Техническое состояние оборудования это

ГОСТ20911—89 предусматривает использование двух терминов: «техническое диагностирование» и «контроль технического состоя­ния». Термин «техническое диагностирование» применяют, когда ре­шаемые задачи технического диагностирования, перечисленные в 1.1, равнозначны или основной задачей являются поиск места и оп­ределение причин отказа. Термин «контроль технического состоя­ния» применяют, когда основной задачей технического диагностиро­вания является определение вида технического состояния.

Различают следующие виды технического состояния, характери­зуемые значением параметров объекта в заданный момент времени:

• исправное — объект соответствует всем требованиям норма­тивно-технической и (или) конструкторской документации;

• неисправное — объект не соответствует хотя бы одному из тре­бований нормативно-технической и (или) конструкторской доку­ментации;

• работоспособное — значения всех параметров, характеризую­щих способность объекта выполнять заданные функции, соответст­вуют требованиям нормативно-технической и (или) конструктор­ской документации;

• неработоспособное — значение хотя бы одного параметра, ха­рактеризующего способность объекта выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) кон­структорской документации;

• предельное — дальнейшая эксплуатация объекта технически невозможна или нецелесообразна из-за несоответствия требованиям
безопасности или неустранимого снижения эффективности работы.

Понятие «исправное состояние» шире, чем понятие «работоспо­собное состояние». Если объект исправен, он обязательно работо­способен, но работоспособный объект может быть неисправным, так как некоторые неисправности могут быть несущественными, не на­рушающими нормальное функционирование объекта.

Для сложных объектов, в частности для магистральных трубо­проводов, допускается более глубокая классификация работоспособ­ных состоянии с выделением частично работоспособного (частично неработоспособного) состояния, при котором объект способен час­тично выполнять заданные функции. Примером частично работо­способного состояния служит такое состояние линейной части маги­стральных трубопроводов, при котором участок способен выполнять требуемые функции по перекачке технологической среды с пони­женными показателями, в частности с пониженной производитель­ностью при снижении допускаемого давления (РД 51-4.2-003-97).

Системой технического диагностирования (контроля технического состояния) называют совокупность средств, объекта и исполнителей, необходимую для проведения диагностирования (контроля) по пра­вилам, установленным в технической документации. Объектами тех­нической диагностики являются технологическое оборудование или конкретные производственные процессы.

Средство контроля — техническое устройство, вещество или мате­риал для проведения контроля. Если средство контроля обеспечивает возможность измерения контролируемой величины, то контроль на­зывают измерительным. Средства контроля бывают встроенными, яв­ляющимися составной частью объекта, и внешними, выполненными конструктивно отдельно от объекта. Различают также аппаратные и программные средства контроля. К аппаратным относят различные устройства: приборы, пульты, стенды и т.п. Программные средства представляют собой прикладные программы для ЭВМ.

Исполнители — это специалисты службы контроля или техниче­ской диагностики, обученные и аттестованные в установленном по­рядке и имеющие право выполнять контроль и выдавать заключения по его результатам.

Методика контроля — совокупность правил применения опреде­ленных принципов и средств контроля. Методика содержит порядок измерения параметров, обработки, анализа и интерпретации резуль­татов.

Для каждого объекта можно указать множество параметров, ха­рактеризующих его техническое состояние (ПТС). Их выбирают в зависимости от применяемого метода диагностирования (контроля). Изменения значений ПТС в процессе эксплуатации связаны либо с внешними воздействиями на объект, либо с повреждающими (деградационными) процессами (процессами, приводящими к деградационным отказам из-за старения металла, коррозии и эрозии, устало­сти и т.д.).

Параметры объекта, используемые при его диагностировании (контроле), называются диагностическими (контролируемыми) па­раметрами. Следует различать прямые и косвенные диагностиче­ские параметры. Прямой структурный параметр (например, износ трущихся элементов, зазор в сопряжении и др.) непосредственно характеризует техническое состояние объекта. Косвенный параметр (например, давление масла, температура, содержание СО₂ в отрабо­танных газах и др.) косвенно характеризует техническое состояние. Об изменении технического состояния объекта судят по значениям диагностических параметров, позволяющих определить техниче­ское состояние объекта без его разборки. Набор диагностических параметров устанавливается в нормативной документации по тех­ническому диагностированию объекта или определяется экспери­ментально.

Количественные и качественные характеристики диагностиче­ских параметров являются признаками того или иного дефекта. У каждого дефекта может быть несколько признаков, в том числе не­которые из них могут быть общими для группы разных по природе дефектов.

Теоретическим фундаментом технической диагностики считают общую теорию распознавания образов, являющуюся разделом техни­ческой кибернетики. К решению задачи распознавания существует два подхода: вероятностный и детерминистский. Вероятностный использует статистические связи между состоянием объекта и диаг­ностическими параметрами и требует накопления статистики соот­ветствия диагностических параметров видам технического состоя­ния. Оценка состояния при этом осуществляется с определенной достоверностью. Детерминистский подход, применяемый чаще все­го, использует установленные закономерности изменения диагно­стических параметров, определяющих состояние объекта.

Помимо теории распознавания, в технической диагностике ис­пользуют также теорию контролеспособности. Контролеспособность определяется конструкцией объекта, задается при его проектирова­нии и является свойством объекта обеспечивать возможность досто­верной оценки диагностических параметров. Недостаточная досто­верность оценки технического состояния является фундаментальной причиной низкой достоверности распознавания состояния оборудо­вания и оценки его остаточного ресурса.

Таким образом, в результате предшествующих исследований ус­танавливают связи между характеристиками диагностических пара­метров и состоянием объекта и разрабатывают диагностические ал­горитмы (алгоритмы распознавания), представляющие собой после­довательность определенных действий, необходимых для постановки диагноза. Диагностические алгоритмы включают также систему ди­агностических параметров, их эталонные уровни и правила принятия решения о принадлежности объекта к тому или иному виду техниче­ского состояния.

Определение вида технического состояния оборудования может производиться как в собранном состоянии, так и после его полной разборки. В период нормальной эксплуатации используют методы безразборной диагностики, как наиболее экономичные. Методы тех­нической диагностики, требующие разборки, обычно применяют при капитальном ремонте оборудования — при дефектации его эле­ментов. Основной проблемой безразборной технической диагности­ки является оценка состояния оборудования в условиях ограничен­ности информации.

По способу получения диагностической информации техниче­скую диагностику разделяют на тестовую и функциональную. В тес­товой диагностике информацию о техническом состоянии получают в результате воздействия на объект соответствующего теста. Тестовая диагностика основана на использовании различных методов неразрушающего контроля. Контроль при этом осуществляется, как пра­вило, на неработающем оборудовании. Тестовая диагностика может производиться как в собранном, так и в разобранном состоянии. Функциональную диагностику проводят только на работающем обо­рудовании в собранном состоянии.

Функциональную диагностику в свою очередь подразделяют на вибрационную и параметрическую диагностики. При использовании функциональной параметрической диагностики оценка техничес­кого состояния осуществляется по величине функциональных параметров оборудования при его работе, при этом подача целена­правленных тестовых воздействий не требуется. Отклонение этих па­раметров от их номинального значения (температура, давление, мощность, количество перекачиваемого продукта, КПД и т.д.) сви­детельствует об изменении технического состояния элементов объ­екта, формирующих данный параметр. Контроль функциональных параметров обычно осуществляется в постоянном режиме оператив­ным обслуживающим персоналом с помощью штатных приборно-измерительных комплексов технологического оборудования. В свя­зи с этим функциональную параметрическую диагностику часто на­зывают оперативной. Способы функциональной параметрической диагностики обычно излагаются в инструкциях и руководствах по эксплуатации соответствующего вида оборудования и в данном по­собии специально не рассматриваются.

Вибрационная диагностика бывает двух видов: тестовая и функ­циональная (см. 2.1). Сущность функциональной вибрационной диагностики заключается в использовании параметров вибрации оборудования при функционировании в рабочих условиях для оценки его технического состояния без разборки. Особенностью функциональной вибрационной диагностики является использова­ние в качестве диагностических не статических параметров типа тем­пературы или давления, а динамических — виброперемещения, виб­роскорости и виброускорения.

Помимо отмеченных выше видов диагностики, для оценки со­стояния оборудования применяют методы разрушающего контроля, предусматривающие частичное разрушение объекта (например, при вырезке проб для установления свойств материалов путем их меха­нических испытаний), а также инструментальный измерительный контроль элементов оборудования при его разборке во время обсле­дования или ремонта. Классификация видов технической диагности­ки приведена на рис. 1.3.

Системы диагностики различаются уровнем получаемой инфор­мации об объекте. В зависимости от решаемой задачи выделяют сле­дующие виды диагностических систем: для разбраковки объектов на исправные и неисправные или для аттестации объектов по классам; поиска и измерения дефектов и повреждений; мониторинга состоя­ния объекта и прогнозирования его остаточного ресурса. Последняя из перечисленных систем является наиболее сложной и применяется для ответственных и дорогостоящих опасных производственных объ­ектов и технологического оборудования. Такие системы, предусмат­ривающие проведение постоянного мониторинга с применением комплекса методов контроля технического состояния, позволяют проводить оперативную корректировку прогнозных оценок определяющих параметров и уточнение остаточного ресурса. В качестве ос­новных методов контроля развития дефектности в комплексных сис­темах мониторинга в настоящее время используют: для емкостного оборудования — акустико-эмиссионный контроль, для машинно­го — контроль вибрационных параметров.

Современное технологическое оборудование представляет собой сложные технические системы. Обеспечение требуемой надежности таких систем, оцениваемой вероятностью безотказной работы Р(1) (см. табл. 1.1), является более проблематичным по сравнению с про­стыми. Надежность любой технической системы определяется на­дежностью составляющих ее элементов. В большинстве случаев для сложных систем контроль одного или нескольких элементов мало­эффективен, так как остается неизвестным состояние остальных.

Составляющие элементы сложных технических систем могут со­единяться между собой последовательным, параллельным или ком­бинированным способами. При последовательном соединении эле­ментов с вероятностью безотказной работы Р₁ Р₂, . Рn вероятность безотказной работы системы определяется из выражения

,

Где P_i – вероятность безотказности i-го элемента.

При параллельном соединении

При комбинированном способе вначале определяют вероятность безотказной работы элементов с параллельным соединением, а за­тем — с последовательным.

Способ параллельного соединения дублирующих элементов на­зывается резервированием. Резервирование позволяет резко повы­сить надежность сложных технических систем. Например, если в системе перекачки сырой нефти предусмотрены два независи­мых параллельных насоса с вероятностью безотказной работы Р₁ = Р₂ = 0,95, то вероятность безотказной работы всей системы

Суммарная надежность системы определяется надежностью ее составляющих. Чем больше количество составляющих, из которых состоит система, тем выше должна быть надежность каждой из них. Например, если техническая система состоит из 100 последовательно соединенных элементов с одинаково высокой вероятностью безот­казной работы 0,99, то общая ее надежность будет равна 0,99 100 , что составит около 0,37, т. е. вероятность безотказной работы системы в течение заданного времени t составляет только 37 %. В связи с этим при диагностировании сложных систем, прежде всего включающих большое число составляющих без резервирования, для получения достоверной оценки их надежности необходимо осуществлять сплошной контроль всех составляющих.

Состояние технической системы может описываться множеством параметров. При диагностировании сложных систем, работоспособ­ность которых характеризуется большим числом параметров, возни­кает ряд дополнительных проблем, а именно:

• необходимо установить номенклатуру основных диагностиче­ских параметров, характеризующих работоспособность системы, и задать технические средства их контроля;

• по совокупности этих параметров необходимо разработать ал­горитм оценки технического состояния системы и соответствующие программные продукты для ЭВМ.

При проведении диагностики применяют сплошной и выбороч­ный контроль. Крайне важным фактором является то, что примене­ние современных неразрушающих методов позволяет перейти к сплошному контролю. Для сложного технологического оборудова­ния, состоящего из большого числа зависимых элементов, введение сплошного неразрушающего контроля является необходимым усло­вием достоверной оценки его технического состояния.

Диагностика требует определенных затрат, которые растут по мере повышения требований к надежности и безопасности. Для сравнения: в атомной промышленности США затраты на дефекто­скопию составляют до 25% всех эксплуатационных затрат, в Рос­сии — около 4%. По данным ВНИКТИ нефтехимоборудования, за­траты на диагностику нефтехимического оборудования в США со­ставляют около 6% эксплуатационных затрат, в России — менее 1%. Вместе с тем эта статья расходов оправдана, так как использова­ние систем технического диагностирования позволяет эксплуатиро­вать каждый экземпляр технологического оборудования до предель­ного состояния и за счет этого получить значимый экономический эффект.

2.4. Анализ технического состояния оборудования

Применяемые орудия труда, их техническое состояние и степень соответствия современному развитию техники в значительной мере характеризуют технический уровень предприятия и предопределяют эффективность их использования. Наиболее активное влияние на производительность труда и организацию технологического процесса оказывают технологическое оборудование и средства механизации. Поэтому в первую очередь следует анализировать техническое состояние технологического оборудования.

Техническое состояние оборудования характеризуется его физическим и моральным износом, уровнем применения новой техники, а это в первую очередь зависит от возраста оборудования. Старое оборудование, как правило, менее производительно и более изношено. Однако следует учитывать, что устаревшее, но физически пригодное к эксплуатации оборудование может быть модернизировано, т. е. путем конструктивных изменений или замены отдельных узлов и деталей устаревшего оборудования устраняется его моральный износ. В этом случае технико-экономические показатели старого оборудования доводятся до уровня последних образцов, выпускаемых промышленностью, и увеличивается срок его эксплуатации. Модернизация старого оборудования обходится значительно дешевле, чем приобретение и установка нового. Поэтому, если можно модернизировать устаревшее оборудование, следует идти по этому пути. Устаревшим считается оборудование, функционирующее 10-15 лет, более 15 лет — сильно устаревшим. Оборудование, находящееся в эксплуатации до 5 лет относится к прогрессивному.

Для характеристики технического состояния оборудования недостаточно его подразделять только по возрасту. Дело в том, что различное технологическое оборудование имеет неодинаковый нормативный срок эксплуатации. Поэтому техническое состояние оборудования будет отражать также степень его износа, т. к. чем короче нормативный срок эксплуатации оборудования, тем нормы амортизации по нему устанавливаются выше.

При анализе технического состояния оборудования следует рассмотреть, какие меры принимаются на предприятии для замены устаревшего, непригодного для модернизации оборудования, т. е. каков коэффициент обновления. Чем выше этот коэффициент, тем в большей степени обновлено оборудование.

Для анализа технического состояния оборудования рекомендуется таблица 4.

Таблица 4

Характеристика технического состояния технологического оборудования

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

5.1. Общее понятие об оценке технического состояния оборудования

Техническое состояние – состояние оборудования, которое характеризуется в определенный момент времени при определённых условиях внешней среды значениями параметров, установленных регламентирующей документацией [1].

Контроль технического состояния – проверка соответствия значений параметров оборудования требованиям, установленным документацией, и определение на этой основе одного из заданных видов ТС в данный момент времени.

В зависимости от необходимости проведения ТОиР различают следующие виды ТС [2]:

• хорошее – ТОиР не требуются;
• удовлетворительное – ТОиР осуществляются в соответствии с планом;
• плохое – проводятся внеочередные работы по ТОиР;
• аварийное – требуется немедленная остановка и ремонт.

С целью установления фактического ТС оборудования, выявления дефектов, неисправностей, других отклонений, которые могут привести к отказам, а также для планирования проведения и уточнения сроков и объёмов работ по ТОиР проводятся технические обследования (осмотры, освидетельствования, диагностирование). Технические обследования оборудования, эксплуатация которого регламентируется нормативными актами, проводится в порядке, установленном соответствующими нормативными актами.

Технический осмотр – мероприятие, выполняемое с целью наблюдения за ТС оборудования.

Техническое освидетельствование – наружный и внутренний осмотр оборудования, испытания, проводимые в срок и в объёмах, в соответствии с требованиями документации, в том числе нормативных актов, с целью определения его ТС и возможности дальнейшей эксплуатации.

Техническое диагностирование – комплекс операций или операция по установлению наличия дефектов и неисправностей оборудования, а также по определению причин их появления.

5.2. Методы оценки технического состояния оборудования

Различают субъективные и объективные методы оценки ТС оборудования.

Под субъективными (органолептическими) методами подразумеваются такие методы оценки ТС оборудования, при которых для сбора информации используются органы чувств человека, а также простейшие устройства и приспособления, предназначенные для увеличения чувствительности в рамках диапазонов, свойственных органам чувств человека. При этом для анализа собранной информации используется аналитико-мыслительный аппарат человека, базирующийся на полученных знаниях и имеющемся опыте. К субъективным методам оценки ТС относят визуальный осмотр, контроль температуры, анализ шумов и другие методы.

Под объективными (приборными) методами подразумеваются такие методы оценки ТС, при которых для сбора и анализа информации используются специализированные устройства и приборы, электронно-вычислительная техника, а также соответствующее программное и норма-тивное обеспечение. К объективным методам оценки ТС относятся вибрационная диагностика, методы неразрушающего контроля (магнитный, электрический, вихретоковый, радиоволновой, тепловой, оптический, радиационный, ультразвуковой, контроль проникающими веществами) и другие.

5.3. Порядок и особенности проведения визуального осмотра оборудования

Порядок проведения осмотров оборудования основывается на последовательном обследовании его элементов по кинематической цепи их нагружения, начиная от привода до исполнительного элемента. Для этого необходимо знать конструкцию оборудования, состав и взаимодействие его элементов.

Вначале проводится общий осмотр оборудования и окружающих его объектов. При общем осмотре изучается картина состояния оборудования. Общий осмотр может носить самостоятельный характер и применяется при периодических осмотрах оборудования технологическим персоналом.

Под детальным понимается тщательный осмотр конкретных элементов оборудования. Детальный осмотр в зависимости от требований соответствующих нормативных и методических документов, проводится в определённом объёме и порядке. Во всех случаях детальному осмотру должен предшествовать общий осмотр.

Общий и детальный осмотр могут проводиться при статическом и динамическом режиме оборудования. При статическом режиме элементы оборудования осматриваются в неподвижном состоянии. Осмотр оборудования при динамическом режиме проводится на рабочей нагрузке, холостом ходу и при тестовых нагружениях (испытаниях).

Осмотр оборудования при включении или остановке механизма ориентируется в основном на контроль качества затяжки резьбовых соединений, отсутствие трещин корпусных деталей, целостность соединительных элементов. В рабочем режиме дополнительно проверяются биения валов, муфт, утечки смазочного материала, отсутствие контакта подвижных и неподвижных деталей.

При осмотре могут быть применены три основных способа: концентрический, эксцентрический, фронтальный. При концентрическом способе (рисунок 5.1) осмотр ведётся по спирали от периферии элемента к его центру, под которым обычно понимается средняя условно выбранная точка. При эксцентрическом способе (рисунок 5.2) осмотр ведётся от центра элемента к его периферии (по развёртывающейся спирали). При фронтальном способе (рисунок 5.3) осмотр ведётся в виде линейного перемещения взгляда по площади элемента от одной его границы к другой.

Рисунок 5.1 – Концентрический способ осмотра детали

Рисунок 5.2 – Эксцентрический способ осмотра детали

Рисунок 5.3 – Фронтальный способ осмотра детали

При выборе способа осмотра учитываются конкретные обстоятельства. Так, осмотр помещения, где установлено оборудование, рекомендуется проводить от входа концентрическим способом. Осмотр элементов круглой формы целесообразно вести от центра к периферии (эксцентрическим способом). Фронтальный осмотр лучше применять, когда осматриваемая площадь обширна и её можно разделить на полосы.

Под идентификацией дефектов и повреждений подразумевается отнесение неисправностей к определённому классу или виду (усталость, износ, деформация, фреттинг-коррозия и т.п.). Идентифицируя дефект или повреждение, зная его природу, специалист в дальнейшем может определить причины появления неисправности и степень её влияния на ТС оборудования. Идентификация выявленных дефектов и повреждений осуществляется путём сравнения их характерных признаков с известными образцами или описаниями, которые для удобства пользования могут собираться и систематизироваться в иллюстрированных каталогах (таблица 5.1).

Таблица 5.1 – Пример каталога (базы данных) описаний неисправностей, дефектов и повреждений

Внешний вид повреждения	Описание повреждения	Причины возникновения
	Осповидное выкрашивание ролика подшипника	Воздействие переменных нагрузок при напряжениях в материале, достигающих предела выносливости.
	Угловое смещение пятна контакта зубчатой передачи	Перекос валов редуктора. Несовпадение углов наклона зубьев шестерни и колеса.
	Хрупкое разрушение металла втулки зубчатой муфты	Перегрузка механизма. Низкое качество поковки. Неправильно выбранная марка стали.

Завершающая стадия заключается в дополнительном осмотре элементов оборудования для уточнения ранее полученных результатов и их регистрации в отчётных формах.

Регистрационные формы – это определённый порядок записи результатов опроса, собственно осмотра и дополняющие их графические изображения деталей и объекта в целом: рисунки, эскизы, чертежи, фотоснимки и т.п. На графических изображениях должны обозначаться точка начала осмотра и его направление, места расположения обнаруженных дефектов и повреждений.

Формализация результатов проведения осмотра осуществляется протоколом осмотра. В протоколе осмотра отражается то, что специалист имел возможным обнаружить при осмотре, в том виде, в котором обнаруженное наблюдалось. Выводы, заключения, предположения специалиста о причинах возникновения дефектов и повреждений остаются за рамками протокола и обычно оформляются отдельным актом или отчётом. Не заносятся в протокол и сообщения лиц о ранее обнаруженных отклонениях, а также произошедших до прибытия специалиста изменениях обстановки. Такие сообщения оформляются самостоятельными протоколами.

К составлению протокола осмотра надо подходить с учётом того, что он может выступать в качестве самостоятельного документа. В этих целях протокол составляется краткими фразами, дающими точное и ясное описание осматриваемых объектов. В протоколе употребляются общепринятые выражения и термины, одинаковые объекты обозначаются одним и тем же термином на протяжении всего протокола. Описание каждого объекта осмотра идёт от общего к частному (вначале даётся общая характеристика осматриваемого оборудования, его расположение на месте осмотра, а затем описывается состояние и частные признаки). Полнота описания объекта определяется предполагаемой значимостью и возможностью сохранения данных. Фиксируются все имеющиеся признаки дефектов и особенно те, которые могут быть со временем утрачены. Каждый последующий объект описывается после полного завершения описания предыдущего. Объекты, связанные между собой, описываются последовательно с тем, чтобы дать более точное представление об их взаимосвязи. Количественные величины указываются в общепринятых метрологических величинах. Не допускается употребление не-определённых величин («вблизи», «в стороне», «около», «рядом», «почти», «недалеко» и пр.). В протоколе отмечается факт обнаружения каждого из следов и предметов, в отношении каждого объекта указывается, что было с ним сделано, какие средства, приёмы, способы были применены. При описании оборудования и отдельных его элементов в протоколе приводятся ссылки на планы, схемы, чертежи, эскизы и фотографии. Каждый осматриваемый элемент оборудования должен иметь отдельную запись о результатах его осмотра. Выводы протокола должны содержать информацию о наличии и характере дефектов, а при невозможности его установления – о необходимости последующего проведения идентификации. [3]