Анализ современного состояния используемых систем виброконтроля и диагностирования гидроагрегатов показал, что все существующие системы позволяют контролировать текущее состояние гидроагрегата, а некоторые позволяют осуществлять только мониторинг. При этом вся тяжесть анализа текущего состояния лежит на персонале станции, который на основании текущих значений вибрационных параметров и на основании результатов мониторинга должен оценить состояние гидроагрегата.

Более детальное диагностирование гидроагрегатов в настоящее время осуществляется по результатам периодических испытаний, во время которых измеряются такие параметры, которые не охватываются постоянно действующими системами. Этот подход обладает тем недостатком, что часть параметров контролируется через большие промежутки времени. Поэтому этот метод не позволяет своевременно выявлять ухудшение состояния гидроагрегата и, соответственно, выявлять тенденцию изменения состояния гидроагрегата.

Для осуществления непрерывного диагностирования требуется автоматическая система контроля, охватывающая все необходимые для диагностирования точки контроля, обеспечивающая сбор и первичную обработку информации и дополненная автоматическими средствами определения технического состояния и характера изменения этого состояния во времени. Это позволяет, помимо оценки текущего технического состояния, определять вид и опасность имеющихся и возникающих дефектов, а также тенденцию их развития.

Такую возможность диагностики обеспечивает программно-технический комплекс вибрационного контроля и диагностики состояния гидроагрегатов ПТК «Енисей СВК», производства ООО «Ракурс-инжиниринг». На сегодняшний день комплекс успешно работает более чем на 50 гидроагрегатах российских и зарубежных ГЭС, таких как: Чебоксарская ГЭС, Чиркейская ГЭС, Новосибирская ГЭС, Усть-Среднеканская ГЭС, Майнская ГЭС, Усть-Каменогорская ГЭС, каскад Кубанских ГЭС-3 и ГЭС-4 и многих других.

ПТК «Енисей СВК» внесен в реестр средств измерений, он имеет заключение о подтверждении производства промышленной продукции на территории РФ по 719 Постановлению Правительства.

Отличие системы «Енисей СВК» от установленных импортных систем состоит в том, что она разрабатывалась с учетом требований российской нормативной базы и была изначально ориентирована на возможность диагностирования состояния оборудования в автоматическом режиме.

Структурно система ПТК «Енисей СВК» разделена на три уровня:

1. Нижний уровень включает в себя первичные преобразователи, устанавливаемые непосредственно на гидроагрегате, и служат они для измерения следующих параметров: биение вала агрегата; вибрации корпусов направляющих подшипников и опоры подпятника; вибрации сердечника статора; воздушный зазор.
2. Средний уровень включает в себя систему управления и защиты, которая обеспечивает непрерывный контроль за измеряемыми параметрами и сравнивает их с пороговыми значениями. Система оповещает оперативный персонал станции в виде преду-предительных и аварийных сигналов о возникновении нарушений в технологическом процессе. ПТК реализован с помощью четырехканальных цифровых измерительных преобразователей MIDAS DMC-AS02 (ЦИП), позволяющих выполнить как измерение сигналов от датчиков с необходимой частотой дискретизации, так и обработку в режиме реального времени. В том числе и разложение в спектр согласно СТО 70238424.27.140.001-2011 Гидроэлектростанции. Методики оценки технического состояния основного оборудования.
3. Верхний уровень состоит из локального сервера СВК с функцией шлюза ввода-вывода и сервера СВК ГЭС, общего для всех гидроагрегатов станции. На данном уровне выполняется анализ данных и диагностика, т.е. осуществляется переход к оценке технического состояния оборудования. На сервере установлено программное обеспечение мониторинга и диагностики вибрационного состояния гидроагрегатов «Енисей-М», которое включено в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных.

Отдельно стоит отметить, что вибрация сама по себе — это лишь некий симптом тех дефектов агрегата, которые приводят к увеличению динамических нагрузок. Повышенная вибрация конструктивных узлов гидроагрегатов вызывает ухудшение эксплуатационных свойств оборудования за счет ослабления креплений, образования зон усталостных разрушений в металле и сварных швах, повреждений рабочих колес гидротурбин, перегрева и повышенного износа направляющих подшипников, повреждений узлов крепления сердечника статора генератора.

Специалистами ООО «Ракурс-инжиниринг» были разработаны и успешно внедрены 19 алгоритмов диагностирования узлов агрегата на действующем оборудовании филиала ПАО «РусГидро» — «Майнская ГЭС» в полном соответствии с Приложением А Временных методических указаний по мониторингу и контролю вибрационного состояния гидроагрегатов, оснащенных стационарными системами вибродиагностики (ВМУ).

Система диагностики имеет следующую структуру, состоящую из:

1. Модуля сбора параметров вибрации, получающего от ЦИП обобщенные параметры вибрации и их частотные составляющие.
2. Ядро системы виброконтроля, обеспечивающее получение исходных данных, в том числе осциллограмм, работу диагностических модулей, взаимодействие с базой данных, передачу в АСУ ТП текущих и архивных данных, а также результатов диагностики.
3. Клиентское приложение используется для визуализации результатов работы диагностических алгоритмов, анализа текущих и архивных данных, управления и настройки остальных компонентов системы.

Система аккумулирует вибрационные и технологические параметры работы агрегата, необходимые для диагностики, обеспечивает их долговременное хранение в базе данных, а также хранение и оценку динамики изменения параметров, анализируемых во времени. Накапливаемые данные позволяют проводить анализ изменения вибрационных характеристик агрегата во времени в сопоставимых режимах работы, что дает возможность автоматически выявлять тенденции ухудшения вибрационного состояния агрегата. Диагностические алгоритмы обеспечивают поузловой контроль состояния агрегата и определение предполагаемого характера повреждения или дефекта. Персонал станции при этом имеет инструментарий для детального анализа текущих и архивных данных на основе осциллограмм, сохраняемых как автоматически по ряду событий, так и по запросу.

Работы по созданию подобного рода систем диагностики и прогнозирования состояния гидроагрегатов ГЭС России находятся пока еще на начальной стадии. Для успешного развития работ по технической диагностике состояния гидроагрегатов необходимы изучение и систематизация причин и процессов возникновения и развития дефектов в различных элементах генераторов и признаков, по которым эти дефекты могут быть обнаружены.

Павел НИКИТИН, главный специалист по вибродиагностике отдела автоматизированных систем контроля и диагностики Группы компаний Ракурс