Повышение достоверности вибродиагностики магистральных насосных агрегатов нефтеперекачивающих станций в условиях нечеткой исходной информации

• Автор: Беляев, Павел Вячеславович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИБРОДИАГНОСТИКИ МАГИСТРАЛЬНЫХ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
1.1. Анализ источников и причин вибрации магистральных насосных агрегатов
1.2. Средства вибродиагностики магистральных насосных агрегатов
1.3. Диагностические модели и методы вибродиагностики магистральных
насосных агрегатов
1.3.1 Уровни систем вибродиагностики
1.3.2. Вибросигналы и их математические модели
1.3.3. Математические модели информационно-диагностических признаков
1.3.4. Математические модели аддитивных помех и искажений и алгоритмы получения оценок информационно-диагностических признаков
1.4. Постановка задачи
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СТРАТЕГИЙ ВИБРОДИАГНОСТИКИ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕТКОЙ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
2.1. Синтез алгоритмов обработки информационно-диагностических сигналов методами теории оптимальной нелинейной фильтрации
2.2. Применение теории нечетких множеств в автоматическом управлении
2.2.1. Теоретическая часть
2.2.2. Практическая часть
2.3. Особенности применения методов теории нечетких множеств
2.3.1. Анализ способов математического описания нечеткого множества
2.3.2. Общий принцип синтеза в теории нечетких множеств
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ АППРОКСИМАЦИИ РЕАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ НЕЧЕТКИМИ
3.3. Модель алгоритмов для управляющих действий в нечетких системах вибродиагностики магистральных насосных агрегатов
3.4. Принцип построения системы вибродиагностики с нечеткой логикой... 113 ГЛАВА 4. РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СВД
4.1. Особенности построения нечеткой СВД
4.2. Расчет и моделирование на ЭВМ нечеткой СВД для одной компоненты вектора состояния
4.3. Переходной процесс в нечеткой СВД
4.4. Выработка требований к аппаратным и программным средствам вибродиагностики МНА
4.5. Программное обеспечение и алгоритмы диагностики состояния узлов и агрегатов МНА НПС
4.6. Аппаратная реализация системы вибродиагностики
4.7. Функциональные возможности нечетких систем вибродиагностики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Совершенствование организации методов технической эксплуатации магистрального насосного агрегата (МНА) нефтеперекачивающих станций I (НПС) оказывает существенное влияние на эффективность транспортировки и
переработки нефти. Обслуживание агрегатов, внеплановые ремонты связаны с материальными затратами и не додачей нефти. Поэтому необходимо повысить ; эксплуатационную надежность МНА, т.е. увеличить сроки его безотказной
работы и межремонтный период. Для этих целей проводится комплекс профилактических операций технического обслуживания. Нормативы периодичности технического обслуживания устанавливаются по средним групповым показателям [1]. Однако процесс изнашивания и старения узлов МНА зависит от условий его работы, т.е. от режима работы и квалификации обслуживающего персонала. Для одного конкретного устройства техническое обслуживание может оказаться преждевременным, для другого - запоздалым. Возникает задача определения технического состояния каждого отдельного агрегата или его узла для установления пригодности МНА для дальнейшей работы, необходимости технического обслуживания и ремонта. Необходимо иметь в виду, что для большинства задач, связанных с эксплуатацией, очень важно, чтобы техническое состояние агрегата можно было определить без его разборки.
Техническое состояние агрегата определяется большим числом параметров, измеряемых в условиях эксплуатации. Однако для диагностики наиболее информативным параметром является вибрация, характер которой зависит от внутреннего состояния отдельных узлов. Внедрение нечеткой системы вибродиагностики позволит повысить эффективность работы (НПС): уменьшится стоимость эксплуатации и ремонта МНА, осуществится переход от обслуживания по графикам планово-предупредительных ремонтов (ППР) к обслуживанию по реальному состоянию агрегата. Современные системы вибродиагностики являются компьютеризированными аппаратно-программными комплексами, функциональные возможности которых во

многом определяются программным обеспечением, используемыми диагностическими моделями, алгоритмами обработки информации и т.д. Существующие системы вибродиагностики (СВД) МНА в большинстве случаев являются системами сбора и регистрации информации, а окончательное принятие решения остается за человеком. Это обстоятельство является, прежде всего, следствием недостаточной эффективности диагностических моделей (формальных и эвристических), отображающих реальные МНА и окружающую среду.
В связи с этим актуальной является задача разработки моделей и алгоритмов для вибродиагностики МНА НПС, работоспособных в широкой области практических ситуаций, и реализации перспективных методов и средств в системе вибродиагностики [2].
В настоящее время широкий круг задач технического обслуживания МНА может быть решен с помощью известных методов и систем вибродиагностики. При этом целесообразно использовать портативные системы вибродиагностики, построенные на базе коллекторов/анализаторов. Расширить функциональные возможности данных систем можно путем модификации их программного обеспечения. Однако в настоящее время решить задачу эффективного обслуживания МНА затруднительно, что объясняется отсутствием адекватных диагностических моделей.
В этом случае для создания эффективной системы вибродиагностики МНА необходимо решить, кроме выше указанных задач, следующие научно-технические задачи:
1. На основе известного пространства признаков разработать диагностические модели для МНА, адекватные реальным условиям эксплуатации агрегата и отличающиеся более высокой помехоустойчивостью.
2. На основе разработанных диагностических моделей построить и реализовать алгоритмы вибродиагностики МНА.
3. Создать систему вибродиагностики, в которой можно было бы реализовать предложенные модели, методы и алгоритмы.

сигнала приводят к необходимости поиска информативных диагностических признаков, чувствительных к развивающемуся дефекту и инвариантных к помехам.
Большинство методов вибродиагностики зарождающихся дефектов основаны на том, что появление и развитие дефекта порождает динамические явления, проявляющиеся в виде последовательности кратковременных импульсов, модулирующих колебания механизма в широком диапазоне частот. Основу методологии вибродиагностики зарождающихся дефектов составляют методы амплитудной и фазовой демодуляции узкополосных вибросигналов, выделенных в определенных областях частот колебаний диагностируемого объекта, в частности, [15]:
- в области одной из собственных частот колебаний дефектного механизма;
- в области одной из вынужденных частот колебаний дефектного механизма;
- в зоне частоты установочного резонанса датчика вибрации;
- в области высоких частот, вплоть до сотен килогерц.
В качестве диагностических признаков используются различные характеристики огибающей, полученной в результате детектирования: спектральные, корреляционные, кепстральные. Основной принцип процедуры диагностирования - сигнатурный анализ.
В некоторых случаях, в частности при вибродиагностике сложных редукторов, весьма эффективным является кепстральный анализ, позволяющий обнаруживать периодические структуры в спектрах.
Основным преимуществом кепстра является возможность сжатия диагностической информации, содержащейся в спектре при дефектах механизма и распределенную по всему частотному диапазону в виде множества модуляционных компонент, до ограниченного числа составляющих кепстра (рахмоник). Другим преимуществом кепстрального анализа по сравнению со спектральным является инвариантность места установки датчика на корпусе диагностируемого механизма. Следует отметить, что кепстр целесообразно