Назначение и область применения

Стендовый комплекс диагностики электродвигателей после ремонта на базе универсальной многоканальной измерительной системы UMS-16 (далее Комплекс) предназначен для оценки технического состояния и углубленного автоматизированного диагностирования всей номенклатуры электродвигателей постоянного и переменного тока различной мощности и конструктивного исполнения.

Комплекс UMS-16 обеспечивает проведение параллельных синхронных многоканальных измерений различных типов замеров вибрации, частоты вращения, температуры, тока, их обработку, хранение и расширенный анализ. Использование различных типов датчиков для синхронного контроля различных независимых параметров существенно повышает достоверность диагностирования и делает комплекс UMS-16 универсальным измерительным средством для решения всего спектра задач технического диагностирования.

Комплексы используются для организации стендового входного / выходного контроля в условиях ремонтного цеха или серийного производства. Блок UMS-16 устанавливается стационарно в специальную стойку на участке контроля, а его программная часть адаптируется под требования методики испытаний. Длительность проведения испытаний, а также перечень контролируемых параметров определяются в соответствии с техническими требованиями.

Организация стендового контроля с использованием универсального многоканального виброизмерительного Комплекса UMS-16

Состав и структура Комплекса

Настоящий Комплекс представляет собой совокупность первичных преобразователей, соединительных кабелей, универсального многоканального измерительного блока  UMS-16 и рабочего места оператора с ПК или ноутбуком, монитором, принтером, устройствами периферии и источником бесперебойного питания. Настройка каналов, управление измерениями, сбор, обработка, запись, просмотр, анализ и хранение данных, а также формирование протоколов осуществляется в программном обеспечении SAFE PLANT. В зависимости от решаемых задач в качестве первичных преобразователей могут быть использованы различные виды датчиков вибрации, частоты вращения, температуры, механических величин и пр. с различными видами крепежных элементов – магнитов, специальных стоек и т.д. Универсальный многоканальный измерительный блок с высокопроизводительными 24-х разрядными АЦП обеспечивает синхронные измерения параметров по 16 независимым динамическим каналам, их первичную обработку и передачу в ноутбук через USB. Питание Комплекса и первичных преобразователей может быть организовано как через USB, так и с использованием внешнего источника. Пакет специализированных программ SAFE PLANT, установленных на ноутбуке Комплекса, обеспечивает сбор и дополнительную обработку результатов измерений, их запись в базу данных, отображение, анализ (пользовательский и автоматический с использованием экспертных систем) и формирование отчетности.

Принципиальная схема универсального многоканального виброизмерительного Комплекса UMS-16

Основными составляющими частями Комплекса являются:

• рабочее место оператора,
• универсальный многоканальный измерительный блок UMS-16,
• первичные преобразователи с соединительными кабелями и приспособлениями для монтажа.

В качестве первичных преобразователей в Комплексе могут применяться:

• преобразователи вибрации с IEPE интерфейсом;
• пьезоакселерометры (требуется устройство согласования);
• MEMs вибропреобразователи со стандартным выходом 4..20 мА или  0..5 В;
• любые первичные преобразователи с интерфейсом I²C (температура, давление, расход, уровень, ускорение, уклон и т.д.);
• любые первичные преобразователи с IEPE интерфейсом для измерения статических и динамических параметров (температура, микрофоны и т.д.);
• любые первичные преобразователи со стандартным выходом 4..20 мА или 0..5 В (линейные перемещения, напряжение, ток, температура, давление, расход и т.д.).

	Датчик частоты вращения
Пьезоэлектрический датчик вибрации	Датчик температуры

Универсальный многоканальный измерительный блок UMS-16 в стандартной комплектации имеет 16 универсальных синхронных (измерения осуществляются параллельно) независимых входов для подключения первичных преобразователей всех указанных выше типов. Количество и вид подключаемых первичных преобразователей оговариваются на стадии согласования технического задания.

Внешний вид универсального многоканального измерительного блока UMS-16

Рабочее место оператора включает в себя высокопроизводительное устройство отображения и хранения данных с пакетом лицензионного программного обеспечения, монитор, принтер, клавиатуру, мышь и источник бесперебойного питания. Для удобства работы оператора рабочее место оператора устанавливается в специальную монтажную стойку. Характеристики и исполнение отдельных блоков рабочего места оговариваются на этапе согласования технического задания.

Краткие технические характеристики:

Стандартный пьезоэлектрический однокомпонентный датчик

• Диапазон рабочих температур:   –60 .. + 115 ºС
• Диапазон рабочих частот:   2 - 10000 Гц
• Выходной интерфейс IEPE

Датчик частоты вращения

• Диапазон рабочих температур:   - 25 .. + 100 °С
• Установочный зазор:   0 .. 3,25 мм
• Максимальная частота переключения: 1500 Гц

Датчик температуры

• Диапазон рабочих температур:   - 50 .. + 120 °С

Датчик измерения силы тока

• Диапазон рабочих температур:   - 45 .. + 60 ° С
• Предельный измеряемый ток:   300 А (частота 50 Гц)

Устройство отображения и хранения

• Оперативная память:           1 Гб и более
• Жесткий диск:                       500 Гб и более
• Выходы:                                 3 USB, Ethernet, другие выходные интерфейсы
• Операционная система:      Windows 7.0 или выше
• Экран:                                    от 17 дюймов и выше
• Диапазон раб. температур:  0 .. + 50 °С
• Питание:                                220 В, 50 Гц

Номенклатура первичных преобразователей, входящих в стандартную комплектацию Комплекса, может быть изменена или расширена. Окончательная комплектация Комплекса оговаривается на стадии утверждения технического задания.

Универсальный многоканальный измерительный блок UMS-16

• Количество измерительных каналов:   16
• Количество входов с интерфейсом I²C:   2 (до 112 датчиков)
• Цифровые входы / выходы:   15
• Частотный диапазон:   от 2 до 36000 Гц
• Динамический диапазон:   до 138 дБ
• Разрядность АЦП:   24 бит
• Погрешность измерений:   не более 5 %
• Неравномерность АЧХ:   не более 1 дБ
• Диапазон измерений частоты вращения:   от 2 до 100 000 об/мин
• Погрешность измерения частоты вращения:   ± (1 + 0,0025 n) об/мин
• Длина выборки:   до 512 миллионов отсчетов
• Спектральное разрешение:   до 200 миллионов спектральных линий
• Единицы измерения:   мкм, мм/сек, м/с2, дБ, °С, А, об/мин.
• Базовые измерительные функции [1]:   общий уровень, амплитуда / фаза, пик-фактор, асимметрия, эксцесс, спектр (частотный, гармонический, огибающей, 1/3 октавный, взаимный), форма (сигнала, огибающей сигнала), кепстр, орбита и др.
• Корпус:   цельнометаллический либо пластик ABS+
• Степень защиты:   IP 54 (по запросу может быть повышена)
• Диапазон рабочих температур:   от минус 40 до плюс 85 °С
• Потребляемая мощность:   до 5 ВА
• Габариты:   240 x 160 x 80 мм

Программное обеспечение SAFE PLANT

Для настройки и конфигурирования измерительных каналов Комплекса, управления процессом сбора, обработки и записи результатов измерений, структурированного хранения диагностической информации, ее отображения и углубленного анализа, формирования отчетных документов используется пакет программ SAFE PLANT. Данный пакет включает в себя утилиты конфигурирования Комплекса UMS-16, а также серверную и клиентскую часть. Серверная часть программного обеспечения SAFE PLANT выполняет функции по сбору, обработке и записи данных в базу, а клиентская часть организует просмотр и расширенный анализ результатов измерения.

Программное обеспечение SAFE PLANT Client построено по модульному принципу, при котором каждый модуль представляет собой независимую подпрограмму, выполняющую заданный набор пользовательских действий. К основным модулям относятся:

• Просмотр данных – обзор общего состояния оборудования предприятия с возможностью просмотра кратких сведений по выбранному агрегату (мнемосхема, таблица, диаграмма);
• Журнал ТОиР – создание, просмотр и редактирование сведений о сроках и объемах выполняемых технических обслуживаний и ремонтов, режимах эксплуатации оборудования и его фактической наработке;
• Анализ данных – углубленный анализ трендов, спектров, каскадов спектров, форм сигналов выбранных параметров по заданным точкам для одного или нескольких агрегатов с использованием набора инструментов для их исследования;
• Протокол – создание и просмотр отчетов по отдельному агрегату или группе агрегатов в одном из стандартных или пользовательских форматов на указанную дату или за интервал времени;
• Обмен данными – обмен данными с переносными измерительными приборами (виброметрами, виброанализаторами), загрузка автоматически сформированных или пользовательских маршрутов измерений, разгрузка данных в базу;
• Настройки – настройка интерфейса пользователя;
• Помощь – вызов интерактивного руководства пользователя.

Для удобства создания новых агрегатов в базе данных оборудования могут быть использованы каталоги типовых объектов. В расширенный пакет SAFE PLANT входят следующие каталоги:

• Каталог изображений (более 50 типовых схем агрегатов);
• Каталог нормативных документов;
• Каталог подшипников (более 10000 типоразмеров отечественных и зарубежных подшипников);
• Каталог узлов (свыше 50 типов различных узлов);
• Каталог механизмов (более 30 видов типовых механизмов);
• Каталог агрегатов – интерактивный постоянно обновляемый модуль, построенный на основе облачных технологий распределенного доступа.

При необходимости программное обеспечение SAFE PLANT может быть укомплектовано дополнительными модулями:

• Балансировка – подпрограмма балансировки в собственных подшипниках с векторным калькулятором, функцией оптимизации плоскостей коррекции и каталогом коэффициентов влияния;
• Центровка – подпрограмма центровки с возможностью подключения к приборам центровки;
• Разгон / выбег – модуль анализа результатов измерений, полученных во время запуска / останова оборудования, с расширенным набором дополнительных функций;
• Экспертный модуль – модуль поузловой автоматизированной диагностики с расширенным инструментарием для создания, редактирования и уточнения диагностических критериев и правил в условиях накопления статистического материала. 

Программное обеспечение SAFE PLANT может функционировать в двух основных режимах:

• Режим измерений

Оператор производит предварительную настройку Комплекса - формирует список логических и физических каналов, выбирает типы и задает параметры первичных преобразователей, осуществляет проверку измерительных каналов (калибровку и центрирование). Данные процедуры выполняются однократно при первом запуске Комплекса. По окончанию настройки оператор создает или выбирает из базы данных объект контроля (агрегат или механизм), производит привязку измерительных точек к физическим каналам, устанавливает параметры измерений и запускает процесс сбора данных. Измерения могут выполняться как в автоматическом, так и в ручном режиме. В первом случае, все заданные параметры контролируются и отображаются в течение установленного интервала времени или до срабатывания внешнего триггера, настраиваемого на определенное событие (изменение вибрации, частоты вращения, режима работы). Во втором случае, оператор самостоятельно управляет процессом измерений и в любое время может приостановить или завершить сбор данных.

• Режим просмотра и анализа

В этом режиме оператор Комплекса или пользователь с удаленного рабочего места выполняет просмотр и углубленный анализ результатов измерений по трендам, спектрам, формам сигнала, орбитам, сравнительным диаграммам и т.д., автоматизированную поузловую диагностику, а также формирует протоколы и необходимые отчетные документы. Кроме того, оператор или удаленный пользователь при наличии соответствующих прав доступа может осуществлять администрирование базы данных и каталогов типовых узлов, механизмов и агрегатов.

Модуль автоматизированной диагностики

Модуль автоматизированной диагностики, входящий в состав ПО Safe Plant, представляет собой универсальную экспертную программу на базе иерархического дерева критериев и дефектов, адаптированную для оценки состояния электрических машин в соответствии с действующей нормативной базой и их диагностики в автоматизированном режиме. В настоящее время в модуле реализованы алгоритмы распознавания более чем 40 видов дефектов электрических машин переменного и постоянного тока:

• дефекты электромагнитной природы асинхронных электродвигателей (эксцентриситет зазора (2 вида), дефект обмоток ротора, дефект обмоток статора) – 4 дефекта;
• дефекты электромагнитной природы синхронных электродвигателей (эксцентриситет зазора (2 вида), дефекты систем возбуждения, дефект обмоток статора, дефекты обмоток ротора) – 5 дефектов;
• дефекты электромагнитной природы электродвигателей постоянного тока (дефекты обмоток ротора, эксцентриситет зазора, дефекты системы возбуждения, дефекты щеточно-коллекторного узла) - 4 дефекта;
• дефекты питающей сети (несимметрия напряжения питания, нелинейные искажения напряжения, перекос фаз, дефекты источника напряжения возбуждения, дефекты пусковой КЗ обмотки, перегрузка по току) – 6 дефектов;
• дефекты подшипников качения (общий износ подшипника, удары в подшипнике, недостаточная смазка, перекос наружного кольца, перекос внутреннего кольца, проскальзывание в посадочном месте, неоднородный радиальный натяг, износ наружного кольца, раковины на наружном кольце, износ внутреннего кольца, раковины на внутреннем кольце, сколы на телах качения, износ сепаратора) – 13 дефектов;
• дефекты подшипников скольжения – износ, срыв масляного клина, увеличенный зазор, уменьшенный зазор, перекос вкладышей – 5 дефектов;
• прочие виды механических неисправностей (дисбаланс якоря электродвигателя, задевания, резонанс, неправильный монтаж, перекос подшипникового щита, плохое крепление датчика) – 6 дефектов.

Модуль Эксперт содержит весь необходимый инструментарий для корректировки и уточнения уставок диагностических критериев и правил в условиях накопления статистического материала, а также добавления новых видов неисправностей. При необходимости все работы по адаптации модуля могут быть выполнены специалистами завода-изготовителя.

Стратегия сервисного обслуживания

Исполнитель по запросу Заказчика осуществляет пуско-наладку, адаптацию, гарантийное и послегарантийное сервисное обслуживание Комплекса, поставку дополнительных принадлежностей, периодическую поверку измерительных каналов, а также организует бесплатное дистанционное консультирование специалистов Заказчика.

Высококвалифицированные специалисты компании осуществляют обучение персонала Заказчика во время проведения пуско-наладочных работ. Для углубленной подготовки операторов Комплекса разработан специализированный учебный курс, посвященный практическим аспектам применения стационарных и стендовых систем.

В комплект поставки Комплекса UMS-16 входит весь набор необходимой документации: технический паспорт, руководство по эксплуатации, подробная инструкция пользователя, методические материалы по применению виброизмерительной аппаратуры. Регулярно производится бесплатное обновление программного обеспечения SAFE PLANT.

Исполнитель осуществляет оперативную поддержку Заказчика при решении любых технических, метрологических, методических и организационных вопросов.

Комплект поставки