Zdążyć przed awarią

W rozwijanej w Polsce od ponad 30 lat diagnostyce wyróżnia się dwa obszary. Diagnostyka maszyn zajmuje się oceną stanu urządzeń mechanicznych (ich właściwości) za pomocą badań bezpośrednich i badań pośrednich procesów towarzyszących funkcjonowaniu tych urządzeń – tzw. procesów resztowych (o charakterze mechanicznym, elektrycznym, termicznym itp.). Szczególną rolę odgrywają procesy wibroakustyczne (drgania i hałas) – stąd określenie diagnostyka wibroakustyczna. Diagnostyka procesów przemysłowych dotyczy natomiast rozpoznawania zmian stanów procesów, których przyczynami są uszkodzenia i inne zdarzenia destrukcyjne, takie jak np. zużycie. Zadaniem diagnostów jest wczesne wykrywanie i dokładne rozpoznawanie (rozróżnianie) powstających uszkodzeń.

Współczesne procesy technologiczne, obecne w kluczowych gałęziach przemysłu (chemicznym, hutniczym, energetycznym, spożywczym) mają architekturę rozproszoną. Mimo doświadczenia technologów i automatyków, projektantów oraz integratorów, a także mimo stosowania urządzeń o dużej niezawodności, trudno uniknąć uszkodzeń elementów instalacji technologicznych, urządzeń pomiarowych, elementów wykonawczych, układów logicznych oraz systemów komunikacji. Awaria któregokolwiek z nich może unieruchomić część systemu, powodując poważne uszkodzenia. Ewentualne awarie grożą katastrofami o zróżnicowanych skutkach: gospodarczych (np. zniszczenie instalacji technologicznej), ekologicznych (np. skażenie środowiska naturalnego), społecznych (np. utrata pracy), ale mogą też stanowić zagrożenie dla życia ludzi. Zwykle powodują zakłócenia przebiegu procesu produkcyjnego, zmniejszają jego wydajność, niekiedy prowadzą też do zatrzymania procesu i zawsze powodują znaczne straty finansowe. Statystyki i analizy przyczyn awarii pokazują, że najczęściej są to błędy ludzkie oraz uszkodzenia aparatury obiektowej – układów wykonawczych i pomiarowych. Ich bieżąca diagnostyka polega na detekcji, lokalizacji i identyfikacji uszkodzeń.

Systemy SCADA (ang. Supervisory Control and Data Acquisition) ułatwiają kontrolę procesów technologicznych, sterowanie nadrzędne, archiwizowanie danych procesowych oraz zdarzeń. Do najważniejszych komponentów systemów SCADA należą moduły alarmowania, których zadaniem jest rozpoznawanie stanów odbiegających od normy. Stanowią one najprostszą i bardzo niedoskonałą wersję systemu diagnostycznego realizującego detekcję uszkodzeń. Stosowane metody sygnalizowania operatorom procesów technologicznych zaistnienia sytuacji alarmowych mają wiele wad, takich jak:

• duża liczba alarmów sygnalizowanych w krótkim czasie (w przypadku groźnych uszkodzeń),
• brak możliwości detekcji niektórych uszkodzeń i/lub duże opóźnienia detekcji,
• brak mechanizmów wnioskowania, ułatwiających lokalizację uszkodzenia.

Artykuł w całości w numerze PAR 6/2014. Zapraszamy do lektury!