г. Иваново, сентябрь 1985 г. / А.П. Науменко, В.А. Аржанов и др.. М., 1985. С. 170.

168. Стандарт НПС РИСКОМ «Мониторинг опасных производств. Термины и определения» (СТО 03-002-08). Серия 03: в кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 5-24.

169. Стандарт НПС РИСКОМ «Мониторинг оборудования опасных производств. Порядок организации» (СТО-03-002-08). Серия 03: в кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 25-63.

170. Стандарт НПС РИСКОМ «Мониторинг оборудования опасных производств. Процедуры применения» (СТО 03-004-08). Серия 03: в кн. Мониторинг оборудования опасных производств. Стандарт организации / Колл. авт. М.: НПС РИСКОМ, 2008. С. 65-77.

171. Станиславский Л.В. Техническое диагностирование дизелей. Киев; Донецк: Вища школа. Головное изд-во, 1983. 136 с.

172. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. М.: Машиностроение, 1985. 232 с.

173. Теоретическая механика / Тарасов В.Н., Бояркина И.В. и др.. М.: Изд-во ТрансЛит, 2010. 560 с.

174. Техническая диагностика гидравлических приводов / Т.В.Алексеева, В.Д.Бабанская, Т.М.Башта и др.; [под общ. ред. Т.М. Башты]. М.: Машиностроение. 1989. 263 с.

175. Техническая эксплуатация машинно-тракторного парка / В. А. Аллилуев, Д.А. Ананьин, В.М. Михлин. М.: Агропромиздат, 1991. 367с.

176. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1982. 624 с.

177. Уэно X., Исудзука М. Представление и использование знаний / Пер. с яп. И.А. Иванова / Под ред. Н.Г. Волкова. М.: Мир, 1989. 220 с.

178. Франчик С. Система мониторинга и анализа работы клапанов поршневых компрессоров / Компрессорная техника и пневматика.2005. № 5. С.4-6.

179. Харкевич А.А. Спектры и анализ. М.: Гос. издат. физ.-мат. литерат. 1962. 236 с.

180. Четвергов В.А., Пузанков А. Д. Надежность локомотива: учебник. М. : Маршрут, 2003. 414 с.

181. Чистяков В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1989. 256 с.

182. Элти Д., Кумбе М. Экспертные системы: концепции и примеры: Пер. с англ. / Б.И. Шитикова. М.: Финансы и статистика, 1987. 191 с.

183. ADVISOR Advisory Monitoring Module: Product Sheet No. BPT0006-EN-13. Bruel & Kjaer Vibro A/S. 2009. (URL: www.bkvibro.com 201002-08).

184. Almasi A. Advanced Technologies in Reciprocating Compressor with Respect to Performance and Reliability // 5th International Advanced Technologies Symposium (IATS'09), May 13-15, 2009, Karabuk, Turkey 5 p.

185. Almasi A. Control and Condition Monitoring of Reciprocating Compressor. Tecnicas Reunidas S.A., Madrid, Spain (http://www.plantservices.com/ white-papers/2009/009.html WPReciprocatingCompressor.pdf)

186. Applications: Reciprocating Compressors / "Metrix Instrument Co". -Houston, Texas // http://www.metrixl.com/Applications/Reciprocating Compres-sors.aspx. (15.01.2009).

187. Asset Performance Management for Reciprocating Compressors and Pumps // PROGNOST Systems GmbH, 2008. 28 p.

188. Atkins K.E.; HinchlifF M.; McCain B. "A Discussion of the Various Loads Used to Rate Reciprocating Compressors." Proceedings of the Gas Machinery Conference, 2005.

189. Barnes M. Using a Rod Drop Monitor to prevent cylinder and piston/rod repair//USA: Bently Nevada Corporation, Orbit, 1st Quarter, 1999. Pp. 11-12.

190. Bartlett M.S. Smoothing from Time Series with Continuous Spectra. Nature, London, vol. 161, 1948. Pp868-687.

191. Bloch H.P., Hoefher J.J. Reciprocating compressors : operation and maintenance. Houston, TX: Originally published by Gulf Publishing Company. 1996. 419 p.

192. Chaykosky Steve, Resolution of a Compressor Valve Failure: A Case Study, Dresser-Rand Technology Report, Dresser-Rand Technology Paper, http://www.dresser-rand.com/e-tech/recip.asp.

193. Collacott R. A. Vibration monitoring and Diagnosis. Techniques for cost-effective Plant maintenance. London. New York, 1979. 171 p.

194. Compass 6000 Detection and Trending Software: Product Sheet No. BPT0003-EN-12. Bruel & Kja;r Vibro A/S. 2009. (URL: www.bkvibro.com 201002-08).-375244. Compass 6000 Diagnostic Monitoring Software: Product Sheet No.

195. BPT0004-EN-13. Briiel & Kjasr Vibro A/S. 2009. (URL: www.bkvibro.com 201002-08).

196. Compass 6000 Performance Monitoring Module: Product Sheet No. BPT0005-EN-13. Briiel & Kjasr Vibro A/S. 2009. (URL: www.bkvibro.com 201002-08).

197. Compass 6000: Uptime & Performance. BBR0023-EN -14. Briiel & Kjaer Vibro A/S. 2006. 15 p. (URL: www.bkvibro.com 2010-02-08).

198. Condition Monitoring Solutions for Reciprocating Compressors // GEA-14927 rev. NC (08/07). General Electric Company. 2007. 12 p.

199. Continuous Monitoring for Reciprocating Compressors // http://www.automation.com/smc/print.php?striplmages=no (15.01.2009).

200. Daniell P.J. Discussion of "On the Theoretical Specification and Sampling Properties of Autocorrelated Time-Series", J.R.Stat.Soc., ser, vol. 8, 1946. Pp. 88-90.

201. Deitermann A., Jetelina D. Proven methods evaluating the health condition of piston compressors // Proceedings of the Thirty Turbomachinery Symposium. Texas A&M University, College Station, TX, September 2001. Pp. 219-225.

202. Drewes E. Condition monitoring for reciprocating compressors // Hydrocarbon processing, September, 2002. Pp. 1-3.

203. Eberle K., Harper C. Dynamic Analysis Of Reciprocating Compressors On FPSO Topside Modules: Part I & II, Compressor Tech Two, pp 10-16 and pp 42-48, April & May 2007.

204. Fagundes A.G., Fernandes N. F., Caux J. E. On-line Monitoring of Reciprocating Compressors // NPRA Maintenance Conference, San Antonio, May 25-28, 2004.

205. Fossen S., Gemdjian E. Radar Based Sensors A New Technology for Real-Time, Direct Temperature Monitoring of Crank and Crosshead Bearings of Diesels and Hazardous Media Reciprocating Compressors // Proceedings of the

206. Thirty-Fifth Turbomachinery Symposium, Turbomachinery Laboratory, Texas A&M University, College Station, Texas, 2006, pp. 97-102.

207. Gajjar H. Take It to Limit: The Dynamics of Rod Load and Rod Reversal in Reciprocating Compressor. // SPE 36265, SPE Mid-Continent Gas Symposium, Amarillo, Texas, 1996.

208. Griffith W.A., Flanagan E.B. Online Continuous Monitoring of Mechanical Condition and Performance for Critical Reciprocating Compressors // Proceedings of the 30th Turbo machinery Symposium. Texas A&M University, Houston, TX, 2001.

209. Hala R. Is Rod Drop the Right Measurement for My Reciprocating Compressor // General Electric Company. GER-4274, 2006.

210. Hastings M., Schrijver J. Метод эффективного мониторинга работы поршневых компрессоров в установках для производства сжиженного природного газа // LNGjournal. September. 2007. 5 с.

211. Howard В. How Piston Rod Vibration Signaled a Reciprocating Compressor Problem // USA: Bently Nevada Corporation, Orbit. 3st Quarter, 2001. Pp.11-17.

212. Howard B. Rod drop getting it right // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, 1st Quarter, 2004. Pp. 55-60.

213. Impact Monitoring Application Note / "Metrix Instrument Co". Houston, Texas // http://www.metrixl.com/docs/Impact Monitoring App Note.pdf. (15.01.2009).

214. Ingrid M. Saarem, P.E. OK Limits for Impact Events // USA: GE Energy. Orbit, Vol.25, No.2, 2005. Pp. 32-33.

215. ISO 10816-6:1995 Mechanical vibration. Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts. Part 6. Reciprocating machines with power ratings above 100 kW.

216. ISO 2372-1974. Mechanical vibration of machines with operating speeds from 10 to 200 rev/s./ Basis for specifying evaluation standards.

217. Kosco B. Neural Networks and iuzzy systems. Prentice Hall of India, New-Delhi. 1996.

218. Lenz J. Intelligent Condition Monitoring for Reciprocating Compressors //COMPRESSOR TECH TWO. November-December. 1999. Pp. 1-5

219. Leonard L. The value of piston rod vibration measurement in reciprocating compressors // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, June, 1996. Pp. 17-19.

220. Leonard S.M. Increase Reliability of Reciprocating Hydrogen Compressors // Hydrocarbon Processing, January, 1996. Pp. 67-74.

221. Maclaren, J.F.T. and Kerr, S.V. Analysis of valve behaviour in reciprocating compressors. // Proc. Int. Cong. Refig., Madrid, 1967. Pp. 33-39.

222. Manepatil, S. Simulation and condition monitoring studies on reciprocating compressor. Ph.D. Thesis, IIT, Delhi. 1996.

223. McCarthy, Daniel Joseph, Vibration-Based Diagnostics of Reciprocating Machinery // Ph. D. paper. Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139 (U.S.A.). 1994.

224. On Course.with COMPASS: Condition Monitoring Syastem. BBF 0008-EN-ll. Bruel & Kj.r CMS A/S, SCHENCK VIBRO GmbH. 2000. 14 p. (URL: www.bkvibro.conL 2010-02-08)

225. On-Line Reciprocating Compressor Monitoring Instrumentation // Technical Application Note. DM3021-EN. SKF. 2002. 8 p.

226. PROGNOST®-SILver // PROGNOST Systems GmbH, 2008. 20 p.

227. Protect Your Reciprocating Compressors: Presentation "Metrix Instrument Co". Houston, Texas, April, 2004 (www.metrixl .com).

228. R.K. Dutta, S. Paul, A.B. Chattopadhyay Application of the modified back-propagation algorithm in tool condition monitoring for faster convergence. // Journal of Materials Processing Technology. 2000, N 98. Pp. 299-309.

229. Rajamani L. Neural Network expert systems for machinery diagnosis -emerging trends. // Computer Society of India. 30th Annual convention, CSI, Hyderabad, India. 1995.

230. Reciprocating compressor condition monitoring / Steven M. Schultheis, Charles A. Lickteig, Robert Parchewsky // Proceedings of the Thirty-Sixth Turbo-machinery Symposium. Texas A&M University, College Station, TX, September 2007. Pp. 107-113.

231. Reciprocating Compressors. Field Application Note. / Reliability Direct, Inc. (http://www.reliabilitydirect.com/appnotes/recipapp.html. 14.01.2009).

232. Reciprocating Compressors. STI Field Application Note (http://www.stiweb.com/appnotes/recipapp.htm. 14.01.2009).

233. Recips? Yes We Can // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, 1st Quarter, 2004. Pp. 37-47.

234. Robin S. Wilson, Reciprocating Compressor: Reliability Improvement Focusing on Compressor Valves, Piston and Sealing Technology. // Compressor Optimization Conference, Aberdeen, 30-31 January 2007.

235. ROD Position Analyser: Reliable on-line monitoring of rider ring wear // Technical Application Note: AKT2MON004BE200706. Switzerland. HOERBIGER. 2007. 4 p.

236. SafeCOM Protection and safeguarding of reciprocating compressors // Technical Application Note: AKT2MON003BE200703. Switzerland. HOERBIGER. 2007. 2 p.

237. Safety and Basic Condition Monitoring of Reciprocating Compressors: Application Note BAN0029-EN-11. Bruel & Kjear Vibro GmbH.

238. Schultheis S.M. Rider band wear measurement in reciprocating compressors // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, December, 1995. Pp. 12-14.

239. Schultheis S.M., Lickteig C.A., Parchewsky R. Reciprocating Compressor Condition Monitoring // Proceeding of the Thirty Sixth Turbomachinery. 2007. Pp 107-113.

240. Schultheis, S. M. and Howard, B. F., Rod Drop Monitoring, Does it Really Work. // Proceedings of the Twenty-Ninth Turbomachinery Symposium. Texas, 2000. Pp. 11-20.

241. Seker S., Ayaz E., Turkcan E. Elman's recurrent neural network applications to condition monitoring in nuclear power plant and rotating machinery. // Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2003. Vol. 16. Pp.647-656.

242. Silcock D. Reciprocating compressor instrumented for machinery management // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, June, 1996. Pp. 10-12.

243. Silvia, Manuel T. A. Deconvolution of Geophysical Time Series in the Exploration for Oil and Natural Gas. Amsterdam Oxford - New York: Elsevier Scientific Publishing Company, 1979. 251 p. (p.93) ISBN 0-444-41679-X (Vol. 10) ISBN 0-444-41625-0 (Series)

244. Silvia, Manuel T. A. Deconvolution of Geophysical Time Series in the Exploration for Oil and Natural Gas. Amsterdam Oxford - New York: Elsevier Scientific Publishing Company, 1979. 251 p. ISBN 0-444-41679-X (Vol. 10), ISBN 0-444-41625-0 (Series).

245. Smith T. Quantum Chemical uses reciprocating compressor monitor to improve reliability // USA: Bently Nevada Corporation. Orbit, June, 1996. Pp. 1316.

246. Smith, T. and Schultheis, S. Protecting and Managing Your Reciprocating Compressors. // Proceedings of the 1997 NPRA Refinery and Petrochemical Plant Maintenance Conference. Pp. 85-98.

247. Steinkamp, Ch. Condition monitoring for reciprocating compressors state of the art. Prognost Systems, 2008.

248. Tiwari A. Investigation for fault diagnosis for reciprocating compressor. // Ph.D. Thesis, Devi Ahilya Vishwavidyalaya. 2004.

249. ValCOM: The energy-saving system for use with PET compressors // Technical Application Note: AKT2CON003BE200811. Switzerland. HOER-BIGER. 2008. 4 p.

250. Valve Temperature Monitoring on Reciprocating Compressors: Application Note No. BAN0020-EN-11 Bruel & Kj.r Vibro A/S. 2004. (URL: www.bkvibro.com. 2010-02-08).

251. VC-6000D/Compass 6000 Monitoring Software Packages: Product Sheet No. BPT0005-EN-13. Briiel & Kjser Vibro A/S. 2009. (URL: www.bkvibro.com. 2010-02-08)

252. VDI Richtlinie 2056: Beurteulungs mabstabe fur mechanische Schwin-gunden von Maschinen VDI. Verlag GmbH, Düsseldorf 1964.

253. VIBROCONTROL 6000TM Safety Monitoring System: Product Sheet No. BPT0005-EN-13. Briiel & Kjaer Vibro A/S. 2006. (URL: www.bkvibro.com. 2010-02-08). (типы датчиков, измеряемые параметры)

254. VIBROCONTROL 6000™: Dependable Safety Monitoring: Litteratura No. BBR0024-EN-15. Briiel & Kja;r Vibro A/S. 2009. 8 p. (URL: www.bkvibro.com. 2010-02-08)

255. ZUSMAN, George; PALM, Jon E., Impact Measurement as Criteria for Reciprocating Compressor Mecanical Looseness. // GMRC Gas Machinery Conference, 2001.