ГОСТ Р 53564-2009
Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг состояния оборудования опасных производств. Требования к системам мониторинга.

национальный стандарт российской федерации

ГОСТ Р 53564-2009

Контроль состояния и диагностика машин МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ Требования к системам мониторинга

Condition monitoring and diagnostics of machines. Hazardous equipment monitoring.

Requirements for monitoring systems

ОКС 17.160

Дата введения 2011-01-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Научно-производственным центром "Диагностика, надежность машин и комплексная автоматизация" (НИЦ "Динамика"), Ассоциацией экспертов техногенных объектов повышенной опасности (Ассоциация "Ростехэкспертиза"), Ассоциацией нефтепереработчиков и нефтехимиков России при участии Научно-промышленного союза "Управление рисками, промышленная безопасность, контроль и мониторинг" (НПС "Риском"), Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АНО "НИЦ КД")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация и удар"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2009 г. N 856-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает классификацию и общие технические требования к комплексным системам мониторинга, предназначенным для определения технического состояния и построения прогноза ресурса оборудования опасных производств в реальном масштабе времени без их остановки, разборки и вывода из эксплуатации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 14254-96 (МЭК 60529:1989) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (код IP)

ГОСТ Р ИСО 17359-2009 Контроль состояния и диагностика машин. Общее руководство по организации контроля состояния и диагностирования

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 система мониторинга (состояния оборудования): Совокупность процедур, процессов и ресурсов, реализованных с использованием диагностической сети, позволяющая по результатам измерений заданных параметров в заданных точках и наблюдений за работой оборудования получить информацию о текущем техническом состоянии оборудования, опасностях и рисках, связанных с его применением, требуемых действиях обслуживающего персонала и другие сведения, необходимые для реализации установленных предупреждающих мер.

3.2 диагностический контроллер (системы мониторинга): Вычислительное устройство, используемое в составе системы мониторинга состояния оборудования, обеспечивающее управление процессом сбора, обработки и накопления информации о состоянии оборудования, передачу ее в диагностическую сеть, взаимодействие с человеком-оператором.

3.3 диагностическая станция (системы мониторинга): Часть системы компьютерного мониторинга состояния оборудования, включающая диагностический контроллер и средства отображения, регистрации, предупреждения и взаимодействия системы с человеком-оператором и полевой сетью измерительного оборудования.

3.4 диагностическая сеть (системы мониторинга): Комплекс программно-аппаратных

средств системы мониторинга состояния оборудования, обеспечивающий передачу, хранение, отображение, регистрацию на удаленных станциях пользователей информации о состоянии оборудования в реальном масштабе времени с выдачей необходимого предупреждения.

3.5 сервер диагностической сети: Программно-аппаратный комплекс на базе

специализированного компьютера повышенной надежности, обеспечивающий сбор, хранение, передачу на станции пользователей информации о состоянии оборудования в реальном масштабе времени.

3.6 станция пользователя: Программно-аппаратный комплекс на базе компьютеров общего применения, предназначенный для получения, отображения и протоколирования информации о состоянии оборудования в реальном масштабе времени.

3.7 ошибка динамического распознавания (опасного состояния оборудования): Пропуск своевременного распознавания опасного технического состояния оборудования, вызванный тем, что период между двумя последовательными измерениями значений параметров технического состояния превышает интервал развития неисправности от момента ее обнаружения до предельного состояния оборудования.

3.8 ошибка статического распознавания (опасного состояния оборудования): Пропуск своевременного распознавания опасного технического состояния оборудования, вызванный тем, что неисправное состояние оборудования система мониторинга воспринимает как исправное.

3.9 риск пропуска опасного состояния оборудования: Вероятность пропуска опасного технического состояния оборудования вследствие ошибок динамического и/или статистического распознавания и/или влияния человеческого фактора, выражающегося в несвоевременном выполнении персоналом предписаний системы мониторинга по устранению обнаруженного ею опасного технического состояния оборудования.

4 Классификация

4.1 Принципы построения систем мониторинга

4.1.1 Общие положения

Системы мониторинга должны обеспечивать получение информации об объекте мониторинга в необходимом количестве и качестве для обеспечения наблюдаемости его технического состояния. По результатам наблюдения системы мониторинга производят управляющие воздействия с целью обеспечить необходимый запас устойчивости технологической системы, качество ее функционирования, техногенную, экологическую и экономическую безопасность.

Построение систем мониторинга должно быть выполнено с учетом общих принципов, указанных в 4.1.2-4.1.10.

4.1.2 Принцип достаточности

При построении системы мониторинга следует использовать минимально необходимое число датчиков процессов, сопровождающих работу оборудования и технологической системы в целом, которое способно обеспечить наблюдаемость технического состояния, и минимально необходимое число процедур обработки выходных сигналов датчиков (обнаружения, фильтрации, линеаризации, коррекции амплитудно-фазовых характеристик и т.д.).

4.1.3 Принцип информационной полноты

Совокупность диагностических признаков, используемых в системе мониторинга, должна обеспечивать хорошую обусловленность обратной физической задачи обнаружения всех неисправностей, характерных для объекта мониторинга.

4.1.4 Принцип инвариантности

Выбираемые диагностические признаки должны быть инвариантны к конструкции диагностируемого оборудования и форме корреляции с его неисправностями, что обеспечивает применение стандартных процедур безэталонного диагностирования и прогнозирования ресурса оборудования и, соответственно, уменьшает время разработки и внедрения систем мониторинга.

4.1.5 Принцип самодиагностики

Данный принцип может быть реализован подачей в измерительные и управляющие каналы системы мониторинга специальных тестовых сигналов с последующим анализом их на выходе каналов. Таким образом проверяют функционирование всего тракта системы мониторинга от датчика до компьютерной программы и монитора. Реализация данного принципа обеспечивает легкий пуск систем в эксплуатацию, простоту обслуживания и ремонта отдельных каналов, удобство в адаптировании системы мониторинга к изменяющимся условиям производства.

4.1.6 Принцип структурной гибкости и программируемости

Данный принцип обеспечивает реализацию оптимальной параллельно-последовательной структуры системы мониторинга, исходя из критериев необходимого быстродействия при минимальной стоимости.

Системы с параллельной сосредоточенной структурой (стандарты VME-VXI) имеют максимальное быстродействие при максимальной стоимости. Системы с последовательной распределенной структурой имеют минимальное быстродействие при минимальной стоимости. Системы с последовательно-параллельной структурой занимают промежуточное положение.

Примечание - Главным недостатком применения параллельных систем во взрывопожароопасных производствах является большой расход кабеля, стоимость которого соизмерима со стоимостью системы мониторинга. Выбор структуры системы (степени параллельности) требует оценки ее необходимого быстродействия. Последнее определяется скоростью деградации технического состояния диагностируемого объекта. Например, как показывает опыт, для насосно-компрессорного оборудования опасных производств нефтегазовой отрасли период опроса датчиков не должен превышать 5 мин.

4.1.7 Принцип коррекции

Для обеспечения необходимых метрологических характеристик системы мониторинга неидеальность измерительных трактов (нелинейность, отклонение реальных передаточных характеристик фильтров от номинальных и т. п.) должна быть компенсирована вычислительными методами.

4.1.8 Принцип дружественности интерфейса при максимальной информационной емкости

Интерфейс системы мониторинга должен обеспечивать быстрое и легкое восприятие оператором информации о состоянии технологической системы в целом и получение им предписаний на ближайшие неотложные действия.

Примечание - Для реализации данного принципа используют ЭВМ; дисплеи с графическими экранами, комплексно отражающими состояние объекта и его свойства в автоматическом режиме и под управлением оператора; средства мультимедиа и встроенные экспертные системы, обеспечивающие диагностирование оборудования и технологической системы в целом.

4.1.9 Принцип многоуровневой организации

Система мониторинга должна предусматривать возможность работы с ней специалистов разных уровней квалификации и ответственности.

От специалистов начального уровня квалификации (машинисты, слесари) не следует требовать иных знаний и умений при работе с системой, кроме способности посредством простого действия (например, нажатием одной клавиши), принять сообщения системы об изменении в техническом состоянии оборудования и указаний по его эксплуатации.

От персонала второго уровня квалификации (механики, инженерно-технические работники) требуется выполнение операций по управлению опциями меню для рассмотрения трендов процессов и результатов анализа сигналов, в том числе спектрального. На этом уровне работают также диагносты отделов и цехов технического надзора за состоянием оборудования.

Наличие сетевой поддержки позволяет объединить системы мониторинга разных цехов в систему мониторинга предприятия, к которой подключены компьютеры диагностов технического надзора и пользователей-руководителей - от заместителей и начальников цехов до главных механиков и инженеров производств и предприятия в целом.

Такой многоуровневый контроль обеспечивает эффективное управление техническим состоянием оборудования и его безопасную эксплуатацию. Автоматизированная система мониторинга в рамках всего предприятия или компании должна предусматривать накопление данных о техническом состоянии оборудования и диагностических признаках, что обеспечивает постоянное совершенствование системы.

4.1.10 Принцип интеграции в производственную исполнительную систему предприятия (ME S-систему)

Реализация данного принципа обеспечивает автоматический ввод в систему планирования ресурсов предприятия информации о состоянии оборудования, поставленной системой мониторинга, планах его ремонта и т.д., обеспечивая техническое обслуживание и ремонт оборудования по фактическому техническому состоянию.

4.2 Структурная схема системы мониторинга

Общая структурная схема системы мониторинга показана на рисунке 1.

Рисунок 1 - Общая структурная схема системы мониторинга

Объект мониторинга представляет собой совокупность N агрегатов, каждый из которых содержит до т узлов, подлежащих диагностированию. К таким узлам относят те, которые ограничивают надежность и ресурс агрегатов и опасных производств в целом.

Генерируемые в узлах физические процессы (например, колебания) через систему механических и иных связей (каналы распространения) достигают мест, где они воспринимаются системой из п датчиков разного типа (в зависимости от применяемого метода диагностирования или неразрушающего контроля).

Анализатор сигналов и блок формирования диагностических признаков осуществляют преобразование массива входных сигналов в массив диагностических признаков, связанных с техническим состоянием объектов, посредством алгоритмов цифровой обработки сигналов.

Блок принятия решения на основании входного массива диагностических признаков и эксплуатационных данных, хранящихся в информационной базе данных и знаний, определяет техническое состояние объектов и выдает требуемую диагностическую информацию и/или указания по приведению объекта в нормальное состояние.

Блок оповещения, отображения и регистрации доводит информацию о состоянии оборудования до персонала с использованием различных каналов: визуального (дисплей системы), звукового, печати (распечатка протоколов на принтере).

Посредством блока сетевых интерфейсов информация о состоянии оборудования передается внешним заинтересованным службам по выделенным линиям локальной сети (Ethernet), каналам последовательной передачи данных (RS-232/485), телефонным линиям с использованием модемов.

Информационная база данных и знаний содержит:

- базы данных конфигурации диагностируемого оборудования, конфигурации системы мониторинга, базы данных значений диагностических признаков, сигналов, трендов, журналов и других данных, необходимых для работы системы мониторинга;

- базы знаний, необходимые для работы экспертной системы.

Блок управления и синхронизации осуществляет общее управление всей системой мониторинга по определенному алгоритму и/или набору адаптивных алгоритмов.

4.3 Классификация систем мониторинга

4.3.1 Общие положения

Устанавливается классификация систем мониторинга по 13 факторам, каждому из которых соответствует значение показателя г = 1, 2, ..., 13.

4.3.2 Классификация по количеству и виду методов контроля состояния (методов неразрушающего контроля) (i?i)

Устанавливаются следующие группы систем:

- комплексные системы (^i ⁼ 1);

- специализированные системы ( ^1 ⁼ 2).

Специализированные системы используют один метод контроля.

Комплексные системы используют набор различных методов контроля.

4.3.3 Классификация по типу экспертной системы ( ^2 )

Устанавливаются следующие группы систем:

- системы поддержки принятия решений ⁼ 1);

- диагностические ( &2 ⁼ 2);

- системы индикации состояния (^2 ⁼ 3).

Системы индикации состояния осуществляют только определение вида технического состояния объекта (например, исправен/не исправен) без указаний на причину неисправности.

Диагностические системы наряду с определением технического состояния должны указывать одну или несколько причин неисправного состояния объекта.

Системы поддержки принятия решений включают в себя свойства диагностических систем и должны выдавать предписания персоналу для предотвращения опасного состояния объекта и приведения его в нормальное состояние.