Диагностика и прогноз времени эффективной работы роторного оборудования

• Автор: Курьянов, Василий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 204 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Анализ систем контроля и диагностики роторного оборудования.

1.1 Анализ методов диагностики и мониторинга роторного оборудования.

1.2 Анализ систем диагностирования промышленных энергоустановок

1.2.1 Анализ технических средств диагностики

1.3 Анализ методов определения эффективности работы оборудования

1.4 Выводы и постановка задач исследования.

2 Исследование моделей развития дефектов.

2.1 Экспериментальные исследования моделей развития дефектов.

2.2 Модели измерительной информации

2.3 Проверка адекватности моделей измерительной информации.
2.4 Выводы и обсуждение результатов
3 Разработка и исследование алгоритмов диагностики
3.1 Выбор моделей метрологических характеристик автоматизированного
рабочего места
3.2 Математическая модель ошибок прогноза энергоэффективности.
3.3 Оптимизация параметров настройки автоматизированного рабочего
места.
3.4 Алгоритм диагностики высокочастотного канала обработки информации.
3.5 Алгоритм диагностики среднечастотного канала обработки информации.
3.6 Алгоритм диагностики низкочастотного канала обработки информации.
3.7 Выводы и обсуждение результатов.
4 Исследование алгоритмов диагностики и прогноза эффективности
4.1 Алгоритм прогноза времени вывода оборудования на ремонт
4.2 Исследование алгоритма прогноза времени вывода оборудования на
4.3 Программный модуль имитации диагностических сигналов.
4.4 Программный модуль для количественной оценки потерь
4.5 Выводы и обсуждение результатов
Заключение.
Список литературы


Колебания являются следствием вышеперечисленных факторов взаимодействия между собой, в результате возникает вибрация в широком спектре частот (до десятков килогерц) с различными амплитудами. Взаимодействия элементов, их относительные перемещения порождают вибрации, которые существенно усиливаются при наличии дефектов. Эти силы - источник не только шума и вибрации, но и дефектов, которые изменяют свойства сил и, соответственно, характеристики вибрации. Можно сказать, что функциональная диагностика машин без смены режима их работы - это изучение динамических сил, а не собственно вибрации или шума. Последние просто содержат в себе информацию о динамических силах, но в процессе преобразования сил в вибрацию или шум часть информации теряется. Еще больше информации теряется при преобразовании сил и совершаемой ими работы в тепловую энергию. Именно поэтому из двух видов сигналов (температура и вибрация) в диагностике предпочтение следует отдать вибрации [9]. Динамические силы в машинах возбуждают вибрацию либо непосредственно, либо силы возбуждают шум, а шум - вибрацию корпуса. Вибрация, в зависимости от природы возбуждающих ее сил, может быть либо детерминированной (чаще периодической), либо случайной. Детерминированный сигнал вибрации (см. Хпик, среднеквадратичное значение Хскз или среднее значение Хср продетектированного сигнала), частотой {=1/Т и начальной фазой [3]. Рисунок 1. Характеристики гармонического сигнала Случайный сигнал (см. Рисунок 1. Периодическая вибрация может быть представлена в виде спектра. В нем может быть одна составляющая - гармонический сигнал (рисунок 1. Рисунок 1. Временные сигналы вибрации и их спектры Если сигнал представляет собой комбинацию (рисунок 1. Поскольку периодические составляющие отображают спектром, случайные тоже следует гак же отображать, но спектр - сплошной [3]. Спектр удобен тем, что он делит вибрацию на компоненты с разными свойствами, а достаточно часто и разной природы [6]. Типовой спектр (рисунок 1. Для диагностики машин и оборудования при выборе частотной области вибрации следует учитывать свойства вибрации разной частоты. Так, в области инфранизких частот вибрация может возбуждаться даже не самой контролируемой машиной, а, например, работающими рядом другими машинами и, в том числе, проходящим на сравнительно большом расстоянии транспортом [7]. Рисунок 1. Особенность вибрации на низких частотах состоит в том, что она слабо затухает в пространстве, а следовательно, в точку установки датчика доходит вибрация от всех узлов контролируемой машины, от сопряженных с ней других машин и от соседнего оборудования. Поэтому при анализе вибрации на низких частотах возникает проблема локализации дефектного узла и проблема помехоустойчивости. На этих частотах (в диапазоне частот до 3-5 гармоники частоты вращения) машина колеблется как единое целое, поэтому нужны большие силы и большие дефекты, чтобы раскачать всю машину[]. В спектре вибрации наблюдается большое количество гармонических составляющих разной частоты, но из-за многочисленных резонансов соотношения амплитуд этих составляющих сильно отличаются от соотношений величин возбуждающих их колебательных сил. Как следствие - искажения информации о дефектах -источниках этих колебательных сил и отсутствие повторяемости результатов при малейшем изменении частоты вращения машины. На высоких частотах вибрация приобретает волновой характер, в спектре мало линий, мало (на первый взгляд) информации, но для возбуждения вибрации достаточно даже малых сил []. По вибрации обнаруживаются практически все дефекты электрических машин, кроме дефектов электрической изоляции. Последние могут быть обнаружены лишь после того момента, когда через поврежденное место потечет ток. Жизненный цикл роторного оборудования можно представить в виде рисунка 1. Ті - Пуск оборудования; Т2 - Приработка; Тз - Бездефектная работа; Т4 - Зарождение дефекта; Т5 - Развитие дефекта; Тб - Зарождение второго дефекта и так далее до поломки или останова на ремонт. Исследуя виды дефектов роторного оборудования, получена классификация, представленная в таблице 1.