РОССИЙСКАЯ АССОЦИАЦИЯ ЭКСПЕРТНЫХОРГАНИЗАЦИЙ
ТЕХНОГЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ПОВЫШЕННОЙ ОПАСНОСТИ
«РОСТЕХЭКСПЕРТИЗА»

Серия 03

Нормативные документы межотраслевого применения

повопросам промышленной безопасности и охраны недр

СТАНДАРТ АССОЦИАЦИИ

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСНЫЕ И КОМПРЕССОРНЫЕ АГРЕГАТЫ

ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕНОРМЫ ВИБРАЦИИ

СА 03-001-05

Москва
2005

Настоящийстандарт разработан на основе заключений комиссии Госгортехнадзора РФ попроведению приемочных испытаний комплексных систем мониторинга оборудованияопасных производств, созданной согласно Распоряжению заместителя начальникаГосгортехнадзора России от 02 декабря 2003г. № Р-20, отражающих многолетний опыт создания ивнедрения комплексных систем мониторинга технического состояния машинного итехнологического оборудования в реальном времени опасных производствхимической, нефтехимической, нефтедобывающей, нефте- и газоперерабатывающей,горной промышленности, железнодорожного транспорта, коммунального хозяйства,энергетики, и рекомендуется для применения экспертными, проектнымиорганизациями и промышленными предприятиями в качестве руководства по выбору иприменению системы вибрационных показателей для мониторинга состояния машинныхагрегатов с целью предотвращения техногенных аварий и обеспечения безопаснойресурсосберегающей эксплуатации оборудования по фактическому техническомусостоянию.

Содержание

1.Область применения

1.1. Настоящий стандартраспространяется на центробежные и винтовые насосные и компрессорные агрегаты сприводом от электродвигателей и/или паровых турбин с редукторами илимультипликаторами, а также вентиляторы, дымососы, воздуходувки и аппаратывоздушного охлаждения мощностью более 2 кВт и номинальной частотой вращения от120 до 15 000 мин^-1 и устанавливает нормы вибрации для оценки ихтехнического состояния при эксплуатации и приемочных испытаниях после монтажа иремонта.

1.2. Настоящий стандартразработан на основе 30-летнего опыта исследования вибраций при разработке ивнедрении стационарных систем мониторинга состояния тысяч машин и агрегатовопасных производств более 600 типов, который впервые был отражен в Руководящемдокументе [2],созданном с учетом [3],и подтвердившем за 10 лет эксплуатации справедливость предложенных нормативовдля отечественного и импортного оборудования, установленного в различныхклиматических зонах страны.

1.3. Типы машинногооборудования, вибрационные параметры которого были использованы при разработкестандарта, приведены в ПриложенииГ.

1.4. Настоящий стандартпредписывает совместное применение средних квадратических значенийвиброскорости, виброперемещения, виброускорения и скоростей изменения трендовуказанных значений во времени для вибродиагностики и мониторинга состоянияагрегатов опасных производств.

1.5. Значения параметроввибрации, указанные в настоящем стандарте, носят рекомендательный характер имогут корректироваться по решению ответственных технических служб предприятияпо мере доводки диагностируемого оборудования до требуемых показателейнадежности, гарантирующих безопасность и безаварийность работы оборудованияопасных производств.

2.Термины и определения

В настоящем стандартеприменяются следующие термины с соответствующими определениями [5-7]:

2.1. Агрегат: совокупностьмеханически соединенных механизмов, узлов, машин и конструкций, работающих вкомплексе.

2.2. Мониторингпараметров: наблюдение за какими-либо параметрами (вибрацией, температуройи т.д.). Результат мониторинга параметров представляет собой совокупностьизмеренных значений параметров, получаемых на неразрывно примыкающих друг кдругу интервалах времени, в течение которых значения параметров существенно неизменяются.

2.3. Мониторингтехнического состояния агрегата (мониторинг агрегата): наблюдение затехническим состоянием агрегата (конструкции, машины, узла, механизма) дляопределения и предсказания момента перехода в предельное состояние. Результатмониторинга агрегата представляет собой совокупность диагнозов составляющих егосубъектов (конструкций, машин, узлов, механизмов), получаемых на неразрывнопримыкающих друг к другу интервалах времени, в течение которых состояниеагрегата существенно не изменяется. Принципиальным отличием мониторингасостояния от мониторинга параметров является наличие интерпретатора измеренныхпараметров в терминах технического состояния (экспертной системы поддержкипринятия решения о состоянии объекта и дальнейшем управлении).

2.4. Мониторингтехнического состояния комплекса агрегатов (мониторинг производственногокомплекса): наблюдение за техническим состоянием комплекса, входящих в негоагрегатов и их субъектов (конструкции, машины, узла, механизма) для определенияи предсказания момента перехода в предельное состояние. Результат мониторингапроизводственного комплекса представляет собой совокупность диагнозовсоставляющих его агрегатов, получаемых на неразрывно примыкающих друг к другуинтервалах времени, в течение которых состояние комплекса существенно неизменяется.

2.5. Техническоедиагностирование (диагностирование) агрегата: определение техническогосостояния агрегата, включающее диагнозы наиболее важных субъектов, составляющихагрегат и определяющих полноту диагностирования агрегата.

2.6. Техническийдиагноз (диагноз): результат диагностирования, привязанный к определенномумоменту времени.

2.7. Техническоесостояние агрегата: состояние, которое характеризуется в определенныймомент времени при определенных условиях внешней среды значениями параметров,установленных технической документацией на агрегат. Определяется техническимсостоянием субъектов (входящих в агрегат механизмов, узлов, машин иликонструкций).

2.8. Диагностическийпризнак: характеристика физического процесса или сигнала, содержащаяинформацию о параметрах технического состояния объекта.

2.9. Опасностьтехнического состояния комплекса агрегатов (производственного комплекса): определяетсявходящим в него агрегатом, имеющим наиболее опасное техническое состояние.

2.10. Опасностьтехнического состояния агрегата: определяется субъектом (входящим в агрегатмеханизмом, узлом, машиной или конструкцией), имеющим наиболее опасноетехническое состояние.

2.11. Опасностьтехнического состояния субъекта (входящего в агрегат механизма, узла, машиныили конструкции): обратно пропорциональна продолжительности достижения импредельного состояния (остаточному ресурсу) и определяется отношением текущейскорости утраты работоспособности к текущему запасу работоспособности.

2.12. Вибрация: движениематериальной точки, при котором происходят колебания характеризующих егоскалярных величин.

2.13. Виброакустическийсигнал: физическая величина, характеризующая механические колебания(вибрационные, акустические, гидравлические и т.д.), сопровождающиефункционирование объекта.

2.14. Виброперемещение:составляющая перемещения, описывающая вибрацию.

2.15. Виброскорость: производнаявиброперемещения по времени.

2.16. Виброускорение: производнаявиброскорости по времени.

2.17. Диагностическийконтроллер: вычислительное устройство промышленного исполнения, используемоев составе системы компьютерного мониторинга состояния оборудования,обеспечивающее управление процессом сбора, обработки и накопления информации осостоянии оборудования, передачу ее в диагностическую сеть, взаимодействие счеловеком-оператором.

2.18. Диагностическаястанция: часть системы компьютерного мониторинга состояния оборудования,включающая диагностический контроллер и средства отображения, регистрации,предупреждения и взаимодействия системы с человеком-оператором и полевой сетьюизмерительного оборудования.

2.19. Диагностическаясеть: комплекс программно-аппаратных средств систем компьютерногомониторинга состояния оборудования, обеспечивающий передачу, хранение,отображение, регистрацию на удаленных станциях пользователей информации осостоянии оборудования в реальном времени с выдачей необходимогопредупреждения.

2.20. Сервердиагностической сети: программно-аппаратный комплекс на базеспециализированного компьютера повышенной надежности, обеспечивающий сбор,хранение, передачу на станции пользователей информации о состоянии оборудованияв реальном времени.

2.21. Станцияпользователя: программно-аппаратный комплекс на базе компьютеров общегоприменения, предназначенный для получения, отображения и протоколированияинформации о состоянии оборудования в реальном времени.

2.22. Динамическаяошибка распознавания опасного состояния оборудования (динамическая ошибкапервого рода): пропуск своевременного распознавания опасного состоянияоборудования, вызванный тем, что период мониторинга (диагностирования)превышает интервал развития неисправности от момента ее обнаружения допредельного состояния оборудования.

2.23. Статическаяошибка распознавания опасного состояния оборудования (статическая ошибкапервого рода): пропуск своевременного распознавания опасного состоянияоборудования, вызванный тем, что неисправное состояние оборудования системавоспринимает (диагностирует) как исправное.

2.24. Риск пропускаопасного состояния оборудования: совокупность статической, динамическойошибок и влияния человеческого фактора, обусловленного несвоевременнымвыполнением персоналом предписаний системы мониторинга по устранениюобнаруженного системой опасного состояния оборудования.

2.25. Датчикивторичных процессов: датчики физических величин, описывающих вторичныепроцессы функционирования оборудования, применяемые в различных методахнеразрушающего контроля: датчики вибрации, акустической эмиссии, магнитныхполей и т. д.

2.26. Системамониторинга состояния оборудования: система (машина), продуктом которой являетсятекущая информация о техническом состоянии оборудования и его опасности снеобходимыми комментариями (прогноз остаточного ресурса, предписания нанеотложные действия персонала и т.д.) и заданным риском.

3. Обозначения и сокращения

В настоящем стандартеприменены следующие сокращения.

4. Системы мониторинга состояния

4.1. Общие требования к системам мониторинга машинных агрегатов

Системы мониторинга (СМ)должны обеспечивать получение информации о состоянии оборудования (объектамониторинга) в необходимом количестве и качестве для обеспечениянаблюдаемости его технического состояния. По результатам наблюдения СМдолжны заблаговременно вырабатывать управляющие воздействия, которыеобеспечивают необходимый запас устойчивости технологической системы, качествоее функционирования, создают необходимый запас ее техногенной, экологическойи экономической безопасности [8].

Системы мониторингасостояния машинного оборудования должны удовлетворять требованиям [9]и относиться к системам первого класса, обеспечивая статическую, динамическуюошибки и риск пропуска опасного состояния не более 5%.

Системы мониторингаопасных производственных комплексов должны иметь, как правило,параллельно-последовательную структуру, обеспечивающую баланс между стоимостьюи быстродействием, и содержать датчики вторичных процессов, прежде всеговиброакустические, систему модулей, подключенную к диагностической станции.

На предприятии, какправило, должна быть организована диагностическая сеть, посредством которойрезультаты мониторинга состояния от диагностических станций должны бытьпереданы на станции пользователей, в число которых должны входить: службаглавного механика, служба технического надзора, служба главного энергетика,служба КИПиА, руководство опасного объекта, цеха и производства. Рекомендуетсяподключать к диагностической сети ремонтные и сервисные подразделения.Рекомендуется интегрировать в диагностическую сеть переносные средствадиагностики. Передача информации может производиться посредством выделенных икоммутируемых телефонных каналов, проводных и оптических линий Ethernet, радиоканалов. Для повышения оперативностирекомендуется использовать сервер диагностической сети. Указанная структура СМобеспечивает автоматическую и заблаговременную доставку информации об опасномсостоянии производственного комплекса с указанием наиболее опасного агрегата иего узла всем лицам, ответственным за эксплуатацию оборудования и его ремонт, втечение не более 5 мин, что достаточно для предотвращения опасных ситуаций,вызванных исчерпанием ресурса оборудования.

4.2. Установка вибродатчиков

4.2.1. Вибродатчикиустанавливают на корпусе подшипниковой опоры согласно [10].Допускается установка одного датчика в точке и направлении, обеспечивающемошибку статического распознавания опасного состояния машины не более 5%.

4.2.2. Для исключениянарушения целостности корпусов взрывозащищенного оборудования целесообразноустанавливать датчики на специальных датчикодержателях, закрепляемых наподшипниковых опорах штатными резьбовыми соединениями, предусмотреннымиконструкцией агрегата (рекомендуемое Приложение А).

4.3. Нормируемые параметры

4.3.1. В качественормируемых параметров вибрации для мониторинга состояния машинных агрегатовопасных производств устанавливаются:

- среднее квадратическоезначение виброускорения А_ев полосе частот (2)10...3000 (10 000) Гц;

- среднее квадратическоезначение виброскорости V_e в полосе частот (2)10...1000 Гц; среднее квадратическое значениевиброперемещения S_e в полосе частот (2)10200 Гц;

- скорость изменениявибропараметров, отнесенных к временной базе продолжительностью в 1 ч: V_A (м/с²/ч), V_v (мм/с/ч), V_s (мкм/ч).

4.3.2. Для агрегатов счастотой вращения вала в диапазоне 120600 мин^-1 нижнюю границудиапазона частот измерения параметров вибрации рекомендуется устанавливатьравной 2 Гц.

4.3.3. Предельныезначения виброускорения нормируют в диапазоне частот до 3000 Гц. Анализвибрации рекомендуется осуществлять в более широком диапазоне частот, напримердо 10000 Гц.

4.4. Оценка состояния агрегата

4.4.1. Техническоесостояние агрегата оценивается по наихудшему признаку: любому извибропараметров (А, V_A, V, V_v, S,V_s), достигшемунаихудшего значения.

4.4.2. Устанавливаются 4оценки технического состояния:

«ХОРОШО» (X). Допустимо при приемочных испытаниях после монтажаили капитального (среднего) ремонта. Соответствует исправному состояниюагрегата и характеризует высокое качество ремонтных и монтажных работ;

«ДОПУСТИМО» (Д).Допустимо при длительной эксплуатации. Характеризует полностью работоспособноесостояние агрегата при малой вероятности отказа. При достижении уровня «Д»контролируют скорость изменения вибропараметров; «ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР» (ТПМ) -ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. Допустимо при непродолжительной эксплуатации. Техническоесостояние агрегата соответствует «ТПМ», если значение вибропараметра превышаетуровень «ТПМ» или скорость роста вибропараметра превышает уровень «ТПМ» приабсолютном значении вибропараметра, превышающем уровень «Д». Предупреждает оприближении технического состояния к предельному, наличии развивающихсядефектов, постепенной утрате работоспособности и росте вероятности отказа.Служит для текущего обслуживания и/или планомерного вывода агрегата в ремонт;

«НЕДОПУСТИМО» (НДП) -ОСТАНОВ. Недопустимо при эксплуатации. Техническое состояние агрегатасоответствует «НДП», если значение вибропараметра превышает уровень «НДП» илискорость роста вибропараметра превышает уровень «НДП» при абсолютном значениивибропараметра, превышающем уровень «Д». Характеризует наличие развитыхдефектов либо высокую скорость их развития и достижение агрегатом предельноголибо опасного состояния с высокой вероятностью отказа. Служит для немедленногоостанова агрегата и вывода его в ремонт.

4.4.3. Для оценкикачества монтажа оборудования новых производств целесообразно устанавливатьуровень технического состояния «ОТЛИЧНО», которому соответствуют параметрывибрации на 30% ниже уровней, установленных для оценки «ХОРОШО».

5. Эксплуатационные нормы вибрации

5.1. Эксплуатационныенормы вибрации приведены в табл. Б.1 и Б.2 обязательного ПриложенияБ.

5.2. Эксплуатационныенормы по виброскорости и виброперемещению для машин, установленных наподатливых фундаментах, могут быть увеличены до 1,6 раза относительно значений,приведенных в табл. Б.1 и Б.2 обязательного ПриложенияБ.

5.3. Рекомендуется помере улучшения состояния оборудования переходить к более жестким нормамвибрации путем перехода на одну ступень ниже: за уровень НДП принимать уровеньТПМ, указанный в таблицах и т.д.

5.4. Продолжительностьэкспозиции при измерении параметров вибрации должна составлять не менее трехпериодов вращения наиболее тихоходного вала машины.

6. Использование результатов мониторинга

6.1. При переходеагрегата в предельное состояние «НЕДОПУСТИМО» его следует немедленно остановитьи вывести в ремонт.

6.2. При переходеагрегата в состояние «ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР» необходимо выполнить техническоеобслуживание, включая добавление или замену смазки. Если это не привело агрегатв состояние «ДОПУСТИМО», то необходимо планомерно вывести его в ремонт.

6.3. При оснащениикомплекса агрегатов опасных производств системой мониторинга их техническогосостояния, удовлетворяющей требованиям п. 4 [9],текущие и средние ремонты производятся по показаниям и рекомендациям системымониторинга, т.е. по фактическому техническому состоянию агрегатов.

6.4. Допускаетсяпроизводить капитальные ремонты агрегатов по техническому состоянию на основепоказаний системы мониторинга после приобретения соответствующего опыта напредприятии. Соответствующее решение принимается в установленном порядке.

ПРИЛОЖЕНИЕА
(рекомендуемое)

Способ установки вибродатчика, ненарушающий корпус машины

Рис. А.1. Способ установки вибропреобразователя с заменой трехкоординатного ВИПоднокоординатным датчиком Vibro-scalar^Ò:

а - определение телесного углатрехкоординатным ВИП;

б - установка однокоординатногодатчика

Рис. А.2. Общий вид и конструкциядатчика Vibro-scalar®:

а - датчик с вибропреобразователем1, датчикодержателем 7, штатным болтом 5 крепления корпуса 4 подшипника 3 к машине 2;

б - Т-образный кронштейн снесколькими выступами и опорными отверстиями;

в - Т-образный кронштейн с однимвыступом и опорным отверстием;

г - видкронштейна сбоку

ПРИЛОЖЕНИЕБ
(обязательное)

Эксплуатационные нормы вибрациицентробежных и винтовых насосов, электрических машин

Таблица Б.1

Примечания. 1. Нормы вибрации для машин, конструктивно подобныхтем, которые указаны в справочном ПриложенииГ, необходимо брать из таблицы в соответствии с их размерно-мощностнойгруппой.

2. Машиныспецифических производств, особых конструкций и видов могут иметь предельныеуровни вибрации, отличающиеся от приведенных в таблице.

Эксплуатационные нормы вибрациивентиляторов, центробежных и винтовых компрессоров, мультипликаторов ипароприводов

Таблица Б.2

Примечания. 1. Нормы вибрации для машин, конструктивно подобныхтем, типы которых указаны в справочном ПриложенииГ, необходимо брать из таблицы.

2. Машиныспецифических производств, особых конструкций и видов могут иметь предельныеуровни вибрации, отличающиеся от приведенных в таблице.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Нормативные ссылки

1. Заключенияот 11.12 2003 г.комиссии Госгортехнадзора России «О возможности и целесообразности примененияпо результатам испытаний и эксплуатации системы комплексного мониторингасостояния оборудования НХК КОМПАКС на предприятиях, подконтрольныхГосгортехнадзору России» и «О возможности и целесообразности применения порезультатам испытаний и эксплуатации системы мониторинга оборудования вреальном времени для эксплуатации по техническому состоянию (АСУ БЭР КОМПАКС)на предприятиях, подконтрольных Госгортехнадзору России» - РаспоряжениеЗаместителя Начальника Госгортехнадзора РФ от 02.12 2003г. № Р-20.

2. Руководящий документ. Центробежныеэлектроприводные насосные и компрессорные агрегаты, оснащенные системамикомпьютерного мониторинга для предупреждения аварий и контроля техническогосостояния КОМПАКС: Эксплуатационные нормы вибрации//НПЦ «Динамика». Утв.: Госгортехнадзор РФ, Минтопэнерго РФ. 22.09.1994 г. - 7 с.

3. Методические рекомендации по проведениюдиагностических виброизмерений центробежных компрессорных машин и центробежныхнасосных агрегатов предприятий МХНП СССР (РДИ)// МФ «Интертехдиагностика» СП«Балто-Терива».

Утв. нач. отдела МНХПСССР 28.11.1991 г. - 53 с.

4. ГОСТР ИСО 10816-3-99. Вибрация. Оценка состояния машин по результатамизмерений вибрации на невращающихся частях. Ч.З.

5. ГОСТ 20911-89. Техническаядиагностика. Термины и определения.

6. ГОСТ 24347-80. Вибрация.Обозначения и единицы величин.

7. Костюков В.Н. Мониторинг безопасностипроизводства - М.: Машиностроение, 2002. - 224 с.

8. Костюков В.Н., Бойченко С.Н., Костюков А.В.Автоматизированные системы управления безопасной ресурсосберегающейэксплуатацией оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств(АСУ БЭР - КОМПАКС^Ò)/Под ред. В.Н. Костюкова. - М.: Машиностроение,1999. - 163 с, ил. 54.

9. Стандарт Ассоциации«Ростехэкспертиза», «Системы мониторинга агрегатов опасных производственныхобъектов. Общие технические требования». Согласован Федеральной службой поэкологическому, технологическому и атомному надзору РФ, письмо от 01 февраля 2005г. М.: Издательство «Компрессорная и химическая техника»,2005. - 42 с.

10. ГОСТ Р ИСО5348-99. Вибрация и удар. Механическое креплениеакселерометров.

11. Письмо УправленияМинэнерго РФ от 04.02.2004 г. № 44-1 с рекомендацией к применению системкомплексного мониторинга состояния оборудования в реальном времени (АСУ БЭРКОМПАКС).

ПРИЛОЖЕНИЕГ
(справочное)

Перечень типов машин и агрегатов,вибропараметры которых использованы при разработке настоящего стандарта

Насосы отечественные

Насосы импортные

Электродвигатели отечественные

Вентиляторы и дымососы отечественные

Вентиляторы и дымососы импортные

Компрессоры отечественные

Электродвигатели импортные

Компрессоры импортные

Мультипликаторы (редукторы)

Горные машины

Всего 691 тип машин. В том числе:

насосы отечественные - 169;

насосы импортные - 136;

электродвигатели отечественные - 175;

электродвигатели импортные - 114;

вентиляторы и дымососы отечественные - 23;

вентиляторы и дымососы импортные - 8;

компрессоры отечественные - 32;

компрессоры импортные - 22;

мультипликаторы (редукторы) - 8;

горные машины - 4.

О стандартах

Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзорурассмотрены стандарты Ассоциации «Ростехэкспертиза» «Системы мониторингаагрегатов опасных производственных объектов. Общие технические требования»,«Центробежные насосные и компрессорные агрегаты опасных производств.Эксплуатационные нормы вибрации». По содержанию указанных стандартов замечанийи предложений не имеем, считаем возможным их применение в качестверекомендательного нормативного документа.