Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин по вибрации корпуса

 

Использование: диагностика технического состояния машин, образующих машинные комплексы. Сущность изобретения: на экране дисплея строят схематичное положение машин в соответствии с их положением в реальном комплексе, обрабатывают диагностические сигналы и отображают информацию на столбиковых указателях признаков, автоматически выделяют машины и каналы для наблюдения, вводят градацию технического состояния машин и каналов системы с одновременным их выделением соответствующим цветом, формируют необходимые вспомогательные экраны. 8 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин, а конкретно, к способам диагностики и прогнозирования технического состояния машин, и может быть использовано для диагностики технического состояния машин, образующих машинные комплексы, путем анализа данных вибрации, потребления тока, его напряжения, расхода рабочего тела, температуры машины, обеспечивая своевременное отклонение действительного состояния машин от рабочего состояния и бесперебойную работу всего комплекса.

Известны способы диагностики технического состояния машин по вибрации корпуса, (Авт. св. СССР N 868408 от 13.08.79 г. и aвт. cв. СССР N 909617 от 06.08.80г. кл. G 01 M 15/00), заключающиеся в том, что с помощью автоматической системы диагностики измеряют вибропараметры корпуса машины, обрабатывают их и отображают на плоскости.

Недостатком способов является большие потери времени и неточности выработки команд управления процессом диагностики из-за того, что не учитывается общий виброфон, создаваемый работающими машинами, а также из-за того, что у оператора отсутствует возможность зрительно охватить показатели сразу всех машин и соответственно судить о их работоспособности.

Известен способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин ("TRENDMASTER 2000" L 4250 Р.O. ВОХ 157 MINDEN NEVADA USA 89423), заключающийся в том, что с помощью автоматической системы диагностики измеряют сигналы, характеризующие состояние машин, и в качестве диагностических признаков графически отображают на экране дисплея компьютера и сравнивают их с пороговыми значениями, предварительно введенными в компьютер и отображенными на столбиковых указателях признаков, которые формируют на экране, и дополняют экран схематическим положением машин из соответствующих машинам графических символов, и меню с опциями, по которым путем совмещения с курсором формируют дополнительные экраны.

Недостатком способов являются большие потери времени и неточности выработки команд управления процессом диагностики из-за того, что не учитывается общий виброфон, создаваемый работающими машинами, а также из-за того, что у оператора отсутствует возможность зрительно охватить показатели сразу всех машин и соответственно судить о их работоспособности.

Кроме того, затруднено быстрое определение положения машины в комплексе из-за того, что построение схематичного положения машин производят без учета их действительного взаимного положения.

Целью изобретения является обеспечение быстродействия и точности получения данных о состоянии машин и выработки команд управления процессом диагностики.

Поставленная цель в способе диагностики и прогнозирования технического состояния машин, заключающемся в том, что с помощью автоматической системы диагностики измеряют сигналы, характеризующие состояние машин, и в качестве диагностических признаков графически отображают на экране дисплея компьютера и сравнивают их с пороговыми значениями, предварительно введенными в компьютер и отображенными на столбиковых указателях признаков, которые формируют на экране, и дополняют экран схематическим положением машин из соответствующих машинам графических символов, и меню с опциями, по которым путем совмещения с курсором формируют дополнительные экраны, достигается тем, что для отображения текущего состояния машин и каналов самой системы в комплексе и комплексного управления процессом диагностики система формирует экран "монитор", строя на упомянутом экране схематичное положение система устанавливает графические символы подобно и пропорционально реальному положению машин в комплексе, и разделяет каждый символ на участки структурных частей машины, например, двигатель и исполнительная часть, измеряемые сигналы с которых система выводит на столбиковые указатели, которые предварительно формирует на экране по признакам виброускорения, виброскорости, виброперемещения, давления, расхода, температуры, напряжения и величины тока с отметкой верхних и нижних пороговых значений признаков на едином зрительно воспринимаемом уровне, в меню экрана "монитор" система формирует опцию "помощь" - по вызову экрана пояснений содержания экрана "монитор" и порядка его использования, опции "система" и "тренд" - по вызову одноименных вспомогательных экранов, опцию "анализ" - по вызову экрана отображения сигнала выбранного канала системы с аппаратными средствами и управления процессом анализа сигнала, опцию "печать" - по печатанию текущего содержания экрана на печатающем устройстве, опцию "коррекция" - по вызову экрана коррекции величин наработки машин и величин порогов включения/выключения машин, которые система отображает в предварительно формируемом ею экране "монитор", причем опция "коррекция" позволяет вызвать экран определения причин вывода машин в резерв или в ремонт с последующим вызовом соответствующих экранов со списком причин вывода, а также система формирует на экране "монитор" текстовой указатель с номерами машины и ее структурной части, по измеряемым сигналам, с которых система выявляет изменение градации технического состояния машины, а затем система сигнализирует на экране изменение стадий градации технического состояния по группам машин, окрашивая соответствующие структурные участки графических символов в различные цвета, причем цветовая зависимость устанавливается отдельно для работающих и отдельно для неработающих машин, находящихся в ремонте или в резерве, одновременно с этим в схематичном положении машин система выделяет из группы машин одной стадии технического состояния графический символ машины наихудшего состояния при помощи светящегося курсора, который система формирует индивидуально для каждой машины по предварительно разработанному порядку обработки измеряемых сигналов, а также система выдает информацию о состоянии выделенной машины на столбиковых указателях признаков, окрашивая их по цветовой зависимости, установленной для работающих машин.

Поставленная цель в способе достигается тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "тренд" одноименном экране - "тренд" для отображения текущего состояния машины, выявленной на экране "монитор", и управления процессом ее диагностики, система строит тренд в виде сменяемой оси интервала времени, по концам которой разносит сменяемые оси диагностических признаков, формирует текстовой указатель с устанавливаемыми номером машины и номером и наименованием ее структурной части, окрашивая указатель цветом соответствующим цвету на экране "монитор", строит меню, формируя ряд опций, опцию - "помощь", по вызову экрана пояснений с содержанием экрана "тренд" и порядком его использования, опцию "монитор" по возвращению в экран "монитор", две опции "тренд", каждая по последовательному вызову вспомогательных экранов, первоначально экрана установки номеров машин, по которому затем вызывают экран установки наименования структурной части и последующим вызовом, по установленному наименованию, экрана установки диагностического признака на соответствующей оси тренда, опцию - "время", по вызову экрана установки оси интервала времени с перечнем самих интервалов, и опцию "курсор", по вызову экрана установки параметров диагностических признаков с датой и временем проведения анализа и перечнем параметров с величинами их значений, при этом система формирует на экране командный светящийся курсор, при помощи которого автоматически выполняют операции по диагностике машины путем перемещения курсора по опциям и по вспомогательным экранам.

Поставленная цель в способе достигается тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "система" одноименном экране "система" для отображения информации о состоянии аппаратных средств системы и автоматического управления процессом их диагностики, автоматическая система строит на экране схематичное положение аппаратных средств системы, указывая в графических символах их номера и окрашивая по стадиям градации технического состояния аппаратных средств, например, в следующей зависимости: зеленым цветом - допустимое состояние аппаратных средств; желтым цветом - состояние аппаратных средств, требующее принятия мер; красным цветом - недопустимое состояние аппаратных средств; синим цветом - состояние неисправных аппаратных средств, а также система формирует на экране светящийся курсор, с помощью которого выделяет графический символ аппаратного средства с наихудшими параметрами диагностических признаков, и столбиковые указатели, которые система строит по сигналам напряжения самоконтроля каналов, одновременно выводя в них на один визуально наблюдаемый уровень отметки верхних и нижних пороговых значений напряжения каналов, в меню система формирует командные опции автоматически выполняемых операций, опцию "помощь" - по вызову экрана пояснений содержания экрана "система" и порядка его использования, опцию "монитор" - по возвращению в экран "монитор", опцию "осциллограф" - по вызову экрана "осциллограф" для перехода в соответствующий экран, и опцию "информация" для предотвращения несанкционированного доступа в систему и отображения информационного меню экрана путем последовательного вызова экранов, сначала - устанавливаемых позиций, по включению системы, по сообщению об ошибках, по возможности ввода в память, хранимым в памяти данным, и затем путем совмещения командного курсора с указанными позициями вызова соответствующих экранов.

Поставленная цель в способе достигается тем, что на вызываемом с экрана "система" по опции "осциллограф" одноименном экране "осциллограф" для отображения формы сигнала и автоматического управления процессом предэксплуатационной настройки системы, система формирует график в виде временной развертки сигнала, например, виброускорениния на выбранном канале системы по номеру машины на экране "монитор", в меню система формирует командные опции автоматически выполняемых операций, опцию "помощь"- по вызову экрана пояснений содержания экрана "осциллограф" и порядка его использования, опции "система" - по возвращению в экран "система", опции "параметр" - по последовательному вызову вспомогательных экранов, первоначально экранов установки номеров машин, по которым затем вызывают экран установки структурных частей машины с их наименованиями и последующим, по установленному наименованию, вызовом экрана с диагностическими признаками, которые затем выводят на график для его автоматического построения, опции "управление" - по вызову экрана установки параметра признака с перечнем параметров и их значений, опции "запись" - для записи информации на диск, и текстового указателя с номером и наименованием машины и ее структурной части, по которой ведут замер вибрации.

Поставленная цель в способе достигается тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "анализ" одноименном экране - "анализ" для отображения и управления процессом анализа сигнала выбранного канала системы с аппаратными средствами, система строит окно анализатора над которым формирует текстовой указатель, а в самом окне - строит график спектра сигнала выбранного канала и отображает обозначение признака и характеристик спектра для автоматического построения графика, меню с командными опциями автоматически выполняемых операций, опцию "помощь" - по вызову экрана пояснений содержания экрана "анализ" и порока его использования, опции "монитор" - по возвращению в экран "монитор", опции "измерить" - по запуску процесса измерения для последующего построения графика, опции "субъект" - по вызову экрана выбора канала и признака для анализа, опции "параметр" - по вызову экрана установки параметров анализатора, опции "файл" - по которой записывают экран на диск и читают с него, опции "печать" - по которой печатают спектр на принтер, а также система формирует командный курсор, который совмещают с указанными опциями управляя процессом анализа, при этом результаты измерительного процесса система отображает на графике.

Поставленная цель в способе достигается тем, что на вызываемом с экрана "анализ" по опции "параметр" одноименном экране для установки параметров анализатора, система строит меню с опциями: "сброс" - по которой устанавливают параметры анализатора в первоначальное положение; "запись" - по которой фиксируют параметры анализатора; "установка" - по которой вызывают установочное меню анализатора со следующими опциями: "режим" - по которой выбирают режим анализатора;
"прямой ампл. " - по которой назначают режим измерения прямого спектра амплитуд;
"прямой фаза" - по которой назначают режим измерения прямого спектра фаз;
"огибающая" - по которой назначают режим измерения прямого спектра амплитуд огибающей сигнала;
"усреднение" - по которой устанавливают число усреднений анализатора;
"частота ФНЧ" - по которой устанавливают частоту среза входного фильтра низкой частоты;
"частота ФВЧ" - по которой устанавливают частоту среза входного фильтра высокой частоты, установленного последовательно фильтру низкой частоты;
"диапазон" - по которой выбирают ширину частотного диапазона;
"ОЗУ" - по которой вызывают экран с указанием допустимого ввода в память компьютера;
"шкала" - по которой устанавливают линейный или логарифмический тип шкалы графика спектра;
"масштаб" - по которой устанавливают масштаб шкалы логарифмического типа;
"оборотная" - по которой устанавливают параметры автоматического анализа с выделением оборотной, шумовой и лопаточной составляющих путем использования дополнительного экрана с такими опциями, как "режим" - устанавливают ручной или автоматический режим анализа;
"частота" - по которой устанавливают номинальную частоту первой оборотной гармоники;
"гармоник" - по которой устанавливают число гармоник оборотной составляющей;
"интервал" - по которой устанавливают ширину интервала окрестности номинального значения первой оборотной гармоники для ее действительного значения;
"разбиений" - по которой устанавливают число разбиений интервала.

Поставленная цель в способе достигается тем, что перед вводом в компьютер пороговых значений диагностических признаков их дополнительно уточняют индивидуально для каждой машины путем последовательной остановки машин и измерения уровня вибрации неработающей машины, разложения изморенного уровня вибрации по вибропризнакам и принятия их в качестве исходной величины при определении пороговых значений, выводят текущие параметры признаков нелинейно, а перед вводом в компьютер данных на построение столбиковых указателей производят пересчет разности между граничными значениями каждого из признаков, приравнивая упомянутую разность к длине столбика.

Поставленная цель в способе достигается тем, что порядок обработки измеряемых сигналов для выделения машины наихудшего состояния выполняют в виде следующей последовательности операций, первоначально по стадиям градации технического состояния, каждой работающей машины устанавливают в компьютере исходную безразмерную величину, которую изменяют в зависимости от стадии для каждого признака, затем во время прохождения сигнала через компьютер определяют процентное отношение значений текущих параметров каждого вибропризнака к соответствующим верхним пороговым значениям, и в конце процесса выделения машины наихудшего состояния суммируют установленные исходные величины и величины процентных отношений всех признаков для каждой машины отдельно с последующим использованием в качестве командного сигнала на формирование курсора вибросигнала машины, имеющей сумму указанных величин.

Поставленная цель в способе достигается тем, что цветовую зависимость стадий градации технического состояния машин система выполняет с учетом индивидуальных пороговых значений всех указанных диагностических признаков каждой машины в следующем виде:
для работающих машин:
зеленый цвет - допустимое состояние машины;
желтый цвет - состояние машины, требующее принятия мер;
красный цвет - недопустимое состояние машины;
для неработающих машин:
коричневый цвет - состояние машины в ремонте;
серый цвет - состояние машины в резерве;
синий цвет - состояние неисправной машины, ее структурной части и/или канала.

Анализ отличительных признаков предложенного способа диагностики и прогнозирования технического состояния машин и обеспечиваемых ими технических результатов показал, что:
указанный путь построения формы экрана "монитор", его элементов и связи с другими экранами, обеспечивает оператору быстроту и точность получения данных о состоянии комплекса машин в целом и каналов системы, возможность выделить машины группами по стадиям технического состояния, а также выделить машину наихудшего состояния и перейти к определению, по другим экранам, к конкретизации состояния той или иной машины или канала;
построение схематичного положения машин в соответствии с положением машин в реальном комплексе, обеспечивает оператору быстроту ее нахождения и выполнения работ по ликвидации угрожающего положения;
разбиение системой графических символов машин на структурные участки, дает возможность конкретизировать нахождение неисправности - в двигателе или в исполнительной части;
возможность вызова экрана пояснений и указанный путь его вызова, обеспечивают точность и быстроту диагностики;
выполнение системой текстового указателя с автоматически вводимыми в него номером и наименованием машины, обеспечивает оператору быстроту определения машины, которая требует наблюдения, принятия мер, вывода ее в ремонт или в резерв; автоматическое распределение по стадиям градации технического состояния для работающих и неработающих машин, дает возможность с одной стороны быстро выделить неисправную машину, а с другой - определить какой машиной ее можно заменить;
автоматическое выделение машины с наихудшими показателями из группы машин одной стадии и путь ее выделения, дает быстроту и точность определения машины для наблюдения;
указанный путь формирования экрана "тренд" и его элементов, дает быстроту построения тренда изменения признака, замены измеряемых признаков, замены оси времени (измеряемого интервала) и в конечном счете быстроту выявления конкретной неисправности;
применение командного курсора и опций в экране "тренд", дает быстроту построения трендов, их смены и перехода на другой экран;
указанный путь формирования экрана "система" и его элементов, обеспечивает быстрое выявление неисправного или требующего наблюдения интересующего канала системы;
указанный путь формирования экрана "осциллограф" и его элементов, обеспечивает быстроту и точность настройки системы перед эксплуатацией и выделение неисправного канала системы, а также анализ формы диагностического сигнала машины;
указанный путь формирования экрана "анализ" и его элементов, обеспечивает быстроту и точность проведения анализа состояния машины;
замер уровня вибрации неработающей машины при работающем комплексе машин и ввод этого уровня в процесс диагностики, обеспечивает повышение точности диагностики и определение состояния включения/выключения машины;
предложенный путь построения указателей и нелинейный вывод на них текущих параметров диагностических признаков, обеспечивает быстроту и точность восприятия оператором текущих изменений в процессе работы машин;
предложенный порядок обработки измеряемых сигналов по формированию курсора выделения машины наихудшего состояния, обеспечивает полноту и учет данных анализа состояния машины в текущий момент времени и быстроту их подготовки системой;
предложенные конкретные стадии градации технического состояния и указанная цветовая зависимость их выделения, обеспечивают быстроту определения состояния машины и выработку последующего решения по ней и по всему комплексу в целом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено, на: фиг. 1 - структурная схема системы диагностики; фиг. 2 - общий вид экрана "монитор"; фиг. 3 - общий вид экрана "монитор" с экраном содержания и порядком использования; фиг. 4 - общий вид экрана "монитор" с экраном ввода пароля для доступа в режим "коррекция; фиг. 5 - общий вид экрана "монитор" с экраном коррекция по уточнению наработки и состояния включения/выключения машины; фиг. 6 - общий вид экрана "монитор" с экраном коррекция по установке причин и вывода в ремонт; фиг. 7 - общий вид экрана "система"; фиг. 8 - общий вид экрана "система" с экраном информация по доступу в систему, по схеме включений системы, сообщению об ошибках, размеру свободной памяти компьютера; фиг. 9 - общий вид экрана "тренд"; фиг. 10 - общий вид экрана "тренд" с последовательно вызванными экранами по установке номеров машин, составной части машины, диагностического признака; фиг. 11 - общий вид экрана "тренд" с экраном параметров и величиной их значений; фиг. 12 - общий вид экрана "осциллограф"; фиг. 13 - общий вид экрана "осциллограф" с последовательно вызванными экранами по установке номеров машин, составной части машины, диагностического признака; фиг. 14 - общий вид экрана "осциллограф" с экраном по установке параметров канала; фиг. 15 - общий вид экрана "осциллограф" с экраном ввода пароля для доступа в систему; фиг. 16 - общий вид экрана "осциллограф" с экраном записи параметров канала на диск; фиг. 17 - общий вид экрана "анализ"; фиг. 18 - общий вид экрана "анализ" с экранами установки режимов и их параметров; фиг. l9 - общий вид экрана "анализ" с экраном управления загрузкой и сохранением данных.

Предложенный способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин, заключается в том, что все операции по замеру диагностических признаков, их обработке и отображению ведут автоматически с помощью системы диагностики, которая содержит (фиг. 1) датчики 1 (вибропреобразователи, термопары, расходомеры, манометры, датчики напряжения и величины тока), аппаратные средства 2 и 3, компьютер 4, дисплей 5, клавиатуру 6, выносной пульт курсора 7, принтер 8, синхронизатор речи и сигналов 9.

Датчики 1 установлены на машинах 10, каждая из которых выполнена в виде электродвигателя соединенного с насосом. Машины 10 объединены в комплексы 11 и установлены на общем фундаменте вместе с аппаратными средствами 2 и 3.

При этом сигналы от вибропреобразователей система диагностики преобразует в характеризующие состояние машин 10 признаки виброускорение, виброскорость и виброперемещение и выдает их на дисплей 5 компьютера 4.

Компьютер 4, дисплей 5, клавиатура 4, выносной пульт курсора 7, принтер 8, синхронизатор речи и сигналов 9 установлены на станции диагностики 12, которая удалена от комплекса 11 на значительное расстояние.

Система диагностики формирует на дисплее 5 ряд сменяемых экранов по отображению диагностической информации, с рядом элементов в каждом экране, которые используют для управления процессом диагностики в автоматическом и/или ручном режиме.

Формирование экранов система начинает с экрана "монитор" (фиг. 2 - 6) для отображения текущего состояния машин и каналов самой системы в комплексе 11 и комплексного управления процессом диагностики.

При этом система выполняет на экране "монитор" схематичное положение машин 10 в виде графических символов 13, разбивает их на участки 14 и 15 структурных частей машины 10 (двигатель 14, насос 15) и устанавливает символы 13 в соответствии с реальным положением машин 10 в комплексе 11 для быстрого нахождения машин оператором.

На приведенном экране конкретного комплекса 11 отображены символы 16 - 31 машин 10, каждую из которых система окрашивает в разные цвета по цветовой зависимости, при этом участки 14 и 15 (двигатель и насос) каждого символа 13 система окрашивает в зависимости от состояния двигателя и насоса.

Цветовую зависимость стадий градаций технического состояния машин 10 система диагностики выполняет с учетом индивидуальных пороговых значений всех указанных диагностических признаков каждой машины 10 в следующем виде:
для работающих машин:
зеленый цвет - допустимое состояние машины;
желтый цвет - состояние машины, требующее принятия мер;
красный цвет - недопустимое состояние машины;
для неработающих машин:
коричневый цвет - состояние машины в ремонте;
серый цвет - состояние машины в резерве;
синий цвет - состояние неисправного измерительного канала структурной части машины.

Допустимое состояние (зеленый) имеют машины с номерами 16 и 28, недопустимое состояние (красный) - машины 13 и 31, состояние в ремонте (коричневый) - машины 21 и 25, состояние в резерве (серый) - машины 18 и 30, недопустимое состояние каналов (синий) системы диагностики имеет машина 24, недопустимое состояние структурной части (насоса - красный) машины 20 и 23, недопустимое состояние структурной части (двигателя - красный) - машина 20.

Кроме того, в схематичном положении машин 10 система автоматически устанавливает курсор 32 на наихудший графический символ машины 10.

Порядок обработки измеряемого сигнала для выделения машины 10 наихудшего состояния при помощи курсора 32 выполняют в виде следующей последовательности операций, первоначально по стадиям градации технического состояния каждой работающей машины 10 устанавливают в компьютере 4 безразмерную величину, которую изменяют в зависимости от стадии для каждого признака, затем во время прохождения сигнала через компьютер 4 определяют процентное отношение значений текущих параметров каждого вибропризнака к соответствующим верхним пороговым значениям 33.

В экране "монитор" система формирует ряд окон 34 (фиг. 2 - 6), в которых выполняет столбиковые указатели 35, с порогами 33, условным обозначением 36 признака, указывает единицы измерения 37 и текущую величину параметра 38.

Перед вводом в компьютер 4 пороговых значений 33 диагностических признаков их дополнительно уточняют индивидуально для каждой машины 10, путем последовательной остановки машин 10 и измерения уровня вибрации неработающей машины 10, разложения измеренного уровня вибрации по вибропризнакам и принятия их в качестве исходной величины при определении пороговых значений 33.

Система выводит текущие параметры 38 признаков на столбиковые указатели 35 нелинейно, а перед вводом в компьютер 4 на построение столбиковых указателей 35 разных по величине диагностических признаков, разницу между верхней и нижней границами каждого признака приравнивают к длине соответствующего столбика 35, которую выполняют одинаковой для всех путем пропорционального пересчета разницы между абсолютными значениями границ всех признаков относительно выбранного.

При этом система формирует на экране "монитор" (фиг. 2 - 6) столбиковые указатели 35 для последующего вывода на них таких признаков как: виброускорение, виброскорость, виброперемещение, давление, расход, температура, напряжение и величина тока.

Кроме того, система формирует на экране "монитор" текстовой указатель 39, например, с номером 40 машины 10 (на который указывает курсор 32), наименование машины 41 и наименование ее структурной части (по которой ведется замер), окно 43 с указанием исходных данных машины и указанием 44 оператору о необходимой операции по устранению неисправности или иных действиях.

Также, система формирует на экране "монитор" меню 45 с командными опциями по переходу на дополнительные и вспомогательные экраны, а именно:
опции вспомогательных экранов - опции 46 по вызову экрана 47 "помощь" (фиг. 3) с кратким содержанием экрана "монитор" и порядком его использования, - опции 48 по вызову экрана "коррекция" 49 для доступа в систему (фиг. 4) и по вызову экрана 50 с опциями 51 - 53. По опции 53 вызывают экран 54 с указанием наработки и величин порогов включения/выключения. По опции 51 вызывают экран 55 (фиг. 6) с указанием причин вывода в ремонт. По опции 52 вызывают экран состояния машины в резерве;
опции дополнительных экранов - опции 56 по вызову экрана "система", опции 57 по вызову экрана "тренд", опции 58 по вызову экрана "анализ", опции 59 по печатанию результатов анализа на принтере 8.

Как видно из указанного выше, экран "монитор" в процессе диагностики выполняет одновременно две функции:
первая функция - предоставление текущей диагностической информации, позволяющей судить о реальном техническом состояния как сразу всего комплекса, так и о каждой машине 10 в отдельности и о ее структурных частях (фиг. 2 - курсор 32 и указатель 39 с наименованиями 40 - 42);
вторая функция - управление в автоматическом режиме процессом конкретизации диагностики, обеспечивающее переход на другие экраны (меню 45 с командными операциями 46, 48, 56 - 59 и экраны 43, 47, 49, 50, 54 и 55).

Дополнительные экраны (которые оператор вызывает на дисплей 5 опциями меню 45 экрана "монитор") выполняют функции предоставления текущей диагностической информации и управления процессом диагностики по определенным направлениям.

По опции 56 система автоматически формирует экран "система" (фиг. 7 и 8) аналогично экрану "монитор".

При этом на экране "система", система диагностики формирует схематичное положение каналов системы в виде графических символов 60, которые соответствуют аппаратным средствам 2 и 3 системы и окрашивает символы по стадиям градации технического состояния каналов по цветовой зависимости:
зеленым цветом - допустимое состояние аппаратных средств;
желтым цветом - состояние аппаратных средств, требующее принятия мер;
красным цветом - недопустимое состояние аппаратных средств.

В каждом графическом символе 60 система указывает эксплуатационный номер аппаратного средства 2 и 3 (конкретно от 0 до 77).

В резерве (серый цвет) находятся аппаратные средства с эксплуатационными номерами 40 - 77, в состоянии аппаратных средств, требующем принятия мер (желтым цветом), - с эксплуатационными номерами 20, 27 и 34, в недопустимом состоянии аппаратных средств (красным цветом) - с эксплуатационными номерами 1 и 15.

Для предупреждения пожароопасной ситуации аппаратные средства 2 и 3 с эксплуатационными номерами 1 и 15 сразу заменяют на соответствующие, выбирая из аппаратных средств 2 и 3 с эксплуатационными номерами 40 - 77, и уточняют состояние аппаратных средств с эксплуатационными номерами 20, 27 и 34 (см ниже).

На экране "система" система диагностики формирует окна 61 столбиковых указателей 62 двунаправленных признаков напряжения самоконтроля исправности измерительного канала с порогами 63 и числовой величиной текущего значения признака 64, текстовой указатель 65 с датой 66 и временем 67 пуска системы.

Кроме того, на экране "система" система диагностики формирует меню 68 с командными опциями: опцию "помощь" 69; опцию "монитор" 70, по возвращению в экран "монитор"; опцию "осциллограф" 71 и опцию "инфо" 72.

По опции 69 (помощь) на экран система вызывает вспомогательный экран (условно не показан) с кратким содержанием экрана "система" и порядком его использования.

По опции 70 (монитор) осуществляют переход в основной экран - "монитор".

По опции 72 (инфо) на экране "система" вызывается вспомогательный экран "информация" 73 (фиг. 8) с рядом опций по вызову экранов: 74 - экрана с указанием включений системы; 75 - экрана с указанием сообщений об ошибках; 76 - экрана с указанием о размере памяти компьютера 4; 77 - принудительная выдача речевого сообщения о состоянии оборудования.

По опции 57 (тренд) на экране "монитор" система диагностики автоматически формирует экран "тренд" (фиг. 9 - 11) для определения неисправного элемента машины 10, определенной курсором 32, или выбранного произвольно по цветовой зависимости, например, символ 13 желтого цвета.

На экране "тренд" система строит окно 78, в котором формирует тренд в виде автоматически устанавливаемой оси 79 интервала времени (фиг. 9 - 11 показана ось 79 интервала в 30 мин). По концам оси 79 система разносит вертикальные оси 80 диагностических признаков, которые устанавливает по умолчанию система диагностики автоматически (например, виброускорение и виброскорость), либо, по своему выбору, оператор.

Над окном 78 система формирует текстовой указатель 81 номера диагностируемой машины, ее элемента 83 и структурной части 84, например: Н12 -1 подшипник передний насоса; Н17 -1 подшипник передний насоса.

Кроме того, система формирует на экране "тренд" меню 85 с текстовым указателем 86 (с датой и временем пуска машины ) и с командными опциями:
опцией 87 "помощь" по вызову экрана с кратким содержанием экрана "тренд" и порядком его использования (условно не показан);
опцией 88 "монитор" по возвращению в экран "монитор";
опиями 89 и 90 "тренд 1" и "тренд 2" для последовательного вызова вспомогательных экранов (см. ниже);
опцией 91 "время" по вызову экрана с интервалами времени - 30 мин, 1 сут, 6 сут, 15 сут, 1 г, 7 лет;
опцией 92 "курсор" по вызову экрана, с помощью которого проводят анализ трендов диагностических признаков с датой и временем проведения анализа и перечнем параметров с величинами их значений 99 (фиг.1);
опцией 93 "печать", с помощью которой оператор производит распечатку данных экрана "тренд" на принтере 8.

По опциям 89 и 90 оператор последовательно вызывает вспомогательные экраны (фиг. 10), первоначально экран 94 с перечнем номеров машин, где каждый номер используется в качестве опции 95 для вызова экрана 96 элемента машины. А в экране 96 каждый его указанный элемент используют в качестве опции 97 для вызова экрана 98 с условным обозначением признаков, которые оператор устанавливает на осях 80 путем совмещения с курсором.

По опции 71 (фиг. 7 и 8) с экрана "система", система диагностики автоматически формирует экран "осциллограф" (фиг. 12 - 16), с помощью которого определяют форму сигнала виброускорения, виброскорости, виброперемещения и форму сигнала самодиагностики, а также управляют процессом предэксплуатационной настройки самой системы диагностики.

На экране "осциллограф" система формирует окно 100, в котором строит графики 101 указанных сигналов в виде временной развертки на выбранном канале системы, а над окном 100 - текстовой указатель 102, в котором формирует эксплуатационный номер и наименование машины 103 (H-10 насос центробежный), наименование диагностируемого элемента 104 (подшипник передний) и структурной части машины 105 (двигателя).

Кроме того, на экране "осциллограф" система формирует меню 106 с указанием текущей даты и времени 107, и командных опций: 108 - помощь, 109 - система, 110 - параметры, 111 - управление, 112 - запись.

По опции 108 на экране "осциллограф" система формирует экран с кратким содержанием экрана "осциллограф" и порядком его использования (условно не показан).

По опции 109 на экране "осциллограф" система осуществляет возврат в экран "система" (фиг. 7 и 8).

По опции 110 (фиг. 13) на экране "осциллограф" система формирует экран установки машин с их номерами 114, которые используют в качестве опций по вызову экрана 115 установки элемента 116 машины, по которым затем вызывают экран 117 установки признаков 118. По выбранным оператором признакам 118 система выводит на вертикальную ось 119 графика 101 соответствующий признак в виде значений 120 и условного обозначения 121.

По опции 111 (фиг. 14) на экране "осциллограф" система формирует экран 122 - управление, на котором формирует опцию 123 для последующего уточнения параметров системы, которые оператор выводит на ось 119 графика 101.

По опции 112 (фиг. 14) на экране "осциллограф" система формирует экран 124, по которому осуществляют доступ в систему, а также формирует экран 125, по которому осуществляют запись на диск (фиг. 16).

По опции 58 (анализ) с экрана "монитор" (фиг. 2 - 6) на дисплее 4 система формирует экран "анализ" (фиг. 17).

Последовательность операций по формированию экрана "анализ" (фиг. 17) аналогична последовательности операций по формированию экранов "тренд" и "осциллограф".

При этом система формирует на экране "анализ" окно-анализатор 126, в котором строит график измерений 127 с горизонтальной осью 128 и 129. На горизонтальной оси 128 оператор в последствии откладывает частоту, а на вертикальной оси 129 оператор откладывает величину измеряемого признака.

Кроме того, в окне-анализаторе 126 экрана "анализ" (фиг. 17) система формирует указатели: 130 - обозначение признака; 131 - частота оборотной составляющей спектра вибрации, которая равна частоте вращения вала машины; 132 - частота составляющей, отмеченной курсором; 133 - уровень составляющей, отмеченной курсором; 134 - число усреднений; 135 - величина оборотной составляющей спектра, частота которой равна частоте вращения вала машины; 136 - величина лопаточной составляющей спектра вибрации, частота которой равна частоте прохождения лопатками диффузора насоса и численно равна произведению числа лопаток на роторе на оборотную частоту; 137 - величина шумовой составляющей спектра.

А также на экране "анализ" (фиг. 17) система формирует меню 139 со следующими опциями: 140 - "помощь" по вызову экрана с кратким содержанием экрана "анализ" и порядком его использования; 141 - "монитор", по возвращению в экран "монитор"; 142 - "измерить", для запуска процесса измерений (см. ниже); 143 - "субъект", для выбора машины и признака для анализа; 144 - "параметры", для установки параметров в окне-анализаторе 126; 145 - "файл", для записи спектров на диск и чтения с него; 146 - "печать", для печатания спектров на принтер.

При выборе опции 144 "параметры" на экране "анализ" появляется меню 147 (фиг. 18) с опциями: 148 - "сброс", для установки параметров анализатора в первоначальное исходное положение; 149 - "установка", для установки параметров анализатора; 150 - "запись", для фиксирования параметров анализатора.

При вызове экрана "анализ" с экрана "монитор", в окне-анализаторе 126 система устанавливает параметры, которые были зафиксированы в последний раз.

Выбрав опцию 149 ""установка", оператор вызывает на экран "анализ" установочное меню 151 анализатора 126 с опциями: 152 - "режим", по которой оператор назначает один из следующих режимов анализатора: "прямой ампл.", по которой оператор устанавливает режим измерения прямого спектра амплитуд; "прямой "фаза", по которой оператор устанавливает режим измерения прямого спектра фаз; "огибающая", по которой оператор устанавливает режим измерения прямого спектра амплитуд огибающей сигнала; 156 - "усреднение", по которой оператор устанавливает число усреднений анализатора 126; 157 - "частота ФНЧ", по которой оператор устанавливает частоту входного среза фильтра низкой частоты; 158 - "частота ФВЧ", по которой оператор устанавливает частоту входного среза фильтра высокой частоты, установленного последовательно фильтру низкой частоты; 159 - "диапазон", по которой оператор устанавливает ширину частотного диапазона анализатора: 5200, 2600, 130 и 65 Гц; 160 - "ОЗУ", по которой оператор определяет размер памяти компьютера 4 (только отображение); 161 - "шкала Y", по которой оператор устанавливает линейный или логарифмический тип шкалы анализатора; 167 - "масштаб Y", по которой оператор устанавливает масштаб при логарифмическом типе шкалы анализатора; 168 -"оборотная", по которой оператор устанавливает параметры автоматического анализа спектра (выделение оборотной, лопаточной и шумовой составляющей спектра).

При этом используют нижеследующие опции меню 169: 170 - "режим", по которой оператор назначает автоматический или ручной режим анализа; 171 - "частота", по которой оператор устанавливает номинальную частоту первой оборотной гармоники; 172 - "гармоник", по которой оператор устанавливает число гармоник оборотной составляющей; 173 - "интервал", по которой оператор устанавливает ширину интервала номинального значения первой оборотной гармоники для определения ее действительного значения; 174 - "разбиений", по которой оператор устанавливает число рабиений интервала.

При выборе опции 145 "файл" оператор вызывает на экран "анализ" меню 175 с опциями для записи и чтения спектров, а конкретно, с опциями: 176 - "загрузить данные", по которой оператор вызывает ранее сохраненный экран спектра; 177 - "сохранить данные", по которой оператор сохраняет данный экран на диске
При выборе оператором опции 146 "печать" система осуществляет печатание текущего экрана анализатора на принтере.

Таким образом, предложенный способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин, обеспечивает предупреждение пожароопасной ситуации на комплексе машин и его бесперебойную работу путем повышения быстродействия и точности выработки команд управления процессом диагностики за счет построения на экране схематичного положения машин в соответствии с реальным положением машин в реальном комплексе, обработки сигналов и их отображении с учетом общего виброфона комплекса и быстродействия точного определения виброфона, автоматического выделения машины и канала для наблюдения, ввода в способ градации технического состояния машин и каналов с одновременным выделением цветом в схематичном положении и на столбиковых указателях параметров, вывода порогов на столбиковых на единый зрительно воспринимаемый уровень.

Формула изобретения

1. Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин, заключающийся в том, что с помощью автоматической системы диагностики измеряют сигналы, характеризующие состояние машин, и в качестве диагностических признаков графически отображают на экране дисплея компьютера и сравнивают их с пороговыми значениями, предварительно введенными в комьютер и отображенными на столбиковых указателях признаков, которые формируют на экране, и дополняют экран схематическим положением машин из соответствующих машинам графических символов, и меню с опциями, по которым путем совмещения с курсором формируют дополнительные экраны, отличающийся тем, что для отображения текущего состояния машин и каналов самой системы в комплексе и комплексного управления процессом диагностики система формирует экран "монитор", строя на упомянутом экране схематичное положение, система устанавливает графические символы подобно и пропорционально реальному положению машин в комплексе, и разделяет каждый символ на участки структурных частей машины, например двигатель и исполнительная часть, измеряемые сигналы с которых система выводит на столбиковые указатели, которые предварительно формирует на экране по признакам виброускорения, виброскорости, виброперемещения, давления, расхода, температуры, напряжения и величины тока с отметкой верхних и нижних пороговых значений признаков на едином зрительно воспринимаемом уровне, в меню экрана "монитор" система формирует опцию "помощь" по вызову экрана пояснений содержания экрана "монитор" и порядка его использования, опции "система" и "тренд" по вызову одноименных вспомогательных экранов, опцию "анализ" по вызову экрана отображения сигнала выбранного канала системы с аппаратными средствами и управления процессом анализа сигнала, опцию "печать" по печатанию текущего содержания экрана на печатающем устройстве, опцию "коррекция" по вызову экрана коррекции величин нароботки машин и величин порогов включения/выключения машин, которые система отображает в предварительно формируемом ею экране "монитор", причем опция "коррекция" позволяет вызвать экран определения причин вывода машин в резерв или в ремонт с последующим вызовом соответствующих экранов со списком причин вывода, а также система формирует на экране "монитор" текстовой указатель с номерами машины и ее структурной части, по измеряемым сигналам с которых система выявляет изменение градации технического состояния машины, а затем система сигнализирует на экране изменение стадий градации технического состояния по группам машин, окрашивая соответствующие структурные участки графических символов в различные цвета, причем цветовая зависимость устанавливается отдельно для работающих и отдельно для неработающих машин, находящихся в ремонте или в резерве, одновременно с этим в схематичном положении машин система выделяет из группы машин одной стадии технического состояния графический символ машины наихудшего состояния при помощи светящегося курсора, который система формирует индивидуально для каждой машины по предварительно разработанному порядку обработки измеряемых сигналов, а также система выдает информацию о состоянии выделенной машины на столбиковых указателях признаков, окрашивая их по цветовой зависимости, установленной для работающих машин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "тренд" одноименном экране "тренд" для отображения текущего состояния машины, выявленной на экране "монитор", и управления процессом ее диагностики, система строит тренд в виде сменяемой оси интервала времени, по концам которой разносит сменяемые оси диагностических признаков, формирует текстовой указатель с устанавливаемыми номерами машины и номером и наименованием ее структурной части, окрашивая указатель цветом, соответствующим цвету на экране "монитор", строит меню, формируя ряд опций: опцию "помощь" по вызову экрана пояснений с содержанием экрана "тренд" и порядком его использования, опцию "монитор" по возвращению в экран "монитор", две опции "тренд", каждая по последовательному вызову вспомогательных экранов, первоначально экрана установки номеров машин, по которому затем вызывают экран установки наименования структурной части и последующим вызовом, по установленному наименованию, экрана установки диагностического признака на соответствующей оси тренда, опцию "время" по вызову экрана установки оси интервала времени с перечнем самих интервалов, и опцию "курсор" по вызову экрана установки параметров диагностических признаков с датой и временем проведения анализа и перечнем параметров с величинами их значений, при этом система формирует на экране командный светящийся курсор, при помощи которого автоматически выполняют операции по диагностике машины путем перемещения курсора по опциям и по вспомогательным экранам.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "система" одноименном экране "система" для отображения информации о состоянии аппаратных средств системы и автоматического управления процессом их диагностики автоматическая система строит на экране схематичное положение аппаратных средств системы, указывая в графических символах их номера и окрашивая по стадиям градации технического состояния аппаратных средств, например, в следующей зависимости: зеленым цветом допустимое состояние аппаратных средств, желтым цветом состояние аппаратных средств, требующее принятие мер, красным цветом недопустимое состояние аппаратных средств, синим цветом состояние неисправных аппаратных средств, а также система формирует на экране светящийся курсор, с помощью которого выделяет графический символ аппаратного средства с наихудшими параметрами диагностических признаков, и столбиковые указатели, которые система строит по сигналам напряжения самоконтроля каналов, одновременно выводя в них на один визуально наблюдаемый уровень отметки верхних и нижних пороговых значений напряжения каналов, в меню система формирует командные опции автоматически выполняемых операций: опцию "помощь" по вызову экрана пояснений содержания экрана "система" и порядка его использования, опцию "монитор" по возвращению в экран "монитор", опцию "осциллограф" по вызову экрана "осциллограф" для перехода в соответствующий экран и опцию "информация" для предотвращения несанкционированного доступа в систему и отображения информационного меню экрана путем последовательного вызова экранов, сначала устанавливаемых позиций, по включению системы, по сообщению об ошибках, по возможности ввода в память, хранимым в памяти данным, и затем путем совмещения командного курсора с указанными позициями вызова соответствующих экранов.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на вызываемом с экрана "система" по опции "осциллограф" одноименном экране "осциллограф" для отображения формы сигнала и автоматического управления процессом предэксплуатационной настройки системы система формирует график в виде временной развертки сигнала, например виброускорения на выбранном канале системы по номеру машины на экране "монитор", в меню система формирует командные опции автоматически выполняемых операций: опцию "помощь" по вызову экрана пояснений содержания экрана "осциллограф" и порядка его использования, опции "система" по возвращению в экран "система", опции "параметр" по последовательному вызову вспомогательных экранов, первоначально экранов установки номеров машин, по которым затем вызывают экран установки структурных частей машины с их наименованиями и последующим, по установленному наименованию, вызовом экрана с диагностическими признаками, которые затем выводят на график для его автоматического построения, опции "управление" по вызову экрана установки параметра признака с перечнем параметров и их значений, опции "запись" для записи информации на диск и текстового указателя с номером и наименованием машины и ее структурной части, по которой ведут замер вибрации.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на вызываемом с экрана "монитор" по опции "анализ" одноименном экране "анализ" для отображения и управления процессом анализа сигнала выбранного канала системы с аппаратными средствами система строит окно анализатора, над которым формирует текстовой указатель, а в самом окне строит график спектра сигнала выбранного канала и отображает обозначение признака и характеристик спектра для автоматического построения графика, меню с командными опциями автоматически выполняемых операций: опцию "помощь" по вызову экрана пояснений содержания экрана "анализ" и порядка его использования, опции "монитор" по возвращению в экран "монитор", опции "измерить" по запуску процесса измерения для последующего построения графика, опции "субъект" по вызову экрана выбора канала и признака для анализа, опции "параметр" по вызову экрана установки параметров анализатора, опции "файл" по которой записывают экран на диск и читают с него, опции "печать" по которой печатают спектр на принтер, а также система формирует командный курсор, который совмещают с указанными опциями, управляя процессом анализа, при этом результаты измерительного процесса система отображает на графике.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на вызываемом с экрана "анализ" по опции "параметр" одноименном экране для установки параметров анализатора система строит меню с опциями: "сброс" по которой устанавливают параметры анализатора в первоначальное положение, "запись" по которой фиксируют параметры анализатора, "установка" по которой вызывают установочное меню анализатора со следующими опциями: "режим" по которой выбирают режим анализатора; "прямой ампл. " по которой назначают режим измерения прямого спектра амплитуд, "прямой фаза" по которой назначают режим измерения прямого спектра фаз, "огибающая" по которой назначают режим измерения прямого спектра амплитуд огибающей сигнала, "усреднение" по которой устанавливают число усреднений анализатора, "частота ФНЧ" по которой устанавливают частоту среза входного фильтра низкой частоты, "частота ФВЧ" по которой устанавливают частоту среза входного фильтра высокой частоты, установленного последовательно фильтру низкой частоты, "диапазон" по которой выбирают ширину частотного диапазона, "ОЗУ" по которой вызывают экран с указанием допустимого ввода в память компьютера, "шкала" по которой устанавливают линейный или логарифмический тип шкалы графика спектра, "масштаб" по которой устанавливают масштаб шкалы логарифмического типа, "оборотная" по которой устанавливают параметры автоматического анализа с выделением оборотной, шумовой и лопаточной составляющих путем использования дополнительного экрана с такими опциями как "режим" устанавливают ручной или автоматический режим анализа, "частота" по которой устанавливают номинальную частоту первой оборотной гармоники, "гармоник" по которой устанавливают число гармоник оборотной составляющей, "интервал" по которой устанавливают ширину интервала окрестности номинального значения первой оборотной гармоники для ее действительного значения, "разбиений" по которой устанавливают число разбиений интервала.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед вводом в компьютер пороговых значений диагностических признаков их дополнительно уточняют индивидуально для каждой машины путем последовательной остановки машин и измерения уровня вибрации неработающей машины, разложения измеренного уровня вибрации по вибропризнакам и принятия их в качестве исходной величины при определении пороговых значений, выводят текущие параметры признаков нелинейно, а перед вводом в компьютер данных на построение столбиковых указателей производят пересчет разности между граничными значениями каждого из признаков, приравнивая упомянутую разность к длине столбика.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что порядок обработки измеряемых сигналов для выделения машины наихудшего состояния выполняют в виде следующей последовательности операций: первоначально по стадиям градации технического состояния каждой работающей машины устанавливают в компьютере исходную безразмерную величину, которую изменяют в зависимости от стадии для каждого признака, затем во время прохождения сигнала через компьютер определяют процентное отношение значений текущих параметров каждого вибропризнака к соответствующим верхним пороговым значениям и в конце процесса выделения машины наихудшего состояния суммируют установленные исходные величины и величины процентных отношений всех признаков для каждой машины отдельно с последующим использованием в качестве командного сигнала на формирование курсора вибросигнала машины, имеющей сумму указанных величин.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что цветовую зависимость стадий градации технического состояния машин система выполняет с учетом индивидуальных пороговых значений всех указанных диагностических признаков каждой машины в следующем виде: для работающих машин: зеленый цвет - допустимое состояние машины, желтый цвет состояние машины, требующее принятия мер, красный цвет недопустимое состояние машины, для неработающих машин: коричневый цвет состояние машины в ремонте, серый цвет состояние машины в резерве, синий цвет состояние неисправной машины, ее структурной части и/или канала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19