Вибродиагностика

Модуль вибродиагностики платформы Strix обеспечивает непрерывный мониторинг механического состояния вращающегося оборудования. Система автоматически собирает сигналы вибрации и тока, рассчитывает диагностические спектры и выявляет развивающиеся дефекты на ранней стадии.

Типы анализа

Метод	Описание	Область применения
FFT-спектр	Быстрое преобразование Фурье -- разложение сигнала на частотные составляющие	Дисбаланс, расцентровка, дефекты зубчатых передач
Спектр огибающей (Envelope)	Демодуляция высокочастотного сигнала для выделения ударных импульсов	Дефекты подшипников качения на ранней стадии
Кепстр	Обратное преобразование логарифма спектра -- выделение периодических компонент	Дефекты зубчатых передач, эхо-эффекты
Орбита вала	Траектория движения центра вала в двух ортогональных плоскостях	Расцентровка, масляный вихрь в подшипниках скольжения

Алгоритмическая библиотека

Все расчёты спектров и автоматическая диагностика выполняются библиотекой liman-signal-processing (Python). Библиотека поддерживает частоту дискретизации до 100 кГц и окна Хеннинга, Хэмминга, Блэкмана.

Диагностика подшипников качения

Частоты дефектов подшипника зависят от его геометрии и частоты вращения вала. Система автоматически рассчитывает характерные частоты по каталогу подшипников.

Характерные частоты дефектов

Обозначение	Дефект	Формула
BPFO	Наружное кольцо (Ball Pass Frequency Outer)	f = (n/2) * Z * (1 - d/D * cos(alpha))
BPFI	Внутреннее кольцо (Ball Pass Frequency Inner)	f = (n/2) * Z * (1 + d/D * cos(alpha))
BSF	Тела качения (Ball Spin Frequency)	f = (D/(2*d)) * n * (1 - (d/D * cos(alpha))^2)
FTF	Сепаратор (Fundamental Train Frequency)	f = (n/2) * (1 - d/D * cos(alpha))

Где: n -- частота вращения (Гц), Z -- число тел качения, d -- диаметр тела качения, D -- диаметр окружности центров тел качения, alpha -- угол контакта.

Классификация дефектов

Дефект	Характерные признаки в спектре	Типовое оборудование
Дисбаланс	1x оборотная частота, радиальное направление	Мельницы, насосы, вентиляторы
Расцентровка	1x + 2x оборотная, осевое направление	Насосные агрегаты, приводы
Ослабление крепления	Субгармоники (0.5x), множественные гармоники	Любое оборудование на фундаменте
Износ подшипника	BPFO/BPFI/BSF + гармоники, повышенный шумовой пол	Все подшипниковые узлы
Дефект зубчатой передачи	Зубцовая частота + боковые полосы	Редукторы, мультипликаторы
Кавитация насоса	Широкополосный шум 1--20 кГц, нестабильный спектр	Центробежные и шламовые насосы

Источники данных

Датчики вибрации Passer-V

Промышленный вибродатчик Passer-V производства ООО ГК «Лиман»:

• Тип: ICP/IEPE акселерометр
• Диапазон частот: 0.5 Гц -- 40 кГц (до 100 кГц по спецзаказу)
• Динамический диапазон: 120 дБ
• Подключение: через контроллер Larus-10 по аналоговому входу

Токовые датчики Passer-T

Датчик тока Passer-T для анализа электромагнитного спектра двигателя (Motor Current Signature Analysis, MCSA):

• Диапазон: 0--500 А
• Точность: 0.5%
• Применение: диагностика дефектов ротора, стержней, подшипников двигателя

Архитектура хранения данных

Уровень	Хранилище	Содержимое	Срок хранения
Live	BaSyx OperationalData	Последнее значение RMS, пик, температура	Текущее
Raw signal	MinIO S3 (Parquet)	Полный сигнал 25+ кГц, IDTA 02008 TimeSeries	По StoragePolicy
Спектры	ClickHouse	FFT, огибающая, кепстр -- агрегированные	90 дней / 2 года

Поток данных: Passer-V/T --> Larus-10 --> MQTT --> data-bridge --> BaSyx + S3 + ClickHouse.

tip

Для доступа к исходному сигналу используется субмодель TimeSeries (IDTA 02008-1-1) на оборудовании. Субмодель содержит ссылки на сегменты в MinIO S3 (buckets irs-telemetry и irs-rawsignal).

API диагностического сервиса

Сервис diagnost (FastAPI) предоставляет REST API для расчёта и получения диагностических данных:

Эндпоинт	Метод	Описание
/raw-signal/{equipment_id}	GET	Получение raw-сигнала из S3 за указанный интервал
/spectrum/{equipment_id}	GET	Расчёт FFT-спектра (параметры: window, nfft, overlap)
/defects/{bearing_id}	GET	Расчёт характерных частот подшипника по каталогу
/equipment-defects/{equipment_id}	GET	Автоматическая диагностика -- список дефектов с severity

Пример ответа /equipment-defects

{
  "equipment_id": "pump-401",
  "timestamp": "2026-03-26T10:15:00Z",
  "overall_rms": 4.2,
  "iso_10816_zone": "B",
  "defects": [
    {
      "type": "bearing_outer_race",
      "frequency": 87.3,
      "expected_bpfo": 87.1,
      "amplitude": 0.85,
      "severity": "warning",
      "description_ru": "Дефект наружного кольца подшипника DE"
    }
  ]
}

Интерфейс DiagnosticsView

Фронтенд модуля вибродиагностики реализован в DiagnosticsView с 10 вкладками:

1. Обзор оборудования -- список с индикацией состояния по ISO 10816
2. Спектр FFT -- интерактивный график с маркерами частот
3. Спектр огибающей -- демодулированный спектр
4. Кепстр -- периодические компоненты
5. Орбита -- траектория вала
6. Тренд RMS -- история вибрации
7. Тренд температуры -- подшипники и обмотки
8. Дефекты -- таблица выявленных дефектов
9. Подшипники -- каталог с частотами
10. Настройки -- пороги, параметры анализа

Стандарты

Стандарт	Область
ISO 10816 / ISO 20816	Нормы вибрации вращающегося оборудования (зоны A/B/C/D)
ISO 13373	Мониторинг состояния и диагностика машин по вибрации
IDTA 02008-1-1	Asset Administration Shell: TimeSeries (хранение raw-сигналов)
ГОСТ Р ИСО 10816-3	Российский аналог для промышленных машин мощностью > 15 кВт