Программное обеспечение для вибродиагностики технологического оборудования

4

SI_ZOA

C6:C8197

Значения сигнала, измеренного на задней опоре в осевом направлении

5

SI_POV

G6:G8197

Значения сигнала, измеренного на передней опоре в вертикальном направлении

6

SI_POH

H6:H8197

Значения сигнала, измеренного на передней опоре в горизонтальном направлении

7

TP

K6:K19

Значения технологических параметров

8

U_NAME

F3

Имя выбранного агрегата

9

DiagDate

J3

Дата и время измерения

10

kodZ

I3

1 - нет сигнала ЗО верт;

2 - нет сигнала ЗО гориз;

4 - нет сигнала ЗО осев;

8- нет сигнала ПО верт;

16 - нет сигнала ПО гориз;

32 - ошибки чтения технологических параметров.

Загрузка данных происходит по нажатию пользователем кнопки «Шаг 1: Загрузка сигналов» (см. пункт 5.4). По нажатию этой кнопки происходит вызов процедуры public bool LoadFromExcel(string fileName). Внутри процедуры находится связка try{}.. catch{}. Если при загрузке данных возникла ошибка, то внутри catch{} происходит вызов return false и пользователю выдается сообщение, что при загрузке данных произошла ошибка. Если ошибки нет - функция возвращает true.

Для загрузки данных из Excel пришлось добавить ссылку на соответствующую Com-сборку.

using Excel = Microsoft.Office.Interop.Excel;

public bool LoadFromExcel(string fileName)

{

Excel.Application excelapp;

Excel.Window excelWindow; //Окно

Excel.Workbooks excelappworkbooks; // Рабочие книги

Excel.Workbook excelappworkbook; // рабочая книга

Excel.Sheets excelsheets; //Листы

Excel.Worksheet excelworksheet; //Лист

Excel.Range excelcells; //Ячейки

excelapp = new Excel.Application();

excelapp.Visible = false;

try

{

excelappworkbooks = excelapp.Workbooks;

//Открываем книгу и получаем на нее ссылку

excelappworkbook = excelapp.Workbooks.Open(fileName,

Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing,

Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing,

Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing, Type.Missing,

Type.Missing, Type.Missing);

excelsheets = excelappworkbook.Worksheets;

//Получаем ссылку на лист 1

excelworksheet = (Excel.Worksheet)excelsheets.get_Item(1);

//считываем Название

excelcells = excelworksheet.get_Range("F3", Type.Missing);

U_NAME = Convert.ToString(excelcells.Value2);

//считываем дату

excelcells = excelworksheet.get_Range("J3", Type.Missing);

DiagDate = Convert.ToString(excelcells.Value2);

excelcells = excelworksheet.get_Range("A4", Type.Missing);

CountInMas = Convert.ToInt32(excelcells.Value2);

excelcells = excelworksheet.get_Range("K4", Type.Missing);

CountInMasTehParametr = Convert.ToInt32(excelcells.Value2);

excelcells = excelworksheet.get_Range("I3", Type.Missing); //kodZ

kodZ = Convert.ToInt32(excelcells.Value2);

if (kodZ != 1) //ЗО верт SI_ZOV

{

SI_ZOV = new Massiv();

SI_ZOV.Add(new Queue((Array)excelworksheet.get_Range("A6",

"A" + (6 + CountInMas - 1).ToString()).Cells.Value2));

}

else

{

SI_ZOV = new Massiv();

SI_ZOV.Add(new Queue((Array)new double[CountInMas]));

}

excelapp.Quit();

return true;

}

catch

{

excelapp.Quit();

return false;

}}

При успешной загрузке файла сигналов, открывается доступ к кнопке «Шаг 2: Загрузка конфигурации».

2. Загрузка конфигурации агрегата

Файл конфигурации имеет структуру, представленную в таблице 5.2. Разделители полей везде пробелы. Кодировка файла - UTF-8.

Таблица 5.2 - Структура файла конфигурации агрегата

№ строки файла	Состав	Пример
1	Имя конфигурации	ГПА_1
2	Значение максимального виброперемещения	Smax 52
3	Границы Fo - нижняя и верхняя границы	Fo 80 85
4	Маркер начала описателей опор: «Опоры»	Опоры
5	Номер опоры, тип подшипника, его характеристики в зависимости от типа. Для скольжения: «скл» - число вкладышей опорной и упорной частей. Для качения: «кач<номер>» Dвнутр, Dнар, Dтк, Nтк, угол с опорой	1 скл 5 6 2 кач 0322 110 240 41.28 8 0
6	Маркер конца описателей опор: «Опоры-к»	Опоры-к
7	Число зубьев передачи - ведущая шестерня (Fz) ведомая шестерня (Fред)	ЗП 19 26
8	Муфта - число зубьев/пальцев	Мф 10
9	Число направляющих лопаток на диафрагме	НА 28
9	Число лопаток на каждом колесе (группе колес)	Лоп 13 13 13
10	Маркер начала матрицы ДС: «ДС»	ДС
11	Перечень ДС с указанием номеров физических опор. Для каждого ДС - одна запись формата: <Имя ДС по справочнику> <Имя ДС для Протокола> Имя ДС не может содержать пробелов.	Дисбаланс_вала Дисбаланс_вала_ГПА1
12	Маркер конца матрицы ДС: «ДС-к»	ДС-к

После нажатия кнопки «Шаг 2: Загрузка конфигурации» происходит вызов функции bool SetConfigFile(string fname), где осуществляется проверка на соответствие файла требуемой структуре. В частности проверяется наличие маркеров «ДС», «ДС-к», «Опоры», «Опоры-к». При успешном прохождении проверки данные считываются, функция возвращает true и открывается доступ к следующей кнопке «Шаг 3: Загрузка справочника ДС» (см. пункт 5.4).

3. Загрузка справочника диагностических состояний

Файл справочника диагностических состояний имеет структуру, представленную в таблице 5.3. Разделители полей везде пробелы. Кодировка файла - UTF-8.

Таблица 5.3 - Структура файла справочника диагностических состояний

№ строки файла	Состав	Пример
1	Заголовок	Справочник ДС
2	Имя ДС, n блоков <Имя пар-ра>:<номер опоры> Если параметр связан с другими: <Имя пар-ра>:<номер опоры>И(<Имя пар-ра>:<номер опоры>ИЛИ<Имя пар-ра>:<номер опоры>)	Дисбаланс_вала SFo:1 Дисбаланс_вала RFo:2 ИЛИ AFo:2

<Номер опоры> может принимать значения:

1 - Передняя опора.

2 - Задняя опора.

3 - Задняя опора в осевом направлении.

4 - Технологические параметры.

Как и в случае с предыдущим файлом происходит вызов функции проверки правильности структуры файла bool SetDiagnFlle(string fname). При успешном завершении данные считываются и открывается доступ к следующей кнопке «Шаг 4: Диагностика» (см. пункт 5.4).

5.3.2 Предварительная обработка информации для диагностирования

Для запуска процесса диагностирования необходимо предварительно переработать вводимую информацию: преобразовать сигналы виброперемещения в спектры виброперемещения и виброускорения, вычислить оборотную частоту вращения вала нагнетателя и рассчитать уставки, зависящие от оборотной частоты вращения вала [13]. Кроме того, нужно убедиться, что сигналы, полученные с датчиков валидные, т.е. проверить было ли вообще считывание сигнала, не было ли обрыва линии на середине считывания, не выдается ли ложный сигнал, в связи с плохим креплением датчика к опоре ЦБН. Блок-схема алгоритма предварительной обработки виброакустических данных для выполнения диагностирования изображена на рисунке 5.2.

Рисунок 5.2 - Алгоритм предварительной обработки виброакустических данных

Для расчета сигналов виброперемещения используется процедура SetSpektr(). Сигналы, измеренные с опоры, преобразуются с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) в массив комплексных чисел. Затем полученный массив нормализуется в массив вещественных чисел. Для использования БПФ и комплексных чисел к проекту была подключена бесплатная математическая библиотека AlgLib.

public void SetSpektr ()

{

int j = CountInMas / 2;

double fmaxFFT = (int)4000 * 1.28;

double freqmax = 4000;

double[] dd;

freq = new Massiv();

for (int i = 0; i < j; i++)

{

freq.Add((i * fmaxFFT) / j);

}

//SI_ZOV

dd = SI_ZOV.ToDoubleMas;

FZOV = new AP.Complex[0];

alglib.fft.fftr1d(ref dd, CountInMas, ref FZOV);

AZOV = Norm(FZOV);

}

Спектры виброускорения рассчитываются из спектров виброперемещения c помощью функции AP.Complex[] FillA(AP.Complex[] compMas).

private AP.Complex[] FillA(AP.Complex[] compMas)

{

double SpecChanelPrice = 1.25;

AP.Complex[] res = new AP.Complex[CountInMas / 2];

for (int i = 0; i < CountInMas / 2; i++)

{

double ymn = Math.Pow(2 * Math.PI * i * SpecChanelPrice, 2.0) / 1000000;

res[i] = new AP.Complex(compMas[i].x * ymn, compMas[i].y * ymn);

}

return res;

}

Проверка сигнала на те или иные неисправности происходит в следующем куске кода.

panel.Text = "SI_ZOV";

if (noSignal(SI_ZOV.Disp))

{

panel.Text += ": Нет сигнала";

panel.BackColor = Color.Tomato;

}

else if (ZeroShift(SI_ZOV.SrAr))

{

panel.Text += ": Смещение нуля";

panel.BackColor = Color.Tomato;

}

else if (lineBreak(fS06FoZov,freq[1],S06FoZov,Szov_fo))

{

panel.Text += ": Обрыв линии";

panel.BackColor = Color.Tomato;

}

else if (deviceMalfunction(lzov,Szov_fo))

{

panel.Text += ": Плохое крепление датчика";

panel.BackColor = Color.Tomato;

}

else

{

panel.Text += ": Есть сигнал";

panel.BackColor = Color.LimeGreen;

}

По синтаксису эти функции довольно просты. Например, функция проверки сигнала bool noSignal(SI_ZOV.Disp) показывает отсутствие сигнала, когда дисперсия массива сигнала меньше единицы, а смещение нуля ZeroShift(SI_ZOV.SrAr) диагностируется, если среднее арифметическое массива сигналов больше 0.001.

public bool ZeroShift(double p1)

{

bool res;

if (Math.Abs(p1) < 0.001)

res = false;

else

res = true;

return res;

}

public bool noSignal(double p1)

{

bool res;

if (Math.Abs(p1) > 1)

res = false;

else

res = true;

return res;

5.3.3 Расчет диагностических параметров

Диагностические параметры можно разбить на следующие типы:

1) Частота вращения вала нагнетателя Fo.

2) Размах виброперемещения Sр(Fo) - величина, определяемая руководством по эксплуатации ЦБН и свидетельствующая об общем состоянии опоры и агрегата. В скобках (в данном случае Fo) указывается частота, на которой рассчитан данный параметр.

3) Амплитуда пика в спектре виброперемещения S(Fo) и виброускорения A(Fo).

4) Наличие пика и бокового пика на определенной частоте R(Fo) и Ra(Fo), которое определяется в виде отношения амплитуды спектра на соответствующей частоте к среднему уровню спектра в окрестности данной частоты.

5) Параметры, определяющий число гармоник указанной частоты М(Fo) и Ma(Fo), присутствующих в конкретном спектре.

6) Параметр, характеризующий превышение амплитуды определенной частоты над другими информативными пиками EXCS(Fo).

Рассмотрим тонкости вычисления этих параметров ниже.

Наибольший вклад в максимальную величину (Smax) вносят гармоники и субгармоники частоты вращения вала Fo. Для этого общий уровень вибрации Smax (определяемый пользователем, по умолчанию 52 мкм.) раскладывается обратно пропорционально номеру гармоники N частоты вращения вала Fo [14]. Размах виброперемещения Sp на частоте вращения Fo оценивается равным половине Smax. Таким образом,

Smax(1) = Smax/2,

Smax(N) = Smax/2/Сум/N,

где Сум = 1/0.5+1/2+1/3+1/4+…1/9+1/10,

а N - номер гармоники.

Важным диагностическим параметром является частота вращения вала - Fo. Для расчета нужно взять значение технологического параметра «Fo СТ». По спектру виброперемещения найти пик в диапазоне ± 2.5 Гц. Из 5 каналов выбирается наибольший по амплитуде. Затем берется выбранный канал и по одному каналу с каждой стороны и с использованием квадратичной аппроксимации по трем точкам, находится его реальное значение (вещественное) как значение частоты перегиба аппроксимационной функции. Найденное значение и есть Fo, которое используется как основа пересчета частот при дальнейших расчетах. Для квадратичной аппроксимации по трем точкам используется класс Polynomial из библиотеки AlgLib. Функция, иллюстрирующая этот алгоритм, представлена ниже.

public void set_fo()

{

int CenterChanel;

double[,] V7_ZOV;

double[,] V3_ZOV;

double[] X, Y;

FO_CT = TP[13] / 60;

CenterChanel =(int) Math.Truncate(FO_CT / freq[1]);

V7_ZOV = get7Chanel(CenterChanel, freq, AZOV);

V3_ZOV = get3ChanelRoundMax(V7_ZOV);

X = new double[3];

Y = new double[3];

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

X[i] = V3_ZOV[i, 0];

Y[i] = V3_ZOV[i, 1];

}

Polynomial p = new Polynomial(X, Y, 2);

double a, b;

a = p.Coefficients[2];

b = p.Coefficients[1];

Fo = -b / (2 * a);

}

Для последующих диагностических параметров рассчитывается собственно значение, уставка и частота, на которой этот параметр проявился. Рассмотрим получение этих параметров подробнее.

1 Параметр S(Fo)

S(Fo) - максимальная амплитуда спектра виброперемещения на частоте вращения вала.

Уставка

S(Fo) _max = Smax(1) (см. пункт 5.3.3).

Алгоритм: берется значение частоты вращения вала - Fo. Ищется максимум амплитуды (переменная max) в интервале Fo ± 2 канала. Один канал равен 1.25 Гц. Значение определяется как S(Fo) = 2 * max. Частота определяется как fS(Fo) = Fo.

S(0.4Fo), S(0.5Fo), S(0.6Fo), S(1.5Fo), S(2Fo), S(2.5Fo), S(3Fo), S(4Fo, … 8Fo) - максимальная амплитуда спектра виброперемещения на частоте, кратной 0.4, 0.5, 0.6 и т.д. частоты вращения (Fo).

Уставка:

S(N*Fo) _max = Smax(N),

где N - номер гармоники.

Алгоритм: ищется максимум амплитуды (max) в интервале N*Fo±2 канала. Значение S(N*Fo) = 2 * max. fS(N*Fo) равны частотам найденных пиков.

S(Fгг), Fгг - максимальная амплитуда спектра виброперемещения на частоте вращения вала газогенератора.

Уставка: вводится вручную, по умолчанию S(Fгг)_max = 1 мкм.

Алгоритм: из технологических параметров берется значение частоты вращения вала газогенератора FoГГ. Ищется максимум амплитуды (max) в интервале FoГГ ±2 канала. Значение определяется как S(Fгг) = 2 * max.

Значение Fгг равно частоте найденного пика. Если abs(Fгг - 2*Fo)?1.25 Гц, то Fгг = 0 и S(Fгг) = 0.

2 Параметр A(Fo)

A(N*Fo) - значение максимальной амплитуды спектра виброускорения на частоте (N*Fo), где N принадлежит {1..8, 12, 13, 16..21, 26..30}.

Уставка:

A(N*Fo) _max = (4*р*Fo)*S(Fo)*max/10⁶.

Алгоритм: значение параметра определяется как максимум (max) амплитуды в диапазоне N*Fo±N*2 канала. Значение частоты fA(N*Fo) равно частоте найденного пика.

A(Fш) - значение максимальной амплитуды спектра виброускорения в полосе частот 2000-4000 Гц, превысившее уставку.

Уставка вводится вручную, по умолчанию A(Fш)_max = 100.

Алгоритм: в спектре виброускорения в интервале 2000-4000Гц, точнее, от 2000Гц до конца спектра, находится максимум амплитуды. Сравнивается с уставкой. Если пик превышает уставку, то сохраняются значения амплитуды и частоты. Если нет, то A(Fш) = 0, Fш равно частоте найденного пика.

3 Параметр R(Fo)

R(N*Fо) - значение отношения максимальной амплитуды спектра виброперемещения (пика) на частоте (N*Fo) к среднему уровню спектра в окрестности данной частоты. Где N принадлежит к {0.4, 0.5, 0.6, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8}.

Уставка вводится вручную. По умолчанию для дробных N R(N*Fо)_max = 5, для целых R(N*Fо)_max = 10.

Алгоритм: по спектру виброперемещения выполняется поиск S_max амплитуды в диапазоне N*Fo±2 канала. Затем, по диапазону N*Fo±(N*Fo/2-4 канала) рассчитывается среднее значение (S_ср). Значение параметра

R(N*Fо) = S_max / S_ср.

Функции расчета параметра R(Fo) приведены в приложении А.2.

R(Fгг) - значение отношения максимальной амплитуды спектра виброперемещения на частоте вращения вала газогенератора к среднему уровню спектра в окрестности данной частоты.

Уставка вводится вручную. По умолчанию R(Fгг)_max = 5.

Алгоритм: по спектру виброперемещения выполняется поиск S_max амплитуды в диапазоне Fгг±2 канала. Значение Fгг вычислено при получении параметра S(fгг). Затем, по интервалу (1.1-1.98)Fo рассчитывается среднее значение (S_ср). Значение параметра

R(Fгг) = S_max / S_ср.

4 Параметр Ra(Fo)

Ra(N*Fо) - значение отношения максимальной амплитуды спектра виброускорения (пика) на частоте N*Fо к среднему уровню спектра в окрестности данной частоты, где N принадлежит к {1, 2..8}.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(N*Fо)_max = 10. Для N = 5 и N = 6, Ra(N*Fо)_max = 5.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне N*Fo±2 канала. Затем, по диапазону N*Fo±(2* Fo - 4 канала) рассчитывается среднее значение (А_ср). Значение параметра

Ra(N*Fо) = А_max / А_ср.

Rа(13*Fо) (т.е. Ra(n_л1*Fo)) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте, равной произведению частоты вращения (Fo) на число лопаток первого рабочего колеса (n_л1 = 13 шт.), к среднему уровню спектра в окрестности этой частоты.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(13*Fо)_max = 3.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне 13*Fo±13*2 каналов. Затем, по интервалу 13*Fo±(2*Fo + 4 канала) рассчитывается среднее значение (А_ср). Значение параметра

Ra(13*Fо) = А_max / А_ср.

Rа(n_л2*Fo), Rа(n_л3*Fo) - аналогично Rа(n_л1*Fo), только для второго и третьего рабочего колеса.

Rа(28*Fо) (т.е. Rа(n_на*Fо)) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте, равной произведению частоты вращения на число лопаток направляющего аппарата (n_на=28 шт.), к среднему уровню спектра в окрестности этой частоты.

Уставка вводится вручную, по умолчанию, Ra(28*Fо)_max = 3.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне 28*Fo±28*2 каналов. Затем, по интервалу 28*Fo±(2*Fo + 4 канала) рассчитывается среднее значение(А_ср). Значение параметра

Rа(28*Fо) = А_max / А_ср.

Rа(19*Fo) (т.е. Rа(Fz)) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, умноженной на число зубьев ведущего вала редуктора (z = 19 шт.), к среднему уровню спектра в окрестности этой частоты.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(Fz)_max = 3.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне 19*Fo±19*2 каналов. Затем, по интервалу 19*Fo±(28Fo + 4 канала) рассчитывается среднее значение(А_ср). Значение параметра

Rа(Fz) = А_max / А_ср.

Rа(F_z/2) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, умноженной на половинное количество зубьев ведущего вала редуктора (19/2), к среднему уровню спектра в окрестности этой частоты.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(F_z/2)_max = 3.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне (19/2)*Fo±(4*Fo - 4 канала). Затем, по интервалу (19/2)*Fo±(4*Fo - 4 канала) рассчитывается среднее значение (А_ср). Значение параметра

Rа(F_z/2) = А_max / А_ср.

Ra(Fред), Fред - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения ведомого вала (редуцированная частота) редуктора к среднему уровню спектра.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(Fред)_max = 5.

Вычисления проводятся только на задней опоре в трех направлениях. Количество зубьев ведущего вала - 19, ведомого - 26.

Алгоритм: по спектру виброускорения выполняется поиск А_max амплитуды в диапазоне (19/26)*Fo ± 2 канала. Fред запоминаем как редуцированную частоту. Затем, по интервалу (0.53-0.98)*Fo рассчитывается среднее значение(А_ср). Значение параметра

Ra(Fред) = А_max / А_ср.

Ra(2*Fред), Ra(3*Fред) - аналогично Rа(Fред), только на второй и третьей гармониках частоты вращения ведомого вала редуктора.

Rа(Fz-Fo), Rа(Fz+Fo), Rа(Fz-2*Fo), Rа(Fz+2*Fo) - значения отношения амплитуды спектра виброускорения на гармониках зубчатого зацепления ведущего вала редуктора к среднему уровню спектра в соответствующей окрестности.

Уставки вводятся вручную, по умолчанию Rа(Fz-Fo)_max = 5. Остальные три уставки тоже равны пяти.

Алгоритм: аналогичен предыдущим параметрам Ra.

Rа(Fz-Fред), Rа(Fz+Fред), Rа(Fz-2*Fред), Rа(Fz+2*Fред) - значения отношения амплитуды спектра виброускорения на гармониках зубчатого зацепления ведомого вала редуктора (Fред), к среднему уровню спектра в окрестности этой частоты.

Уставка вводится вручную, по умолчанию Ra(Fz-Fред)_max = 5.

Алгоритм: аналогичен предыдущим параметрам Ra.

5 Параметры M(Fo) и Ma(Fo)

М(Fo) - число пиков спектра виброперемещения на гармониках 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 оборотной частоты Fo, превышающих соответствующие уставки.

Уставка вводится вручную. По умолчанию М(Fo)_max = 5.

Алгоритм: рассчитать параметры R(N*Fо), где N = 1, 2, …, 8 по спектру виброперемещения. Значение параметра М(Fo) равно количеству параметров R(N*Fо), вышедших за соответствующую уставку.

М(0.5*Fo) - число пиков спектра виброперемещения на гармониках 0.5, 1, 1.5, 2.5 оборотной частоты (Fo), превышающих соответствующие уставки.

Уставка вводится вручную. По умолчанию М(0.5*Fo)_max = 2.

Алгоритм: рассчитать (если не рассчитаны ранее) параметры R(N*Fо), где N = 0.5, 1, 1.5, 2.5 по спектру виброперемещения. Значение параметра М(0.5*Fo) равно количеству параметров R(N*Fо), вышедших за соответствующую уставку.

Мa(Fред) - число пиков спектра виброперемещения на гармониках 1, 2, 3 редуцированной частоты (Fред), превышающих соответствующие уставки.

Уставка вводится вручную. По умолчанию Мa(Fред)_max = 2.

Алгоритм: рассчитать по спектру виброперемещения (если не рассчитаны ранее) параметры Ra(N* Fред), где N = 1, 2, 3.

Значение параметра Мa(Fред) равно количеству параметров Ra(N*Fред), вышедших за соответствующую уставку.

Ма(Fz), Ма(FzFред) - число боковых пиков около основной гармоники зубчатого зацепления в спектре виброускорения для ведущего и ведомого валов, превышающих соответствующие уставки.

Уставка вводится вручную. По умолчанию М(Fz, FzFред)_max = 3.

Алгоритм: подсчитывается, сколько пиков частоты вращения Ма(Fz) (по значениям Rа(Fz-Fo), Rа(Fz+Fo), Rа(Fz-2*Fo), Rа(Fz+2*Fo)) и сколько пиков с редуцированной частотой Ма(FzFред) (по параметрам Rа(Fz-Fред), Rа(Fz+Fред), Rа(Fz-2*Fред), Rа(Fz+2*Fред)) присутствует около частоты зубозацепления.

6 Параметр EXCS(Fo)

EXCS(Fo), EXCS(2*Fo), EXCS(5*Fo), EXCSa(6*Fo) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, второй или пятой гармоник к максимальной амплитуде спектра на первых восьми частотах рассчитанных из спектров виброускорения.

Уставка вводится вручную. По умолчанию

EXCS(Fo, 2*Fo, 5*Fo, 6*Fo)_max = 1.1

Алгоритм: по спектру виброускорения рассчитать (если не рассчитано) амплитуды на первых восьми гармониках частоты вращения аналогично А(Fo): найти пики в диапазонах N*Fo± N*2 канала, где N - номер гармоники частоты вращения, равные 1,2,3,4,5,6,7,8. Сохранить значения амплитуд A(N*Fo) найденных пиков. Для каждого из параметров определяется отношение А(Fo), А(2*Fo), А(5*Fo), А(6*Fo) к каждой из оставшихся семи гармоник.

Значение параметра EXCS(Fo) равно минимальному значению отношения (отношение само на себя не учитывается).

EXCS(0.4*Fo) - значение отношения амплитуды спектра виброперемещения на частоте (0.3-0.48) частоты вращения к амплитуде спектра на частоте вращения.

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(0.4*Fo)_max = 0.5.

Алгоритм: определяется из спектра виброперемещения как S(0.4*Fo)/ S(Fo).

EXCS(0.5*Fo) - значение отношения амплитуды спектра виброперемещения на частоте 0.5 частоты вращения к максимальной амплитуде спектра на частоте вращения.

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(0.5*Fo)_max = 0.5.

Алгоритм: определяется из спектра виброперемещения как S(0.5*Fo)/ S(Fo).

EXCS(0.6*Fo) - значение отношения амплитуды спектра виброперемещения на частоте (0.53-0.98) частоты вращения к амплитуде спектра на частоте вращения.

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(0.6*Fo)_max = 0.5.

Алгоритм: определяется из спектра виброперемещения как S(0.6*Fo)/ S(Fo).

EXCSа(13*Fо) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, умноженной на количество лопаток (13 шт.) первого рабочего колеса, к максимальной амплитуде спектра в окрестности данной частоты (амплитудам боковых пиков).

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(13*Fo)_max = 1.1.

Алгоритм: параметр рассчитывается из спектра виброускорения. Определяется как минимальная величина отношений A(13*Fo)/A(11*Fo), A(13*Fo)/A(12*Fo), A(13*Fo)/A(14*Fo), A(13*Fo)/A(15*Fo).

EXCS(28*Fо) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, умноженной на количество лопаток направляющего аппарата (28 шт.), к максимальной амплитуде спектра в окрестности данной частоты (амплитудам боковых пиков).

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(28*Fo)_max = 1.1.

Алгоритм: параметр рассчитывается из спектра виброускорения. Определяется как минимальная величина отношений A(28*Fo)/A(26*Fo), A(28*Fo)/A(27*Fo), A(28*Fo)/A(29*Fo), A(28*Fo)/ A(30*Fo).

EXCS(Fz) - значение отношения амплитуды спектра виброускорения на частоте вращения, умноженной на количество зубьев (z = 19 шт.) ведущего вала редуктора к максимальной амплитуде спектра в окрестности данной частоты.

Уставка вводится вручную. По умолчанию EXCS(Fz)_max = 1.1.

Алгоритм: параметр рассчитывается из спектра виброускорения. Определяется как минимальная величина отношений A(19*Fo)/A(17*Fo), A(19*Fo)/A(18*Fo), A(19*Fo)/A(20*Fo), A(19Fo)/A(21*Fo).

5.3.4 Подготовка и расчет диагностической матрицы

Каждый диагностический параметр (ДП) имеет следующие характеристики:

1) название;

2) алгоритм расчета значения;

3) само значение;

4) уставку;

5) частоту проявления.

Для задней (ЗО) и передней опоры (ПО), для каждого направления (горизонтальное, вертикальное, осевое) рассчитываются все ДП, рассмотренные в пункте 5.3.3. Получаем 5 массивов значений, которые выводятся на вкладку «Матрица диагностических параметров» при нажатии на кнопку «Шаг 4: Диагностика». Внешний вид получившейся матрицы приведен в пункте 5.4. Названия массивов:

SI_ZOV - параметры, рассчитанные из данных, измеренных на задней опоре в вертикальном направлении;

SI _ZOH - параметры, рассчитанные из данных, измеренных на задней опоре в горизонтальном направлении;

SI _ZOA - параметры, рассчитанные из данных, измеренных на задней опоре в осевом направлении;

SI _POV - параметры, рассчитанные из данных, измеренных на передней опоре в вертикальном направлении;

SI _POH - параметры, рассчитанные из данных, измеренных на передней опоре в горизонтальном направлении.

Значение уставки для параметра не зависит от места измерения данных. Уставки либо рассчитываются по частотным составляющим (из Smax), либо «вводятся вручную», т.е. определяются в программе как константы или вводятся из текстового файла.

Параметр может иметь только значение и не иметь уставки, например, значение истинной частоты вращения.

При расчете каждого параметра, связанного с поиском максимальной амплитуды в диапазоне, определяется значение частоты найденного максимума, так называемая частота проявления.

Оценка превышения уставки рассчитанным значением ДП определяется как отношение значения ДП к его уставке и выделяется в матрице диагностических параметров цветом (см. таблицу 5.4).

Таблица 5.4 - Классификация оценки значения ДП

Сила превышения	Классификация	Цвет
(0..1)	Отсутствие превышения	Белый
[1..2)	Слабое	Зеленый
[2..4)	Среднее	Оранжевый
[4..?)	Сильное	Красный

5.3.5 Отображение результатов диагностики и функций исходных данных

Для непосредственной диагностики необходимо подготовить матрицу диагностических состояний. Для этого нужно:

1) Считать файлы справочника ДС (REF) и конфигурации агрегата (CFG).

2) Найти в CFG блок описателей неисправностей ДС. По содержанию этого блока (CFG) и справочнику ДС (REF) сформировать матрицу диагностических состояний Mds.

3) Матрица Mds должна иметь число строк, равное числу ДС, описанных в CFG и число столбцов, равное числу диагностических параметров (94), которые могут быть использованы при описании диагностических состояний.

4) Сформировать в матрице Mds очередную строку для очередного диагностического состояния (из CFG). То есть, найти в REF строку описания ДС по имени и наличие параметров отметить в строке Mds. Изначально матрица Mds заполнена «-1».

Этот алгоритм реализует функция MakeDsMatr().

private void MakeDsMatr()

{

for (int i=0;i< DSs.Length;i++)

for (int j = 1; j<mDiag.Count; j++)

{

string[] bf = (string[]) mDiag[j];

if (DSs[i] == bf[0]) //если Названия дефектов равны

{

for (int k = 1; k < bf.Length; k++)

{

int kk =FindDp(bf[k]);

if (kk != -1)

{

Mds[i, kk] = VecDP[kk];

}

}

}

}

}

Далее, для получения результатов нужно передать матрицу Mds функции public double[,] getDiagnos(double[,] dsMatr, int nDP, int nDS), которая и выдает конечную матрицу с диагнозом. Матрица состоит из nDS (число диагностических состояний) строк и двух столбцов. Первый столбец - сила дефекта, второй - его вероятность. Исходный код функции getDiagnos() представлен в приложении А.3.

Результаты диагностирования выводятся в виде таблицы диагноза на вкладке «Результаты диагностики». Также, на этой вкладке выводится рассчитанное с помощью функции public int SetDay() рекомендуемое количество дней до следующего осмотра.

private int day;

//Расчет дней до следующей диагностики

public int SetDay()

{

double max = Int32.MinValue;

for (int i = 0; i < DSs.Length; i++)

{

if (diagn[i, 0] > max)

max = diagn[i, 0];

}

if (max > 4)

max = 4;

max = 0.25 - ((max-1)/12);

max = max * (TBtwRepair / 24);

if (max > 100)

max = 100.0;

return (int)max;

}

Кроме того, на вкладку «Графики» выводится обширный иллюстративный материал:

1) графики сигналов виброперемещения;

2) графики спектров виброперемещения и виброускорения;

3) графики функции плотности распределения вероятности в сравнении с нормальным распределением.

Функция вывода спектров перемещения сигналов приведена в приложении А.4.

5.3.6 Сохранение результатов диагностики

При нажатии на кнопку «Шаг 5: Сохранение результатов» можно сохранить результаты диагностики ЦБН в текстовый файл в кодировке UTF-8.

Формат файла таков. В первой строке через табуляцию находятся название агрегата, дата измерения и количество дней до следующей диагностики. Начиная со второй строки, находятся строки таблицы результатов диагностики, содержащие название дефекта, силу дефекта, его вероятность и значения переменных, позволивших диагностировать данный дефект. Получившийся файл можно увидеть на рисунке 5.3.



Рисунок 5.3 - Файл с результатами диагностики

5.4 Интерфейс программы

Интерфейс программы представляет собой GUI-форму, разбитую на 4 вкладки и панель с управляющими кнопками внизу (см. рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Внешний вид главного окна программы

Для обеспечения отказоустойчивости программы и уверенности в наличии всех необходимых для расчета данных: сигналы, конфигурация агрегата, справочник диагностических состояний - реализовано последовательное нажатие управляющих кнопок. При успешном завершении операции по нажатию на кнопку «Шаг N» доступ к кнопке «Шаг N» закрывается, но открывается доступ к кнопке «Шаг N+1». Исходный код главной формы программы приведен в приложении А.5.

При начальном запуске программы пользователю доступны кнопки «Шаг 1: Загрузка сигналов», «Новый расчет» и «Выход» и открыта вкладка «Уставки».

На вкладке «Уставки» пользователю доступны для редактирования некоторые уставки диагностических параметров, находящиеся в компоненте ListBox в левой части окна, и некоторые характеристики агрегата, которые заказчик захотел менять вручную, - они находятся в верхней части окна (см. рисунок 5.4).

Щелкнув правой кнопке мыши на ListBoxe, пользователь может вызвать окно редактирования уставки, что показано на рисунке 5.5.

Рисунок 5.5 - Редактирование уставок

При неправильном вводе числового значения пользователю выдается ошибка, диагностируемая с помощью try{}…catch{}.

try

{

dan = Convert.ToDouble(textBox1.Text);

}

catch

{

dan = -1;

}

Для осуществления диагностики агрегата нужно убедиться, что получены все необходимые данные из файлов. Поначалу доступна кнопка «Шаг 1: Загрузка сигналов». При ее нажатии открывается окно выбора файла (см. рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 - Выбор файла с сигналами

Если загрузка прошла с ошибкой, пользователю выдается сообщение, изображенное на рисунке 5.7.

Рисунок 5.7 - Ошибка и успех загрузки файла сигналов

Если ошибки не было - данные успешно загружаются, пользователю выдается сообщение об успешной загрузке, закрывается доступ к кнопке «Шаг 1: Загрузка сигналов», но открывается доступ к кнопке

«Шаг 2: Загрузка конфигурации» (см. рисунок 5.8).

Рисунок 5.8 - Вид кнопок после загрузки сигналов

Поведение программы при нажатии на кнопки

«Шаг 2: Загрузка Конфигурации» и «Шаг 3: Загрузка справочника ДС» ничем не отличается от поведения при нажатии на кнопку «Шаг 1: Загрузка конфигурации» - меняется лишь формат сообщений об ошибке и успехе загрузке соответствующего файла (см. рисунок 5.9).

Рисунок 5.9 - Сообщения при загрузке файла конфигурации агрегата и справочника диагностических состояний

Когда загружены все данные, открывается доступ к кнопке

«Шаг 4: Диагностика» (см. рисунок 5.10)

Рисунок 5.10 - Вид управляющих кнопок после успешной загрузки всех данных

При нажатии на эту кнопку происходит вывод информации на остальные три вкладки, а вкладка «Уставки» блокируется, так как на данном этапе изменение уставок уже не повлияет на расчет.

На вкладку «Матрица диагностических параметров» выводится информация о значениях диагностических переменных для каждой опоры (см. рисунок 5.11).

Рисунок 5.11 - Вид матрицы диагностических параметров

Для каждого диагностического параметра выводится информация о собственно значении переменной, о значении уставки - значении переменной при полной исправности агрегата, об отношении значения переменной к уставке и о частоте на которой проявляется эта переменная. При этом переменная, имеющая отношение к уставке меньше 1, не выделяется цветом; имеющая отношение от 1 до 2 и, следовательно, небольшой дефект - выделяется зеленым цветом; имеющая отношения от 2 до 4, т.е. дефект средней тяжести - выделяется желтым цветом. А серьезный дефект, при отношении значения переменной к уставке больше 4, - выделяется красным цветом (см. рисунок 5.12).

Рисунок 5.12 - Три вида окраски переменных

Вкладка «Результаты диагностики» изображена на рисунке 5.13.

В верхней левой части отображается информация о названии агрегата, дате измерения и количестве дней до следующей диагностики.

В средней части находится сама таблица с результатами. В первом столбце отображается название дефекта, загруженное из справочника диагностических состояний. Во втором - сила дефекта. Сила дефекта может варьироваться от 0 до 5. В третьем столбце находится вероятность дефекта. При вероятности дефекта больше 60% уже требуется ремонт агрегата. В четвертом столбце показаны переменные и их рассчитанные значения, на основании которых был поставлен диагноз.



Рисунок 5.13 - Вкладка «Результаты диагностики»

Чуть ниже таблицы с результатами находится компонент StatusBar, в который выведено состояние сигнала. При получении сигнала могут возникнуть следующие проблемы:

1) нет сигнала с датчика;

2) произошло смещение нуля;

3) обрыв линии;

4) датчик плохо закреплен на оборудовании.

Все эти неисправности выявляются программно и в случае их наличия выводятся текстом на красном фоне в данный StatusBar. Если сигнал с опоры достоверный - выводится «Есть сигнал» на зеленом фоне.

На вкладке «Графики» можно посмотреть на различные графики, которые многое могут сказать понимающему специалисту. Среди этих графиков: график сигналов (см. рисунок 5.14), график спектров виброперемещения (см. рисунок 5.15), график спектров виброускорения (см. рисунок 5.16), график сравнения с нормальным распределением (см. рисунок 5.17). Графики выбираются с помощью компонента ComboBox, находящегося в центре. В случае если сигнала с какой-то опоры не было - график этой опоры скрывается.

Рисунок 5.14 - График сигналов

Рисунок 5.15 - Спектры виброперемещения



Рисунок 5.16 -Спектры виброускорения

Рисунок 5.17 - Сравнение с нормальным распределением

После проведения диагностики можно сохранить результаты в текстовый файл, нажав на кнопку «Шаг 5: Сохранение результатов».

Нажатие на кнопку «Новый расчет» приведет программу в начальное состояние. Можно будет заново загрузить файлы, редактировать уставки и получить новые результаты.

5.5 Тестирование программы

Отказоустойчивость программы реализована через «защитное программирование» - использование связки try{}..catch{} на этапе получения данных из визуальных компонентов формы и загрузки информации из файлов, а также с помощью последовательного получения доступа к следующей управляющей кнопке только после успешного завершения выполнения операций, последовавших после нажатия предыдущей кнопки.

private void nButtonExcel_Click(object sender, EventArgs e)

{

try

{

ofd.FileName = "";

ofd.ShowDialog();

if (ofd.FileName != "") //если файл найден

{

if (dan.LoadFromExcell(ofd.FileName) == false)

//если данные корректно загружены

{

NTaskDialog dlg = new NTaskDialog();

dlg.PredefinedButtons = TaskDialogButtons.Ok;

dlg.Title = "Ошибка!";

dlg.Content.Text = "Неправильный формат файла";

dlg.PreferredWidth = 360;

dlg.Show();

}

else

{ NTaskDialog dlg = new NTaskDialog();

dlg.PredefinedButtons = TaskDialogButtons.Ok;

dlg.Title = "Триггер 2В";

dlg.Content.Text = "Данные успешно загружены!";

dlg.Content.Image = NSystemImages.Information;

dlg.Content.ImageSize = new NSize(32, 32);

dlg.PreferredWidth = 360;

dlg.Show();

//Получение доступа к следующей кнопке.

nButtonConfig.Enabled = true;

nButtonExcel.Enabled = false;

}

}

}

catch

{

NTaskDialog dlg = new NTaskDialog();

dlg.PredefinedButtons = TaskDialogButtons.Ok;

dlg.Title = "Ошибка!";

dlg.Content.Text = "Неправильный формат файла";

dlg.Content.Image = NSystemImages.Error;

dlg.PreferredWidth = 360;

dlg.Show();

}

}

Правильность результатов, выдаваемых промежуточными функциями, проверялась с помощью тестовых примеров, предоставленных заказчиком. Программный продукт после завершения был предоставлен заказчику и успешно прошел его испытания, о чем получен акт о внедрении в ЗАО «ПромСервис» (см. приложение Б).

Выводы по разделу 5

В этом разделе был рассмотрен процесс разработки программы «Триггер 2В». Среди прочего были рассмотрены структура классов, алгоритмы расчета диагностических параметров, интерфейс программы и приведен исходный код некоторых важные функции. Фрагменты исходного кода программы можно увидеть в приложении А к данной записке.

6. Экономический раздел

6.1 Оценка затрат на разработку продукта

вибродиагностика нагнетатель газоперекачивающий

В состав затрат на разработку и реализацию проекта включается стоимость всех расходов, необходимых для реализации комплекса работ, составляющих содержание данной разработки. Основными источниками затрат при работе над данной задачей, являющейся частью этапа проектирования жизненного цикла общей информационной системы, становятся капитальные предпроизводственные затраты, которые, могут быть учтены и минимизированы. Определим основные статьи затрат:

Затраты на расходные материалы:

1) Вспомогательная литература - 1 шт. - 600 рублей;

2) Компакт-диски CD-RW - комплект 5 шт. - 175 рублей;

3) Канцтовары - 600 рублей.

Итого - 1350 рублей.

Основная заработная плата разработчиков программного продукта за месяц:

1) Программист 1 категории - месячный оклад - 4600 рублей.

Итого - 4600 рублей в месяц.

Дополнительная месячная заработная плата разработчиков программного продукта составляет двадцать процентов от основной заработной платы: 0,2 * 4600 = 920 рублей.

Месячный фонд заработной платы представляет собой сумму основной и дополнительной заработной платы: 4600 + 920 = 5520 руб.

Отчисления на социальные нужды составляют двадцать шесть процентов от фонда оплаты труда: 0,26 * 5520 = 1435,2 рублей.

Прочие расходы включают расходы на машинное время (порядка двух месяцев на разработку, отладку и тестирование программного продукта 400 часов стоимостью 30 рублей в час): 400 * 30 = 12000 рублей.

Срок разработки - 2 месяца. Суммарная смета затрат составит: 27260,4 рублей, в том числе:

1) Расходные материалы - 1350 рублей.

2) Основная заработная плата разработчиков за 2 месяца - 9200 рублей.

3) Дополнительная заработная плата разработчиков за 2 месяца - 1840 рублей.

4) Отчисления на социальное страхование за 2 месяца - 2870,4 рублей.

5) Прочие расходы - 12000 рублей.

Итого - 27260,4 рублей.

До внедрения каждый месяц 1 пользователь с зарплатой 8000 рублей в месяц 80% рабочего времени выполнял данную работу. Ее годовая себестоимость в таком случае равна 12 * 1 * 8000 * 0,8 = 76 800 рублей.

После внедрения тот же пользователь смог выполнять ту же работу только 40% рабочего времени. Ее годовая себестоимость стала равной

12 * 1 * 8000 * 0,4 = 38 400 рублей.

6.2 Оценка экономической эффективности разработки

Расчет годового экономического эффекта (Э) в случае экономии при выполнении одной и той же работы производится по формуле 6.1:

Э=[(С1-С2)-Е*К], (6.1)

где С1, С2 - себестоимость работ, выполняемых по базовому и новому вариантам, руб.;

Е - нормативный коэффициент экономической эффективности (Е=0,33);

К - капитальные вложения на проектирование и внедрение проектируемой системы, руб.

Э = (76800 - 38400) - 0,33*1350 = 37954,5

Расчетный коэффициент экономической эффективности (Е) показывает величину экономии на эксплуатационных затратах, образующихся за счет внедрения новой системы, на один рубль единовременных капитальных вложений и рассчитывается по формуле 6.2:

Е = Э / К (6.2)

Е = 37954,5/1350 = 28,12

Так как Е>0,33, то проектирование и внедрение проектируемой системы эффективно.

Расчетный условный срок окупаемости капитальных вложений (Ток) определяется как величина, обратная расчетному коэффициенту экономической эффективности (см. формулу 6.3):

Ток = К / Э (6.3)

Ток = 1350/37954,5 = 0,004.

Тк - нормальный срок окупаемости, Тк = 3 года;

Тк > Ток - условие выполняется.

Выводы по разделу 6

В экономической части дипломной работы произведен расчет стоимости разработки программы, которая составила 27260,4 руб. и рассчитан годовой эффект от внедрения разработанной программы на предприятие, который составил 37954,5 руб.

Таким образом, разработка и внедрение программы является весьма эффективной и экономичной.

7. Безопасность жизнедеятельности

Одним из важнейших вопросов в наши дни является вопрос обеспечения безопасности и охраны труда в том числе и на предприятиях информационно-вычислительного обслуживания [15]. Работа на компьютере связана со значительной концентрацией внимания, зрительным напряжением и эмоциональной нагрузкой. Во время работы компьютера создаются специфические условия микроклимата: повышается температура воздуха, понижается влажность, изменяется ионный состав воздуха. Наблюдается повышенный уровень электромагнитных излучений, статическое электричество. Эти явления могут вызвать отклонения в состоянии здоровья, которые проявляются в первую очередь в том, что у человека снижается работоспособность, быстро наступает зрительное утомление, затем появляются признаки ухудшения зрения, нарушения функционального состояния центральной нервной системы. Пока последствия работы с компьютером не изучены до конца. Однако выяснено, что наибольшую опасность представляет электромагнитное излучение. Его уровень превышает допустимые нормативы, в то время как уровни ультрафиолетового и инфракрасного излучения значительно ниже принятых гигиенических нормативов, а рентгеновское излучение практически отсутствует.

В последние годы появляются сообщения о возможности индукции электромагнитными излучениями злокачественных заболеваний. Немногочисленные данные говорят о том, что наибольшее число случаев приходится на опухоли кроветворных органов и на лейкоз в частности. Для снижения вредного воздействия компьютера на человека необходимо соблюдать определенные требования к условиям работы, к рабочему месту; компьютер должен соответствовать гигиеническим требованиям. Кроме того, необходимо строго соблюдать режим работы на компьютере. Рассмотрим подробнее эти требования.

7.1 Гигиеническое нормирование условий труда программистов

Выполнение любой работы в течение продолжительного времени сопровождается утомлением организма, проявляемым в снижении работоспособности человека. Наряду с физической и умственной работой значительное воздействие на утомление оказывает и окружающая производственная среда, то есть условия, в которых протекает его работа.

Условия труда - это совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на функциональное состояние организма работающих, их здоровье и работоспособность в процессе труда [16]. Они определяются применяемым оборудованием, технологией, предметами и продуктами труда, системой защиты рабочих, обслуживанием рабочих мест и внешними факторами, зависящими от состояния производственных помещений, создающими определенный микроклимат.

Условия труда классифицируются согласно гигиеническим критериям, установленным в Руководстве Р 2.2.2006-05 «Гигиеническая оценка факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда» подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные. Условия труда программиста относятся к классу 1а, т.е. оптимальные [16].

Гигиенические нормативы условий труда (ПДК, ПДУ) - это уровни вредных факторов рабочей среды, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 часов, но не более 40 часов в неделю, в течение всего рабочего стажа не должны вызывать заболеваний либо отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в процессе работы либо в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

На программистов и операторов ЭВМ в производственной среде действует множество факторов, которые согласно тому же Руководству Р 2.2.2006-05 можно разделить на следующие группы:

1) Санитарно-гигиенические факторы. Влияние на человека окружающей среды. Для условий труда программиста это могут быть недостаточное освещение, повышенный уровень шума, повышенный уровень электромагнитных полей, неблагоприятный микроклимат.

2) Психофизиологические факторы. К ним относятся величина физической, динамической и статической нагрузок, рабочая поза, темп работы, напряженность внимания, напряженность анализаторных функций, монотонность, нервно-эмоциональное напряжение.

3) Эстетические факторы. Цветовое оформление интерьеров помещений и рабочих мест, озеленение производственных и бытовых помещений, прилегающих территорий.

4) Социально-психологические факторы, характеризуют взаимоотношения в трудовом коллективе и создают у работников соответствующий психологический настрой.

Рассмотрим более подробно санитарно-гигиенические факторы, воздействующие на программиста.

Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм [17].

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Существует три вида освещения - естественное, искусственное и совмещенное (естественное и искусственное вместе) [18].

Естественное освещение - освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений.

Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода, короткий световой день). Искусственное общее освещение реализуется в помещениях с ПЭВМ при помощи люминесцентных ламп типа ЛБ или компактных люминесцентных ламп, равномерно размещенных в верхней зоне помещения.

Искусственное комбинированное освещение применяется в производственных и административно-общественных помещениях в случае преимущественной работы с документами. Тогда в дополнении к общему искусственному освещению применяются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов [19].

В таблице 7.1 приведены нормируемые параметры освещения.

Таблица 7.1 - Параметры освещенности для помещений с ПЭВМ

Параметр	Нормируемый показатель	Нормативный документ
Освещенность поверхности экрана ПЭВМ	<300 Лк	СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03
Яркость бликов на экране ПЭВМ	40 кд/м2
Коэффициент пульсации	< 5%
Яркость светящихся поверхностей в поле зрения	<200 кд/м2

Рабочие места с ВДТ и ПЭВМ по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева (см. рисунок 7.1). Оконные проемы в помещениях использования ВДТ и ПЭВМ должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Рисунок 7.1 - Рекомендуемое расположение ПЭВМ в помещении

Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей (размер ВДТ и ПЭВМ, клавиатуры, пюпитра и др.), характера выполняемой работы [17].

При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современном требованиям эргономики. Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рабочей позы с ВДТ и ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления. Поверхность рабочего стула (кресла) должна быть полумягкой, с нескользящим, неэлектрилизующимся и воздухонепроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнении.

В настоящее время большинство из этих параметров стандартизированы и включены в санитарно-гигиенические и эргономические нормативно-правовые акты. Для того чтобы обеспечивать свободную и удобную рабочую позу (оптимальные условия труда) элементы рабочего места должны удовлетворять требованиям санитарных норм и правил СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». Размещение оборудования должно отвечать следующим требованиям:

1) Экран видеомонитора должен находиться на расстоянии 600-700 мм от глаз пользователя.

2) Клавиатуру следует располагать на поверхности стола на расстоянии 100-300 мм от края, обращенного к пользователю или на специальной выдвижной панели стола.

Если рабочее место не отвечает указанным требованиям, то рабочее место пользователя не считается удобным, а рабочая поза - свободной. При работе за компьютером непрерывно в течение 6 часов за время рабочей смены, пользователь находится в вынужденной, неудобной позе 75% рабочего времени, следовательно, условия труда по фактору рабочей позы оцениваются по классу 3б.