Слышу звон и знаю где он: разработана отечественная система, способная выявлять технические неполадки по звукам
Опытный водитель всегда внимательно прислушивается к своему автомобилю. Новый шум, стук и другие непривычные звуки подскажут: что-то не так, внутри дефект, и стоит проверить механизм, не дожидаясь серьезной поломки. Такой подход возможен и к работе промышленного оборудования. Методы акустической диагностики появились еще во второй половине ХХ века, хотя до недавнего времени не выходили за пределы лабораторий и опытных внедрений. Это и неудивительно: обстановка в заводском цеху, на фабрике или в мчащемся на всех парах локомотиве далека от комфорта салона автомобиля. Уровень шума на производственных площадках часто превышает сотню децибел, и на таком фоне различить звуковые профили оборудования попросту невозможно. Но с появлением современных цифровых методов записи и анализа акустических сигналов такая диагностика стала применяться гораздо чаще. Одну из таких технологий летом 2022 года испытали на Талнахской обогатительной фабрике компании «Норникель». Новый программно-аппаратный комплекс SVS – полностью отечественная разработка, которую внедряет системный интегратор «Арман».
«Компания работает с 2000 года, обеспечивая безопасность промышленного производства: у нас есть средства оповещения и связи, платформенные решения, технологии предиктивной диагностики, – объясняет менеджер "Арман" Нина Мелешко. – Новая система диагностики промышленных объектов появилась в 2021 году, прошла испытания на линии обезуглероживающего отжига Новолипецкого металлургического комбината, а сейчас используется в промышленной эксплуатации».
Увидеть звук
Для записи звука SVS использует массив цифровых микрофонов, их число в некоторых версиях системы доходит до 112. Такие микрофоны улавливают звуковые сигналы от работающих агрегатов на дистанции до 50 м. Система анализирует информацию, обнаруживая звуковые аномалии и отклонения. Созданные специально для этого алгоритмы позволяют выделить полезный сигнал даже на сильно зашумленном фоне промышленного предприятия. Посторонние стуки, биение, свист – все отражается на спектрограмме, а за счет использования массива микрофонов источник сигнала можно локализовать в пространстве. Результат работы выводится на экран компьютера; встроенная камера показывает агрегат, на который направлено «ухо» SVS, а программа автоматически помечает место возникновения подозрительного звука красно-желтым пятном.
За пределами слуха
«Есть три варианта исполнения SVS: стационарный, переносной и портативный, – продолжает Нина. – Первый предназначен для установки на производстве и непрерывного мониторинга работы станков. Переносная версия позволяет проводить диагностику во время плановых обходов оборудования. Обе системы адаптированы для поиска механических дефектов. Они помогают выявить качение, вращение, биение – а затем приходит специалист и чинит поломку».
Предприятия нефтяной, химической и энергетической отраслей предъявляют иные требования. Здесь присутствуют другие шумы: утечка газов или воздуха, протечка жидкостей, частичные разряды, пробои изоляторов – большинство из них издают звуки, лежащие за пределами доступного человеческому уху. Однако третья, портативная версия SVS замечает и их, охватывая диапазон вплоть до 40 кГц.
Акустическая практика
«Коллегам на Талнахской обогатительной фабрике мы демонстрировали переносной вариант, – говорит Нина Мелешко. – Этот комплекс включает в себя микрофонный сенсор с видеокамерой на треноге и ноутбук, к которому подключается сенсор. Нам предложили продиагностировать работающие компрессоры, машины измельчения, нагнетатели. Мы установили устройство напротив каждого объекта, сделали минутную запись шумовой картины и написали отчет по итогам проведенных замеров».
«Люди так устроены, что больше всего верят своим глазам, а эта система позволяет посмотреть на то, что обычно остается невидимым: звук, ультразвук, вибрации, – добавляет директор центра диагностики Заполярного филиала "Норникеля" Павел Слипец. – А кроме того, поскольку сейчас возникли серьезные трудности с поставками зарубежной техники и запчастей, перед нами, диагностами, стоит важная задача – продлить ресурс оборудования. Поэтому возможность выявлять дефекты еще на стадии зарождения – причем с помощью отечественных приборов – особенно полезна».
Дело будущего
По словам представителей компании «Арман», никаких дополнительных затрат на обслуживание системы не требуется. Радиус действия отдельной установки достигает всего 50 м, но необходимости обвешивать весь завод датчиками нет. Как правило, речь идет об отслеживании объектов первой категории – тех, отказ которых критичен и может привести к остановке всего производственного процесса. Такие проекты уже реализованы на двух площадках НЛМК, ведутся переговоры с «Норникелем».
Параллельно инженеры из «Армана» разрабатывают и другие варианты применения инструментов акустической диагностики и мониторинга. Например, их можно интегрировать в системы «умного города» для отслеживания правонарушений (звуков выстрелов или драк), использовать для охраны объектов инфраструктуры (фиксировать шаги посторонних, проникших через защитный периметр), а также в сельском хозяйстве (обнаруживать вредителей на поле). «В принципе, тут все ограничивается только нашей фантазией и способностью разных людей, вещей и явлений создавать звуковую картину», – заключает Нина Мелешко.
Массив микрофонов переносной версии системы SVS прислушивается к работе двигателя компрессора на площадке ГМК «Норникель», как доктор – к дыханию пациента.