автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.07, диссертация на тему:Построение диагностических признаков дефектов ГПА и их идентификация по сигналам интегрального вибрационного отклика

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ВИБРАЦИОННОЙ

ДИАГНОСТИКИ ГПА.

1.1. Общие направления развития вибрационной диагностики.

1.2. Полуавтоматическая система оперативной вибродиагностики.

Выводы.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ ВИБРОАКТИВНХТИ УЗЛОВ ГПА

И АППРОКСИМАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЯДОВ.

2Д. Классическая постановка и решение задачи аппроксимации и прогнозирования

2.2. Практический метод обработки динамических рядов и решения задачи прогно-зирования

2.3. Результаты экспериментальных исследований

2.4. Оценка технического состояния узлов подшипников ГПА по параметра вибрации

2.5. Вероятностные характеристики нормативних состояний узлов ГПА.

Выводы.

ГЛАВА 3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ НОРМИРОВАНИЯ ВИБРАЦИИ ПО

СТАТИСТИКЕ ВИБРАЦИОННЫХ ОБСЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Оценка границы нормативной зоны состояния "исправное".

3.2. Оценка верхней границы нормативной зоны состояния"неисправное"(работоспособное)

Выводы.

ГЛАВА 4. МОДЕЛЬ ПОСТРОЕНИЯ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ

ДЕФЕКТ (Б УЗЛОВ ГПА И ИХ ИДЕНТИФИКАЦИЯ.

4Л. Основные методологические принципы

4.2. Характеристики статистических ансамблей значении величин виброактивности

4.3. Построение диагностических признаков дефектов узлов ГПА.

- 3

4.4. Разделение дефектов и их идентификация.

4.4Л.Методы разделения классов дефектов и априорная информация.

4.4.2. Практический расчет границ диапазонов значений некоторых диагностических признаков.

4.5. Общая структура алгоритма диагностики дефектов узлов ГПА. 15<с

4.6. Оценка технического состояния узлов

ГШ в процессе промышленной эксплуатации. . 1о<

Научно-технический прогресс в своем развитии прямо связан с возрастанием сложности используемых: технических средств. Эта сложность двоякого рода. С одной стороны, она определяется возрастанием объема необходимых работ для получения конечного продукта заданного качества. С другой - повышением экономичности и надежности управления средствами и технологическими процессами производства и, как следствие, к усложнению собственно процессов управления.

Целенаправленное и качественное управление сложными техническими системами, в условиях их многоальтернативного поведения как реакции на изменение внешней и внутренней среды, невозможно без количественной оценки состояния(в том числе технического) объекта управления в требуемый момент времени. Результаты оценки состояния используются как для выбора стратегии поведения в процессе управления производством в последующие моменты времени^так и для слежения за техническим "здоровьем" средств производства и управления. Последнее, совместно с требованием рациональности эксплуатации промышленного оборудования, является основной задачей технической диагностики,/52/, /57/, /59/, /60/.

Указанные особенности технического прогресса ставят специфические задачи требующие решения и в газовой промышленности. По состоянию на 1.01.90г в системе Газпрома эксплуатируется свыше 5500 ГШ различных типов, причем количество зарегистрированных отказов в процессе годовой эксплуатации на тот же отчетный момент составило более 10.000

В процессе цромышленной эксплуатации с увеличением длительности наработки происходит ухудшение технических характеристик узлов и деталей ГПА и его выходных параметров /10/,/45/,/52/,/53/

Неконтролрфуемые отказы основного оборудования приводят к осложнениям не только на уровне данной КС,но и на смежных объектах и в конечном счете к уменьшению производительности газопровода, значительным экономическим потерям в зависимых областях производства /40/, /41/, /53/, /66/.

Содержание находящегося в промышленной эксплуатации парка ГГЖ в исправном состоянии, требование рациональности и экономичности его использования ставят задачу обеспечения надежности основного оборудования КС, объективной оценки технического состояния узлов ГПА, выработки стратегии управления парком ГПА в части оптимизации затрат на его эксплуатацию и ремонтно-восстановитель-ные работы /71/.

Экспериментально установленный факт зависимости технического состояния ГПА от уровней вибрации, что справедливо и для других видов промышленного оборудования, определяет место и значимость методов вибрационной диагностики как одного из направлений в общей структуре проблем технической диагностики /4/, /22/, /28/.

В общем случае методы вибрационной диагностики позволяют:

- предупредить разрушение дорогостоящих и трудновосстановимых узлов ГПА ;

- улучшить планирование замен (реновации) отдельных узлов;

- сократить сроки, объемы и затраты на ремонт ГПА. с переходом на более совершенные формы технического обслуживания (эксплуатация по реальному техническому состоянию);

- разработать рекомендации по совершенствованию конструкции и улучшению качества узлов ГПА.

Разработка и внедрение методов вибрационной диагностики ГШ на КС Газпрома по целевому назначению и степени сложности предусматривает три основных уровня решения задачи контроля за техническим состоянием основного оборудования. Причем, каждый последующий уровень может включать в себя все предыдущие.

1. Оценка технического состояния по результатам сопоставления измеренных параметров вибрации с нормативно установленными, априорно характеризующими то или иное техническое состояние.

2. Определение технического состояния в зависимости от наличия (или отсутствия) обнаруженных дефектов и указания причин его изменения, если оно имело место.

3. Прогнозирование технического состояния.

В условиях отсутствия ограничений на трудоемкость и стоимость проведения соответствующих работ задачи первых двух уровней могут решаться ( и частично решаются) с использованием локальных средств вибрационной диагностики (ЛСВД). Задачи третьего уровня средствами ЛСВД не решаются принципиально. Здесь перспективным является внедрение систем автоматизированного технического диагностирования ГШ У37/ ,/39/ ,/69/ ,/73/

Применение в отрасли эффективных автоматизированных систем диагностики с использованием возможностей адаптивных методов распознавания дефектов, оценкой технического состояния узлов ГШ по параметрам вибрации и его прогнозирования позволит оптимизировать трудоемкость и затраты на техническое обслуживание парка ГШ, в т.ч. снизить уровень резервных мощностей, повысить степень амортизации основного оборудования за счет продления ресурса эксплуатации по реальному техническому состоянию /27/,/37/, /56/.

Использование в качестве носителя диагностической информации интегрального вибрационного сигнала диктуется разумным ком-промисом между широтой охвата парка ГШ оперативным диагностически! контролем, его глубиной и затратами па содержание и эксплуатацию диагностических систем.

Целью диссертационной работы является разработка универсальной методологии построения диагностических признаков дефектов ГШ и модели автоматизированной системы вибрационной диагностики ГШ типа ГТК-10-4, ГТН-6, ГТ-6-750, ГТ-750-6.включающей обучение классификации дефектов и их идентификацию, прогнозирование развития виброактивности и расчет остаточного ресурса эксплуатации, оценку технического состояния узлов ГШ на базе анализа интегрального вибрационного сигнала.

В число основных задач исследования вошли:

- анализ тенденции развития виброактивности узлов подшипников ГШ во времени;

- анализ тенденции развития дефектов узлов подшипников ГШ по параметрам вибрации ;

- разработка специализированной процедуры обработки динамических рядов виброактивности ;

- разработка процедуры прогнозирования развития виброактивности и расчета остаточного ресурса до произвольной нормативной уставки;

- выбор количественных оценок показателей технического состояния узлов подшипников ГШ;

- разработка общих принципов статистического нормирования виброактивности ;

- анализ связи дефектов узлов подшипников ГШ, выявленных в процессах ППР, с соответствующими уровнями виброактивности;

- разработка универсальной методологии построения диагностических признаков дефектов ГШ на базе предложенной теоретической модели универсальной классификации объектов гипотетической природы;

- анализ результатов классификации дефектов узлов ГШ методами теории статистических решений;

- разработка предложений по оценке технического состояния узлов подшипников ГПА по параметрам виброактивности.

Постановка и комплексное решение исследовательских задач позволили получить следующие результаты:

- исследован характер изменения виброактивности узлов подшипников ГШ в зависимости от длительности эксплуатации, в т.ч. с привязкой к конкретному дефекту;

- разработаны специализированные процедуры обработки динамических рядов виброактивности, прогнозирования развития виброактивности и расчета остаточного ресурса эксплуатации до произвольной нормативной уставки по параметрам вибрации;

- предложены количественные оценки износа узлов подшипников ГПА, в т.ч. вероятностные;

- определены общие принципы статистического нормирования виброактивности по статистике виброобследований;

- впервые разработана универсальная методология построения диагностических признаков дефектов узлов подшипников ГШ на базе методов общей теории распознавания образов;

- предложена функциональная оценка технического состояния узлов подшипников ГПА. по параметрам износа и остаточного ресурса;

- создана модель автоматизированной системы вибрационной диагностики ГПА. типа ГТК-10-4, ГТ-6-750, ГТН-6,ГТ-750-6,с использованием в качестве носителя диагностической информации интегрального вибрационного сигнала.

В условиях разнообразия типов ГПА, отсутствия стационарных датчиков измерения вибрации, использования несложной измерительной аппаратуры решен ряд задач ВД определяемый потребностями газотранспортных объединений. Конечным результатом, определяющим ценность работы, является создание методической базы, инструменгария для развития методов, диагностических моделей и практических систем диагностики нового поколения.

Адекватность оценки технического состояния узлов ГШ по параметрам вибрации соответствующим количественным значением тех или иных функций виброактивности определяет практическую возможность перехода на организацию эксплуатации основного оборудования КС по его реальному техническому состоянию.

Годовой экономический эффект от внедрения результатов работы по состоянию на I.0I.9I составляет 97652 руб. при долевом участии автора 54685

5. Основные результаты пнедрешт.

Обеспечивается приоритетность очередности работ при проведении технического' обел.у латания, продление рееу \)са эксплуатации за счет уменьшения плановых объемов ремонтных работ и сокращения вибродиагноетических работ в неавго-матизиро ванном варианте». Цозвоняет экономить '.затраты на ремонтно-техпическое обслуживание и эксплуатацию ГШ в среднем на 4 4 9 1

Начальник 'отдела ^^JCZo Л-А.Попои

И.2.ГуСанок 1991г.

ПЛАН внедрения результатов диссертационной работы Толстова А.Г. в ПГСевергазпром"

Еаимено ванишШШРг приятий/ изооретения^ШШйид Ш9 заявки !Ец.!0бъем изм!внедрения до !1990г. !/'вкл./ г Годы внедрения ! /ежегодно/ Юрганиз.! Орган. Юргани-! ответст.!участ.!зация-за внед-!во внеДразраг- рение !рении !Сотчик ? 1 • • ! 1 • • ¡Завод- !Ориентировочная изгото-!экономическая витель !эффективность, !тыс.руб/год !на ед. изм. ! /всего/ 1991 \ 1992

1 2 ! 3 4 ! 5 6 ! 7 ! 8 9 ! 10

1. Договою Ш4-01г-88 от 19ДЩ88 Виородиагностичес-кое оОеасяшвавйе основного оборд^дования КС ПО'^квергазпром" ГПА Ю(¥ Раздел: Разраб отка и внедрение методического и программного обеспечения вибрационного диагностирования ГШ П0"Север Газпром"

ПГСе- ИЩ ВД вергаз- "Орг- "Оргтех-промг" п тех-диаг-ности-ка" диагностика"

23.11.89 Разработка и внедрение алгорит 100$ ма прогнозирования вибросостояния ГПА в составе оперативной. вибродиагностики КС ПО'ЧЗевергаз-пром"

3.Договор ВД-04-91 от

20.12.90 Диагностирование ГШ с оцен—на одной 30 кой остаточного ре- КС сурса и степени развития дефекта с использованием возмож ноет ей ооучавдихся систем.

Начальник отдела И

Диссертант ff

1G47

Л.А.Попов А.Г.Толстов