Методы и интеллектуальные устройства контроля вибрации для систем защиты и управления турбоагрегатами

Плотников, Дмитрий Александрович

Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Методы и интеллектуальные устройства контроля вибрации для систем защиты и управления турбоагрегатами

кандидата технических наук: Плотников, Дмитрий Александрович
город: Новочеркасск
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.13.05

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Методы и интеллектуальные устройства контроля вибрации для систем защиты и управления турбоагрегатами»

Автореферат диссертации по теме "Методы и интеллектуальные устройства контроля вибрации для систем защиты и управления турбоагрегатами"

На правах рукописи

Плотников Дмитрий Александрович

МЕТОДЫ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ ДЛЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОАГРЕГАТАМИ

Специальность: 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

4848998

2 ИЮН 2011

Новочеркасск 2011

4848998

Работа выполнена на кафедре «Автоматика и телемеханика» ГОУ ВПО «Южно - Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Лачин Вячеслав Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Панич Анатолий Евгеньевич

доктор технических наук, профессор Прокопенко Николай Николаевич

Ведущая организация:

ОАО «НИИ физических измерений», (г. Пенза)

Защита состоится «17» июня 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.304.02 при ГОУ ВПО «Южно - Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)» по адресу: 346428, г. Новочеркасск Ростовской обл., ул. Просвещения, 132, ауд. 107 главного корпуса.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУ ВПО «Южно - Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)». С текстом автореферата можно ознакомиться на сайте ЮРГТУ(НПИ) www.npi-tu.ru.

Автореферат разослан «У]> » мая 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета: Н///СЬ^-,

кандидат технических наук, профессор СУ' / А.Н. Иванченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. По данным Федеральной службы госстатистики в 2010 году в России было произведено 1037 млрд кВт-ч электроэнергии. По этому показателю Российская Федерация занимает третье место в мире, уступая лишь США и Китаю. Значительный объём производства и потребления электроэнергии предъявляет повышенные требования к технико-экономической эффективности функционирования энерговырабатывающих предприятий. В условиях старения основного оборудования отечественных электростанций актуальной становится проблема продления индивидуального ресурса имеющихся турбоагрегатов (ТА) и предотвращения аварийных выходов оборудования из строя. При решении этой проблемы особое внимание следует уделять диагностике дефектов, способных привести к авариям с катастрофическими последствиями.

Необходимость продления ресурса и предотвращения аварийных выходов оборудования из строя повышает требования к методам и средствам технической диагностики ТА. В целях продления срока службы, повышения надёжности и экономичности установленного оборудования необходима разработка технических средств, позволяющих диагностировать дефекты на раннем этапе их развития.

Возникновение и развитие дефектов в различных частях роторной машины в большинстве случаев сопровождается изменением параметров вибрации её элементов. Поэтому одной из наиболее универсальных и совершенных методик диагностики роторных машин, к которым относятся ТА, является вибродиагностика, т.е. выявление дефектов на основе анализа характеристик вибрации элементов машины. В ряде случаев вибрация является не только индикатором, но и причиной развития дефектов. Более того, в некоторых ситуациях вибрация нарастает лавинообразно и требует экстренной остановки ТА для предотвращения его разрушения. Подтверждением сказанному являются выводы комиссии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору о причинах аварии, происшедшей 17.08.09 на Саяно-Шушенской ГЭС. В «Акте технического расследования причин аварии», принятом этой комиссией, сказано, что «одним из факторов, способствующих развитию дефекта в шпильках крепления крышки турбины на ГА-2, является значительное количество переходных режимов работы ... с повышенными динамическими характеристиками (вибрациями)...». В качестве рекомендаций по предотвращению подобных ситуаций комиссия предлагает «оснастить гидроагрегаты штатными системами постоянного контроля вибрации» и «обеспечить учет данных вибрационного и теплового контроля гидроагрегатов ... с реализацией функции предупредительной и аварийной сигнализации, автоматического останова гидроагрегатов».

Из сказанного следует, что разработка и внедрение на электростанциях России высоконадёжных средств вибромониторинга и вибродиагностики позволит предотвратить аварии с катастрофическими последствиями, продлить срок службы ТА и сократить сроки ремонта за счёт обнаружения дефектов на самых ранних стадиях их возникновения, а также снизить затраты на обслуживание оборудования благодаря прогнозированию изменений его технического состояния.

Задача измерения параметров вибрации ТА тепловых электрических станций осложняется повышенными требованиями к диапазону рабочих температур первичных преобразователей (датчиков). Снижение дополнительной температурной погрешности измерений в этом случае позволит адекватно оценить вибрационное со-

стояние ТА.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена:

- необходимостью использования на электростанциях РФ высоконадёжных отказоустойчивых систем вибромониторинга (СВМ) с целью повышения безопасности и экономической эффективности эксплуатации ТА;

-необходимостью обеспечения точности измерений параметров вибрации в широком диапазоне рабочих температур;

-отсутствием эффективных способов контроля работоспособности и компенсации температурной нестабильности пьезоэлектрических акселерометров (ПА), пригодных для использования в СВМ, в рабочем режиме объекта эксплуатации;

-наличием на многих электростанциях России оборудования виброконтроля, не обеспечивающего требуемых показателей отказоустойчивости и, как следствие, необходимостью разработки экономически эффективных способов его модернизации.

Исследования выполнялись в соответствии с «Перечнем критических технологий Российской Федерации», утверждённым Президентом РФ 21.05.06 №Пр-842 (раздел «Технологии обработки, хранения, передачи и защиты информации»), по научному направлению ЮРГТУ(НПИ) «Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления», утверждённому советом университета 25.01.03.

Целью диссертационной работы является снижение погрешности измерений в рабочем диапазоне температур и обеспечение повышенной отказоустойчивости средств контроля вибрационного состояния ТА путём создания методов и интеллектуальных устройств виброконтроля для систем защиты и управления ТА, в том числе интеллектуальных датчиков.

Для достижения поставленной цели в диссертации решены задачи по разработке:

- метода логической диагностики измерительных каналов СВМ;

-метода вычисления логических функций, обеспечивающего существенную экономию памяти микропроцессорной системы;

-метода определения работоспособности ПА на работающем оборудовании;

- метода определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании;

- интеллектуального датчика (ИД) вибрации опор ТА, обладающего повышенной температурной стабильностью за счёт коррекции температурной зависимости коэффициента преобразования ПА, реализующего также функции диагностики ПА в рабочем режиме объекта эксплуатации;

- структуры и принципов функционирования цифровой СВМ, обладающей повышенной отказоустойчивостью за счёт реализации функций самодиагностики и взаимной диагностики блоков;

- методики экспериментальных исследований и экспериментальной установки для проверки предложенных методов, моделей и устройств.

Методы исследования и достоверность результатов. Методология диссертационного исследования основана на сочетании теоретического анализа, математического компьютерного моделирования и физического эксперимента. При анализе использовались методы теории дифференциального исчисления, математического анализа, теории вероятностей, дискретной математики, метрологии. В процессе разработки компьютерных моделей и программного обеспечения устройств применялась

теория алгоритмов и программ.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в диссертации, подтверждается корректным применением методов теории математического анализа, теории алгоритмов и программ, метрологии; корректным применением математического аппарата при выводе аналитических выражений, подтверждением теоретических положений результатами физических экспериментов, а также многолетним опытом практического использования результатов диссертационной работы на электростанциях России.

На защиту выносятся:

1. Метод логической диагностики измерительных каналов СВМ, позволяющий идентифицировать аномальные состояния системы путём использования выявленной в ходе исследований взаимосвязи текущих значений параметров вибрации, измеренных в различных точках ТА.

2. Метод вычисления логических функций, позволяющий при реализации блоков диагностики, защиты и сигнализации получить существенную экономию памяти микропроцессорной системы для определённого класса функций, широко используемых при описании логики срабатывания защиты и сигнализации ТА, у которых на результат независимо друг от друга влияют относительно небольшие группы входных переменных. В ряде случаев указанный метод обеспечивает также уменьшение времени получения результата.

3. Метод определения работоспособности ПА, позволяющий путём возбуждения резонансных колебаний чувствительного элемента, измерения частоты этих колебаний и сравнения полученного значения с номинальным сделать заключение о работоспособности ПА без его демонтажа с объекта эксплуатации и без вывода объекта эксплуатации из рабочего режима.

4. Метод определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании, позволяющий путём формирования тестового воздействия на чувствительный элемент и сопоставления параметров свободной составляющей переходного процесса, полученных в процессе калибровки и эксплуатации ПА, измерить текущее значение коэффициента преобразования ПА в рабочем режиме объекта эксплуатации.

5. Компьютерные модели функциональных блоков диагностики и измерения коэффициента преобразования ПА, обеспечивающие определение метрологических характеристик новых методов контроля работоспособности и определения коэффициента преобразования ПА.

6. Устройство и принцип действия ИД вибрации опор ТА, реализующего функции диагностики ПА и обладающего повышенной температурной стабильностью за счёт коррекции температурной зависимости коэффициента передачи измерительного канала путём измерения и учёта текущего значения коэффициента преобразования ПА.

7. Устройства, алгоритмы и комплексы программ, обеспечивающие реализацию разработанных методов.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Разработан метод логической диагностики, отличающийся использованием информации о достижении пороговых уровней вибрации и об изменениях вибрации для формирования признаков отказа отдельных измерительных каналов СВМ и их групп.

2. Разработан метод вычисления логических функций, отличающийся исполь-

зованием группировки переменных и предварительного исключения неиспользуемых групп из вектора входных воздействий в процессе вычисления.

3. Впервые предложен метод определения работоспособности ПА, отличающийся тем, что использует исключение принуждённой составляющей переходного процесса, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации, а разработанное на основе этого метода устройство защищено патентом РФ на полезную модель № 99182.

4. Впервые предложен метод определения коэффициента преобразования ПА, отличающийся тем, что использует для определения коэффициента преобразования параметры экспоненциальной огибающей переходного процесса, вызванного воздействием тестового импульса, при этом выполняется исключение принуждённой составляющей, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации, а разработанное на основе этого метода устройство защищено патентом РФ на полезную модель № 99158.

5. Предложены принципы построения интеллектуальных устройств (датчиков) отличающиеся использованием разработанных методов для реализации функций самодиагностики и повышения точности измерений параметров вибрации.

6. Отличительной особенностью разработанных компьютерных моделей и алгоритмов функционирования элементов СВМ является универсальность, обеспечивающая возможность их использования как в процессе компьютерного моделирования, так и в готовых устройствах.

Практическая ценность работы заключается в использовании разработанных методов, алгоритмов и устройств на этапах разработки и реализации современных СВМ ТА, а также для модернизации существующих СВМ, эксплуатируемых на электростанциях России. Указанные методы, алгоритмы и устройства позволяют существенно улучшить показатели отказоустойчивости и точности как новых, так и существующих СВМ, и, как следствие, повысить безопасность и экономическую эффективность эксплуатации ТА.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы использованы в ООО «Камелот» при разработке новой цифровой СВМ, находящейся в стадии тестирования опытного образца, а также блоков диагностики, сигнализации и защиты «Скачок-2», «БЛСТЗ», регистратора срабатываний реле защит «Пульсар-2», прибора для проверки блока логики «ППБЛ». Перечисленные устройства внедрены и используются как в составе систем защиты и управления ТА, так и автономно, более чем на 10 электростанциях России (всего более чем на 100 ТА). Разработанные компьютерные модели и научные результаты работы внедрены в учебный процесс ЮРГТУ(НПИ).

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления» (г. Новочеркасск, 2000); научно-технической конференции студентов и аспирантов ЮРГТУ(НПИ) (г. Новочеркасск, 2003); международных научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (г. Новочеркасск, 2000, 2010), «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г.Новочеркасск, 2001,2002), «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения» (г.Новочеркасск, 2003, 2005, 2006, 2010), а также на технических совещаниях в АО «Невинномысская ГРЭС». Получено 4 документа о внедрении результатов работы в промышленную и опытную эксплуатацию, 5 актов выполненных работ.

Публикации по теме диссертации. По результатам исследований опубликовано 25 печатных работ, в том числе 16 научных публикаций (из них 4 - в журналах, рекомендованных ВАК), получено 2 патента РФ и 7 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложений. Она содержит 255 страниц основного текста, 79 рисунков, 22 таблицы, список литературы из 101 наименования и 7 приложений на 33 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, даны сведения о структуре работы, апробации и реализации научных результатов.

В первой главе «Обзор и анализ существующих методов и средств контроля вибрационного состояния турбоагрегатов» произведён анализ ТА как объекта вибромониторинга, показавший, что ТА является сложной электромеханической системой со многими степенями свободы, вибрация элементов которой позволяет делать выводы о текущем состоянии отдельных узлов агрегата, о наличии и развитии различных дефектов. Анализ причин повышенной вибрации элементов ТА показал, что многие из них способны привести к аномальному износу и даже к разрушению ТА, что вызывает необходимость применения стационарных СВМ для своевременного выявления подобных ситуаций. На основе анализа причин вибрации ТА и нормативных документов сформулированы основные требования к СВМ, а именно: перечень измеряемых и контролируемых величин, пределы их изменения и требуемая точность измерения, типы и места установки датчиков, пороговые уровни включения сигнализации, дополнительные параметры, подлежащие контролю. Приведена обобщённая структурная схема СВМ (рис. 1), рассмотрены функциональные схемы измерительных каналов, предложена классификация СВМ по признаку объединения измерительных каналов, проанализированы достоинства и недостатки различных типов СВМ. Показано, что структура с группировкой каналов измерения по функционально-позиционному признаку обладает рядом преимуществ по сравнению с другими структурами - высокой надёжностью, приемлемой отказоустойчивостью и малым временем восстановления после отказа; при этом её недостатки не являются

Турбоагрегат

Датчики вибрации опор ротора Датчики относительной вибрации ротора Датчики расширений, осевого смещения ротора, наклона Датчики дополнительных параметров

Подсистема измерения и предварительной обработки данных

Подсистема вибродмагмостики

Сл экслл гжбы ^атации

Подсистема сигнализации

Подсистема защиты

Система вибромониторинга

Дежурный

Система

управления ТА -1

Рис. 1. Обобщённая структурная схема системы вибромониторинга

существенными.

Показано, что при проектировании СВМ перед разработчиками возникают следующие,задачи:

- обеспечение выполнения основных функций СВМ в соответствии с требованиями нормативных документов;

-обеспечение работоспособности СВМ и требуемой точности измерений во всём рабочем диапазоне параметров окружающей среды (температура, влажность, электромагнитное излучение);

- обеспечение надёжности и, в частности, отказоустойчивости СВМ.

На основе анализа документации производителей и экспериментальных данных показано, что при использовании широко распространённых датчиков вибрации задача обеспечения необходимой точности измерений во всём рабочем диапазоне температур трудновыполнима из-за существенной зависимости коэффициента преобразования датчиков от температуры. Приведены полученные автором результаты исследования температурной зависимости коэффициента преобразования ПА типа АПЭ-1, АПЭ-2, показавшие значительные (более 30 %) изменения этого коэффициента при повышении температуры в пределах рабочего диапазона. Обоснована необходимость разработки методов снижения дополнительной температурной погрешности каналов измерения вибрации.

Обоснована важность функции самодиагностики СВМ, как одной из определяющих показатели надёжности. Рассмотрены известные методы контроля работоспособности элементов СВМ, показаны их недостатки и ограничения. Обоснована актуальность задачи контроля работоспособности ПА без его демонтажа с объекта эксплуатации и без вывода этого объекта из рабочего режима.

Рассмотрены типовые структуры СВМ, показано, что на их отказоустойчивость существенно влияет наличие блоков, формирующих выходные сигналы на основе данных, поступающих с множества различных каналов измерения. Обоснована актуальность задачи уменьшения числа таких блоков и их функциональной нагрузки.

Сформулированы задачи исследований, решение которых позволит улучшить технико-экономические показатели как существующих, так и разрабатываемых СВМ.

Во второй главе «Разработка методов повышения отказоустойчивости систем вибромониторинга и их теоретический анализ» разработана программно-логическая модель ТА, обеспечивающая идентификацию его основных вибрационных состояний. Для этого в соответствии с действующими нормативными документами введены обозначения вибрационных состояний ТА «Вибрация в норме» 57°, «Вибрация выше нормы» 57"', «Вибрация недопустимо высока» ЗТ2 и «Аварийный уровень вибрации» 573. Для идентификации этих состояний введены логические переменные Ьц, истинное значение которых соответствует превышению к-го порогового уровня среднеквадратичного значения (СКЗ) виброскорости для у'-й ортогональной составляющей вибрации 1-й опоры (/'б{1...Л^,_/'е{1...3}, Ае{1...3}, где N - число контролируемых опор ТА). В случае строгого следования требованиям нормативных документов состояния 57°...5Г определяются выражениями (знаком «V» обозначена операция дизъюнкции):

5Г = УУ4,, Б1* = УУЦ.. (1)

(•I М 1 м

Показано, что применение этих выражений на практике затруднено из-за дос-

таточно высокой вероятности некорректного определения значений переменных Ь техническими средствами СВМ. Для снижения вероятности ложного срабатывания защиты ТА предложено определять аварийное состояние Б73 с использованием подтверждающих событий в нескольких точках контроля вибрации:

N Л'-1 ( 3

■с

,(2)

где С- номер подтверждающего уровня СКЗ виброскорости; Се {1,2}.

Подтверждающими названы события, сопутствующие превышению А-го порогового уровня вибрации в некоторой точке контроля и заключающиеся в превышении (&-1)-го или (к-2)-то уровня в одной или нескольких соседних точках. Целесообразность использования таких событий подтверждается методическими рекомендациями РАО «ЕЭС» и результатами анализа протоколов регистрации вибрационного состояния ТА, выполненной автором в течение нескольких лет на восемнадцати ТА с использованием разработанной им системы регистрации событий «Пульсар», на которую получено три свидетельства Роспатента о регистрации программы для ЭВМ.

Получено выражение, связывающее вероятность ошибки при идентификации состояния 573 без использования подтверждающих событий (по формуле (1)) Рл и вероятность ошибки в аналогичной ситуации с использованием подтверждающих событий (по формуле (2)) /у.

В Ш2 л

Таким образом, например, при числе контролируемых опор N=8 вероятность ложного срабатывания защиты по вибрации благодаря использованию выражения (2) уменьшится минимум в 3.7 раза.

Показано, что предложенная модель может быть использована для выявления аномальных с точки зрения функционирования СВМ сочетаний значений вибрационных параметров. Из логики работы СВМ следует:

\/к е {2,3}, V/ е {1...ЛГ},У/ е {1,2,3}(/.{/ -> 1}~)) . (3)

Нарушение правила (3) свидетельствует о неисправности измерительного канала СВМ. Отсюда получена функция, определяющая значение признака отказа ЕСц измерительного каналау'-й составляющей /-й опоры:

+ (4)

Отсутствие подтверждающего события при наличии основного, как правило, также является признаком неисправности СВМ. Признак отсутствия подтверждения высокого уровня вибрации для /-й опоры ТА может быть получен по формуле:

£5/ -+ад+Ад)]Л [

VIе •

у-1

У/5

Д.

(5)

Предложен метод логической диагностики СВМ, заключающийся в постоянном контроле текущих значений переменных и оценке с помощью выражений (4), (5) допустимости комбинации их значений с точки зрения правильности функционирования СВМ. Признаки неисправностей ЕСц и ЕБ„ формируемые этими выражениями, используются для информирования обслуживающего персонала о необходимости выполнения диагностических и ремонтных работ.

Предложена модификация метода логической диагностики, использующая в качестве основного и подтверждающих признаков сравнительно небольшие (1.. .1.5 мм/с) изменения СКЗ виброскорости и позволяющая диагностировать отказ СВМ не только при повышенном, но и при нормальном уровне вибрации. Аналогично переменным L,f определены переменные Jjf (те {1,2}), характеризующие наличие или отсутствие изменения (скачка) СКЗ виброскорости на определённую величину. Признак отсутствия подтверждения скачка вибрации £/,■ для /-й опоры, свидетельствующий об отказе СВМ, определяется выражением:

EJ, = г + J). 3) + Jl{Jl + + JI{J'o + -4)] /

Vf +WJ1

(6)

Описанный метод логической диагностики реализован в разработанном автором регистраторе изменений виброскорости «Скачок», на который получено два свидетельства Роспатента о регистрации программы для ЭВМ.

Предложена структура и принципы функционирования СВМ, обеспечивающей реализацию разработанного метода логической диагностики путём использования блока логической диагностики. Сформулированы основные требования к такому блоку, показано, что его основной задачей является вычисление логических функций (4) - (6) с большим (несколько десятков) числом входных переменных ¿¡/ и Уу". Отмечена характерная особенность указанных функций, заключающая в том, что результат их вычисления независимо друг от друга определяют относительно небольшие группы входных переменных.

Проанализированы широко распространённые методы программного вычисления логических функций, показано, что их использование при разработке блока логической диагностики с учётом числа входных переменных предъявляет либо нереализуемые, либо повышенные требования к объёму памяти микропроцессорной системы.

С целью эффективного использования метода логической диагностики разработан метод вычисления логических функций, пригодный для программной реализации и обеспечивающий существенную экономию памяти микропроцессорной системы, а в некоторых случаях и повышенное быстродействие по сравнению с известными методами за счёт разбиения совокупности входных переменных на группы, члены которых совместно влияют на результат, с последующим исключением неиспользуемых групп в процессе вычислений. Получено выражение для оценки коэффициента экономии памяти Л^по сравнению с традиционным методом масок:

где Мк - число конъюнкций в ДНФ функции; б - число групп переменных; п - число переменных; Л',- - число конъюнкций, содержащих переменные из / различных групп. На примере функции формирования сигнала «Аварийный останов ТА» показано, что использование разработанного метода вычисления логических функций снизило требования к объёму памяти микропроцессорной системы в 3.7 раза и уменьшило время получения результата на 12... 17 % по сравнению с традиционным методом масок.

В третьей главе «Разработка интеллектуальных датчиков вибрации, их теоретический анализ и экспериментальное исследование» рассмотрены основные функции, выполняемые ИД, проанализирована функциональная схема ИД, показаны преимущества ИД по сравнению с обычными датчиками при их использовании в со-

ставе СВМ. Рассмотрен минимальный набор функций, который необходимо реализовать в ИД, предназначенном для использования в СВМ.

Разработан алгоритм работы ИД, использующего метод компенсации температурной зависимости коэффициента преобразования ПА с непосредственным измерением температуры. Показано, что ИД такого типа не обеспечивают приемлемую точность измерений (1...2 %) без выполнения периодической индивидуальной калибровки ПА. Недостатки этих ИД, а именно неполная компенсация температурной зависимости коэффициента преобразования ПА, высокая трудоёмкость калибровки, необходимость установки датчика температуры в промышленно выпускаемые ПА, в ряде случаев ограничивают область применения таких ИД.

Разработан метод определения работоспособности ПА без вывода объекта эксплуатации из рабочего режима, реализованный в защищённом патентом РФ устройстве, основанный на возбуждении свободных механических колебаний чувствительного элемента ПА (рис. 2а, интервал ТРЕГ) импульсом напряжения и (рис. 2а, интервал Гимп), последующем измерении частоты установочного резонанса ПА и сравнении её измеренного значения с номинальным, позволяющий оценить работоспособность ПА без его демонтажа с объекта эксплуатации и без вывода этого объекта из рабочего режима. Особенностью метода является выделение свободной составляющей переходного процесса (рис. 26, интервал Т2) из суммарного сигнала, содержащего также принуждённую составляющую, соответствующую вибрации объекта эксплуатации (рис. 2а).

Предложено два метода исключения принуждённой составляющей: метод вычитания и метод фильтрации. Метод вычитания заключается в запоминании усреднённой за несколько периодов формы принуждённой составляющей и последующем вычитании её из суммарного сигнала. Получена зависимость уровня шума в выделенной свободной составляющей от количества усредняемых периодов принуждённой составляющей. Показано, что для метода вычитания характерны невысокие требования к вычислительным ресурсам контроллера и хорошее подавление принуждённой составляющей (-260... -290 дБ) независимо от её частоты. Однако метод эффективен лишь в случае явно выраженного периодического характера этой составляющей. Метод фильтрации состоит в применении к суммарному сигналу программно реализованного полосового цифрового фильтра, выделяющего лишь колебания с частотой установочного резонанса. Метод является более универсальным, хорошо работает при повышенном уровне шума во входном сигнале, менее чувствителен к импульсным помехам. Однако необходимый порядок фильтра возрастает по мере повышения тре-

Рис. 2. Этапы обработки сигнала с целью измерения частоты установочного резонанса ПА

бований к степени подавления принуждённой составляющей и приближения её частоты к частоте установочного резонанса, что было подтверждено результатами разработки различных вариантов фильтров в пакете «Filter Design and Analysis Tool» программного комплекса MatLab. Это повышает вычислительную нагрузку на контроллер ИД, поэтому метод фильтрации целесообразно использовать в ИД, выполненных на основе специализированных цифровых сигнальных процессоров.

Показано, что для метода определения работоспособности ПА характерна высокая скорость диагностики (100...200 мс). Отмечено, что в сочетании с упомянутым ранее методом компенсации температурной зависимости коэффициента преобразования ПА с непосредственным измерением температуры разработанный метод позволяет получить сравнительно недорогой ИД, обладающий приемлемыми во многих случаях характеристиками.

Путём усовершенствования метода определения работоспособности ПА разработан метод определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании, реализованный в защищённом патентом РФ устройстве, основанный на измерении параметров затухающих свободных колебаний чувствительного элемента ПА и позволяющий определить текущее значение коэффициента преобразования без демонтажа ПА с объекта эксплуатации и без вывода этого объекта из рабочего режима. Метод основан на заключении автора о том, что амплитуда свободной составляющей переходного процесса Q связана с текущим значением коэффициента преобразования Kq соотношением

Kq=C,4Q, (7)

где СА - m^]hSi3/(UA) - константа, определяемая механическими характеристиками чувствительного элемента (ЧЭ) ПА и значением тестового напряжения U; т - масса груза ЧЭ; - жёсткость пьезоматериала ЧЭ в рабочем направлении; А - площадь основания пьезоэлемента ЧЭ; h - высота пьезоэлемента ЧЭ.

С целью реализации метода при выполнении пусконаладочных работ традиционными средствами (например, при помощи вибростенда) определяют образцовое значение коэффициента преобразования ПА Kqo. После монтажа ПА на объект возбуждают ПА тестовым импульсом и измеряют амплитуду свободной составляющей переходного процесса Q0, связанную с величиной образцового коэффициента преобразования ATqo соотношением (7). Из этого соотношения получают значение константы

Сл.

В процессе эксплуатации ПА описанную последовательность действий по возбуждению ПА тестовым импульсом и измерению Q периодически повторяют, используя неизменное значение напряжения U. Полученное значение Q, при этом в соответствии с (7) будет связано с текущим значением коэффициента преобразования KQX соотношением:

Ke,=C,VQ. (8)

Таким образом, получив на подготовительном этапе значение константы Сл, неизменное для данного экземпляра ПА, и вычисляя при помощи соотношения (8) текущее значение коэффициента преобразования, можно повысить точность измерений параметров вибрации путём компенсации зависимости коэффициента преобразования ПА от температуры и других факторов.

Отмечено, что непосредственное измерение амплитудного значения Q затруд-

нено рядом факторов, в связи с чем предложено определять его из соотношения, с достаточной точностью описывающего свободную составляющую переходного процесса:

<?(() = <2е ; 00&{Ы1), (9)

где / - время; т - постоянная времени затухания переходного процесса; со- круговая частота свободных колебаний чувствительного элемента.

Для получения величины Ц следует зарегистрировать переходный процесс (9) и определить параметры его экспоненциальной огибающей - и т. Целесообразно также определить значение круговой частоты установочного резонанса со. Параметры т и со могут быть использованы для выявления аномальных состояний ПА. Для этого текущие значения Ть и соь полученные в процессе эксплуатации ПА, сравниваются с образцовыми т0, и о>о, определёнными на подготовительном этапе. При выявлении отклонения более чем на заданную величину диагностируется отказ. Таким образом, разработанный метод сочетает в себе возможности компенсации зависимости коэффициента преобразования ПА от различных факторов и возможности диагностики

(Г».«,)

Тот? 1 7йзм

Рис. 3. Этапы обработки сигнала с целью определения коэффициента преобразования ПА

ПА, решая тем самым две основные задачи, возникающие при разработке измерительных каналов СВМ.

Параметры экспоненциальной огибающей переходного процесса Q и т определяются методом наименьших квадратов с использованием множества точек {(Th М,)}, соответствующих локальным экстремумам функции переходного процесса (9), как показано на рис. 3.

Разработаны и проанализированы при помощи программного комплекса Mat-Lab компьютерные модели функциональных модулей ИД, обеспечивающих реализацию методов определения работоспособности ПА и определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании. Получено выражение для оценки методической погрешности определения текущего значения коэффициента преобразования ПА:

1 +

1/м1

i+vWo)!

-1

•100%.

(10)

Разработана методика проведения экспериментальных исследований предложенных методов и компьютерных моделей с целью подтверждения их работоспособности и определения показателей точности. Сформулированы требования к экспериментальной установке и разработана её функциональная схема. Получены результаты экспериментальных исследований для нескольких образцов серийно выпускаемых ПА; при этом использование цифрового запоминающего многоканального осциллографа Tektronix TDS3034 совместно с программным комплексом National Instruments Lab VIEW SignalExpress обеспечило необходимый уровень автоматизации исследова-

ний и позволило получить требуемое количество данных. На основе анализа полученных результатов экспериментальных исследований подтверждена работоспособность разработанных методов определения работоспособности ПА и определения коэффициента преобразования ПА, а также компьютерных моделей, реализующих эти методы. Показано, что использование в ИД вибрации опор метода определения коэффициента преобразования ПА позволяет понизить дополнительную температурную погрешность измерительного канала с +33 до ±1.5 %, при этом значение методической погрешности (10) для исследуемых ПА пренебрежимо мало - не более ±0.005 %.

В четвёртой главе «Программно-аппаратная реализация элементов и устройств систем вибромониторинга» проанализированы способы реализации метода логической диагностики, разработанного в главе 2. С использованием пакета программ Altera QuartusII разработаны функциональные схемы и защищенное свидетельствами Роспатента о регистрации программы для ЭВМ программное обеспечение блоков логической диагностики измерительных каналов СВМ (рис. 4). Разработанные блоки выпускаются НПП «Эпексирон», г.Ростов-на-Дону, и внедрены в промышленную эксплуатацию более чем на 10 электростанциях РФ (всего более 100 ТА). Их применение позволило повысить достоверность срабатывания защиты ТА по вибрации и дополнить существующие СВМ функциями самодиагностики. Разработана функциональная схема, алгоритмы работы, аппаратные средства и программное обеспечение системы, обеспечивающей плановую периодическую проверку работоспособности блоков логической диагностики в условиях потребителя.

Обоснована целесообразность использования цифровых методов обработки информации и ИД при проектировании СВМ. Разработана структура и принципы функционирования цифровой СВМ, обеспечивающие высокую ремонтопригодность системы и возможность эффективной реализации функций самодиагностики. Разработаны аппаратные средства и защищенное свидетельствами о государственной регистрации программ для ЭВМ программное обеспечение блоков указанной СВМ.

Разработаны функциональные схемы аппаратных средств ИД вибрации опор ТА, использующие различные методы компенсации температурной зависимости коэффициента преобразования ПА и диагностики ПА, проанализированы достоинства и недостатки предложенных схем. Показано, что использование разработанного в главе 3 метода определения коэффициента преобразования ПА позволяет повысить надёжность ИД вибрации за счёт упрощения его аппаратной реализации. Функциональная схема такого ИД приведена на рис. 5, внешний вид опытного образца, изготовленного ООО «Камелот» - на рис. 6. Использование в нём разработанных методов диагностики и определения коэффициента преобразования ПА позволило снизить дополнительную температурную погрешность измерений до ±1.5 % в диапазоне температур 0...150 °С, а также обеспечить выявление неисправностей ПА.

КС - комбинационная схема; МЭ • мажоритарный элемент; МПК -микропроцессорный контроллер; БСЛ - блок согласования с линией связи

Рис. 4. Функциональная схема блока логической диагностики на основе ПЛИС

Основные результаты диссертационного исследования

1. Сформулированы основные требования к СВМ на основе анализа причин вибрации ТА и нормативных документов, а именно: перечень измеряемых и контролируемых величин, пределы их изменения и требуемая точность измерения, типы и места установки датчиков, пороговые уровни включения сигнализации, дополнитель-

Разработаны алгоритмы выполнения основных задач, возникающих при реализации предложенных методов определения работоспособности ПА и определения коэффициента преобразования ПА, пригодные как для использования в составе программного обес-

ПА - льезоакселерометр; ИН - источи«« напряжения: УЗ - усилитель заряда: БУ - блок управления;

БКПП - блок коррекции коэффициента передачи;

БВЭ - блок выявления экстремумов: БОИ - блок определения исправности: БИК - блок измерения и контроля: БВСК - блок вычисления параметров ИБ - интерфейсный блок; свободных колебаний.

Рис. 5. Функциональная схема ИД, использующего новый метод определения коэффициента преобразования ПА

печения ИД, так и при реализации компьютерных моделей, разработанных в главе 3.

Разработана структура, аппаратные средства и защищенное свидетельствами Роспатента о регистрации программы для ЭВМ программное обеспечение автоматизированной многоканальной системы контроля параметров и регистрации событий, обеспечивающей наблюдение за изменением состояния дискретных выходов сигнализации СВМ. Внедрение системы в промышленную эксплуа- "ь^ тацию на нескольких электро- V4 ",

станциях РФ обеспечило кон- - * £ ЁЖ - '^Щ,

троль правильности функцио- ^ %>• ^'И, ШяВЯ Шг

нирования элементов систем ^ ф ^^

защиты и управления ТА, в . ^

том числе систем виброконтроля, не оснащённых блоками -гдвв^* логической диагностики и собственными средствами мониторинга.

В приложениях приведены результаты экспериментальных исследований, выполненных автором, а именно: температурные зависимости нормированного коэффициента преобразования ПА АПЭ-1, АПЭ-2 и вихретоковых датчиков виброперемещения КВ1025, температурные зависимости параметров переходного процесса в чувствительном элементе ПА при возбуждении его тестовым импульсом, зависимость степени подавления принуждённой составляющей переходного процесса и погрешности измерения частоты установочного резонанса от частоты дискретизации и частоты принуждённой составляющей, зависимость погрешности измерения частоты установочного резонанса от уровня шума, а также результаты вычисления коэффициентов цифровых фильтров, тексты основных программных модулей, разработанных автором при реализации компьютерных моделей, акты внедрения и справки об использовании результатов диссертационной работы.

Рис. 6. Внешний вид разработанного ИД вибрации опор с подключенным ПА

ные параметры, подлежащие контролю. Показано, что СВМ крупного ТА является достаточно сложной информационно-измерительной системой с числом каналов измерения основных параметров более 130.

2. Предложена классификация СВМ по признаку группировки измерительных каналов на основе сравнительного структурного анализа систем. Выполнен анализ каждого типа структуры СВМ с точки зрения обеспечения надёжности, отказоустойчивости и возможности самодиагностики. Показано, что структура с группировкой каналов измерения по функционально-позиционному признаку обладает рядом преимуществ - высокой надёжностью, приемлемой отказоустойчивостью и малым временем восстановления после отказа.

3. Разработана программно-логическая модель ТА, обеспечивающая идентификацию основных вибрационных состояний агрегата. Показано, что использование этой модели при формировании сигналов аварийного отключения ТА снижает вероятность ложного срабатывания защиты по вибрации не менее чем в ЗЛг2/(8Лг-12) раз

число контролируемых опор, N>1). Например, при контроле восьми опор ТА вероятность ложного срабатывания уменьшается в 3.7 раза. Доказано, что предложенная модель может быть использована для выявления аномальных состояний не только контролируемого ТА, но и СВМ.

4. Предложен метод логической диагностики измерительных каналов СВМ, использующий разработанную программно-логическую модель ТА и обеспечивающий идентификацию аномальных состояний СВМ в процессе её функционирования, основанный на взаимосвязи параметров вибрации опор, измеренных в различных точках ТА, выявленной автором в результате многолетних исследований с использованием разработанного им оборудования. Показана целесообразность использования этого метода как в существующих, так и во вновь разрабатываемых СВМ.

5. Предложен метод вычисления логических функций, позволяющий получить существенную экономию памяти микропроцессорной системы при реализации блоков диагностики, защиты и сигнализации СВМ. На примере разработанного автором логического блока показано, что предложенный метод требует в 3.6 раза меньше памяти, чем традиционный метод масок, при этом скорость получения результата в ряде случаев увеличивается на 12... 17 %.

6. Разработан оригинальный метод определения работоспособности ПА на работающем оборудовании, основанный на измерении частоты установочного резонанса ПА путём исследования свободной составляющей переходного процесса, вызванного импульсным возбуждением чувствительного элемента ПА. Для метода характерны невысокие требования к вычислительным ресурсам контроллера ИД, а также высокая скорость диагностики (100. ..200 мс).

7. Разработан оригинальный метод определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании, обеспечивающий высокую точность измерений (расхождение с традиционным методом не более ±1.5 %), основанный на определении параметров затухающих свободных колебаний чувствительного элемента ПА. Получено выражение для оценки методической погрешности определения текущего значения коэффициента преобразования ПА. Показано, что разработанный метод является наиболее универсальным и сочетает в себе возможности компенсации зависимости коэффициента преобразования ПА от различных факторов и возможности диагностики ПА, решая тем самым две основные задачи, возникающие при разработке измери-

тельных каналов СВМ.

8. Разработаны и проанализированы компьютерные модели функциональных модулей ИД, обеспечивающих реализацию предложенных методов диагностики и определения коэффициента преобразования ПА. Предложено два метода исключения принуждённой составляющей исследуемого переходного процесса, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации: метод вычитания, менее требовательный к вычислительным ресурсам ИД и обеспечивающий более полное подавление принуждённой составляющей (-260...-290 дБ), и метод фильтрации, менее чувствительный к помехам и более универсальный, но предъявляющий повышенные требования к вычислительным ресурсам и в меньшей степени подавляющий принуждённую составляющую (-50...-60 дБ).

9. Разработана методика проведения экспериментальных исследований предложенных методов и компьютерных моделей с целью подтверждения их работоспособности и определения показателей точности. На основании полученных результатов показано, что использование в ИД вибрации опор метода определения коэффициента преобразования ПА позволяет понизить дополнительную температурную погрешность измерительного канала с +33 до ±1.5 %.

10. Разработаны функциональные и принципиальные схемы, а также защищенное свидетельствами Роспатента о регистрации программы для ЭВМ программное обеспечение предложенных блоков логической диагностики, ИД, элементов цифровой СВМ и вспомогательного оборудования. Разработанное оборудование внедрено в опытную и промышленную эксплуатацию более чем на 10 электростанциях России (всего более чем на 100 турбоагрегатах).

Содержание диссертации опубликовано в следующих работах: Издания, рекомендованные ВАК:

1. Плотников, Д. А. Система вибрационного контроля турбоагрегатов / Д.А. Плотников // Известия вузов. Электромеханика. - 2000. - № 3. - С. 96.

2. Лачин, В.И. Многоуровневая распределенная система мониторинга вибрационного состояния и защиты турбоагрегатов / В.И. Лачин, А.К. Малина, Д.А. Плотников // Информационные технологии и управление: юбилейный сб. науч. тр. факультета информационных технологий и управления / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: Ред. журн. «Изв. вузов. Электромеханика», 2001. - С. 69-74.

3. Плотников, Д.А. Сравнительный анализ методов вычисления логических функций / Д.А. Плотников // Известия высших учебных заведений. СевероКавказский регион. Технические науки. - 2010. - № 6. - С. 40-43.

4. Плотников, Д.А. Усовершенствованный метод вычисления логических функций / Д.А. Плотников // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. - 2011. -№ 1. - С. 35-40.

Патенты на изобретения и свидетельства о регистрации программ:

5. Пат. 99182 РФ, МПК С01Р15/09. Устройство дистанционного измерения резонансной частоты пьезоэлектрического акселерометра / Д.А. Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин. - №2010118405/28; заявлено 6.05.10, опубл. 10.11.10, Бюл.№31.-2с.

6. Пат. 99158 РФ, МПК СО 1Н17/00. Устройство дистанционного измерения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра / В.И. Лачин,

A.K. Малина, Д.А. Плотников. -№ 2010125245/28; заявлено 18.06.10, опубл. 10.11.10, Бюл. №31. -2 с.

7. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610569 РФ. Регистрация срабатываний реле защит турбоагрегатов / Д.А. Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин; Роспатент. -№ 2003610012; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

8. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610571 РФ. Регистратор изменений виброскорости («Скачок-3») / Д.А. Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин; Роспатент. -№ 2003610014; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

9. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610572 РФ. Регистратор срабатываний реле защит («Пульсар-2») / Д.А. Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин; Роспатент. -№ 2003610015; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

10. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610577 РФ. Мониторинг вибрационного состояния турбоагрегатов / Д.А. Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин; Роспатент. - № 2003610020; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

11. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610578 РФ. Переносной пульт оператора регистраторов («Скачок-3» и «Пульсар-2») / Д.А. Плотников, AJC. Малина,

B.И. Лачин, C.B. Дереча; Роспатент. - № 2003610021; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

12. Свид. о гос. per. прогр. для ЭВМ 2009616935 РФ. Выносной блок индикации / Д.А. Плотников; Роспатент.-№ 2009615713; заявлено 15.10.09, зарег. 14.12.09.

13. Свид. о гос. per. прогр. для ЭВМ 2009616936 РФ. Блок клавиатуры и индикации модуля вибрации опор / Д.А. Плотников; Роспатент. - № 2009615714; заявлено 15.10.09, зарег. 14.12.09.

Публикации в сборниках научных статей, трудов и материалов конференций:

14. Малина, А.К. Информационно-измерительная система контроля уровня вибрации опор турбогенераторов / А.К. Малина, Д.А. Плотников // Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления: сборник докладов и кратких научных сообщений сотрудников, аспирантов и студентов ЮРГТУ(НПИ) по материалам 49-ой науч.-техн. конф., г.Новочеркасск, 25 апреля 2000 г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: Набла, 2000. - С. 47-54.

15. Плотников, Д.А. Модуль спектрального анализа составляющих виброскорости / Д.А. Плотников, A.B. Анисимов // Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления: сборник докладов и кратких научных сообщений сотрудников, аспирантов и студентов ЮРГТУ(НПИ) по материалам 49-ой науч.-техн. конф., г.Новочеркасск, 25 апреля 2000 г. /Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. -Новочеркасск: Набла, 2000. - С. 83-85.

16. Плотников, Д.А. Автоматический регистратор изменений виброскорости / Д.А. Плотников, А.К. Малина // Интеллектуальный резерв университета - решению проблем Сев.-Кавк. региона : материалы 48-й науч.-техн. конф. студ. и асп. ЮРГТУ / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск : ЮРГТУ, 2000. - С. 117-119.

17. Малина, А.К. Многоуровневая распределенная система мониторинга вибрационного состояния турбоагрегатов / А.К. Малина, Д.А. Плотников // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: материалы междунар. науч.-практич. конф., Новочеркасск, 25 нояб. 2000г.: В 8 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. - Новочеркасск: НАБЛА, 2000. - Ч. 8. - С. 38-40.

18. Плотников, Д.А. Автоматизированное рабочее место для проверки регист-

раторов нижнего уровня систем промышленной автоматизации / Д.А. Плотников, М.А. Малина // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы II междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 21 сентября 2001г.: В 4 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2001. - Ч.З. -С. 64-67.

19. Плотников, Д.А. Пульт оператора для работы с регистраторами срабатываний реле защит и изменения виброскорости / ДА. Плотников, С.В. Дереча // Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики: материалы III междунар. науч.-практ. конф., г. Новочеркасск, 20 сентября 2002г.: В 4 ч. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ООО НПО «ТЕМП», 2002. - 4.2. - С. 17-19.

20. Плотников, Д.А. Микропроцессорное устройство проверки блока логики управления защитой турбоагрегата / Д.А. Плотников, А.Г. Левшин // Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения: материалы III Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск, / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2003. - С. 7-10.

21. Плотников, Д.А. Микропроцессорный регистратор изменений виброскорости/ Д.А.Плотников, А.И.Костин, А.В.Якшин // Материалы 52-й научно-технической конференции студентов и аспирантов ЮРГТУ (НПИ) / Юж.-Рос. гос. тех. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: УПЦ «НАБЛА» ЮРГТУ (НПИ), 2003. - С. 185-187.

22. Малина, А.К. Модульный микропроцессорный регистратор параметров турбоагрегата / А.К. Малина, Д.А. Плотников // Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения: материалы V Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск, 18 фев.2005 г. / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ,2005. - С. 5-7.

23. Кравченко, К.В. Контроллер интеллектуального датчика вибрации/ К.В. Кравченко, А.К. Малина, Д.А. Плотников // Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения: материалы Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск, /Юж.-Рос. гос. ун-т (НПИ).

- Новочеркасск: ЮРГТУ, 2006. - С. 36-39.

24. Плотников, Д.А. Совершенствование интеллектуального датчика вибрации для систем вибрационного мониторинга турбоагрегатов / Д.А. Плотников // Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения: материалы X Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск, 29 окт. 2010г. / Юж.-Рос. гос. ун-т (НПИ). - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010.-С. 49-51.

25. Плотников, Д.А. Повышение точности интеллектуального датчика вибрации / Д.А. Плотников // Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах: материалы XI Междунар. науч.-практ. конф., г.Новочеркасск, 30 нояб. 2010г. / Юж.-Рос. гос. ун-т (НПИ). -Новочеркасск: ЮРГТУ, 2010.-С. 19-22.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах: [2, 14-23]

- разработка и обоснование основных технических решений, [5, 6] - основная идея, разработка функциональных схем, [7-11] - разработка концепции построения и структуры ПО, алгоритмов выполнения основных задач. Без соавторов опубликовано 7 работ [1, 3, 4,12,13, 24, 25], в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК [1,

3,4].

Плотников Дмитрий Александрович

МЕТОДЫ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА КОНТРОЛЯ ВИБРАЦИИ ДЛЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОАГРЕГАТАМИ

Автореферат

Подписано в печать 05.05.2011 Формат 60x84 V]6 Бумага офсетная. Ризография. Усл. печ. л. 1.0. Уч.-изд. л. 1.6. Тираж 100 экз. Заказ 48-2667

Отпечатано в ИД «Политехник» 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132 тел., факс (8635) 25-53-03

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Плотников, Дмитрий Александрович

Список сокращений.

Введение.

1 . Обзор и анализ существующих методов и средств контроля вибрационного состояния турбоагрегатов.

1.1 . Общее описание турбоагрегатов.

1.2 . Характеристика турбоагрегата, как объекта вибромониторинга.

1.2.1 . Основные параметры вибрации.

1.2.2 . Различные модели колеблющихся систем.

1.2.3 . Роторный механизм как колебательная система.

1.2.4 . Причины повышенной вибрации роторных машин.

1.3 . Обоснование необходимости применения систем мониторинга вибрационного состояния турбоагрегатов и требований, предъявляемых к-ним.

1.3.1 . Задачи вибрационного мониторинга турбоагрегатов.

1.3.2 . Нормативные требования к аппаратуре вибромониторинга.

1.3.3 . Дополнительные требования к аппаратуре вибромониторинга.

1.3.4 . Оценка необходимого числа измерительных каналов системы вибромониторинга.

1.3.5 . Сводный перечень основных требований к системе вибромониторинга.

1.4 . Обзор и анализ типовых структур и элементов систем вибромониторинга турбоагрегатов.

1.4.1 . Датчики измеряемых величин.

1.4.2 . Типовая схема канала измерения.

1.4.3 . Варианты реализации систем вибромониторинга.

1.4.4 . Выводы по результатам анализа вариантов реализации систем вибромониторинга.

1.5 . Обзор и анализ задач, возникающих при разработке систем вибромониторинга турбоагрегатов, и способов их решения.

1.5.1 . Обеспечение точности измерений в рабочем диапазоне температур.

1.5.2 . Обеспечение отказоустойчивости систем вибромониторинга.

1.6 . Постановка задач исследований.

1.7 . Выводы по главе 1.

2 . Разработка методов повышения отказоустойчивости систем вибромониторинга и их теоретический анализ.

2.1 . Разработка программно-логической модели турбоагрегата, как объекта виброконтроля.:.

2.2 . Разработка метода логической диагностики измерительных каналов системы вибромониторинга.

2.3 . Разработка структуры и принципа функционирования системы вибромониторинга, обеспечивающей реализацию метода логической диагностики измерительных каналов.

2.4 . Разработка усовершенствованного метода масок для реализации метода логической диагностики.

2.4.1 . Обзор и анализ существующих методов вычисления логических функций.

2.4.2 . Усовершенствованный метод вычисления логических функций

2.5 . Выводы по главе 2.

3 . Разработка интеллектуальных датчиков вибрации, их теоретический анализ и экспериментальное исследование.

3.1 . Анализ принципов построения интеллектуальных датчиков.

3.2 . Разработка принципов построения интеллектуальных датчиков вибрации опор и их теоретическое обоснование.

3.2.1 . Обоснование и анализ принципов функционирования интеллектуального датчика, использующего способ термокомпенсации с непосредственным измерением температуры.

3.2.2 . Разработка метода определения работоспособности пьезоэлектрического акселерометра на работающем оборудовании.

3.2.3 . Разработка метода определения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра на работающем оборудовании.

3.3 . Разработка и анализ математических моделей блоков интеллектуального датчика вибрации опор.

3.3.1 . Математические модели общих функциональных модулей блока контроля работоспособности и блока определения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра.

3.3.2 . Математические модели функциональных модулей блока контроля работоспособности пьезоэлектрического акселерометра.

3.3.3 . Математические модели функциональных модулей блока определения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра.

3.4 . Экспериментальная проверка интеллектуального датчика вибрации опор.

3.4.1 . Постановка целей и задач экспериментальных исследований.

3.4.2 . Разработка методик проведения экспериментов с целью исследования предложенных методов.

3.4.3 . Разработка экспериментальной установки.

3.4.4 . Обработка и анализ результатов экспериментальных исследований.

3.5 . Выводы по главе 3.

4 . Программно-аппаратная реализация элементов и устройств систем вибромониторинга.

4.1 . Разработка алгоритмов и устройств логической диагностики измерительных каналов.

4.1.1 . Анализ технических средств и алгоритмов, пригодных для реализации блока логической диагностики системы вибромонигоринга.

4.1.2 . Способы и средства проверки работоспособности блока логической диагностики.

4.2 . Разработка структуры цифровой системы вибромониторинга.

4.2.1 . Обоснование целесообразности использования цифровых методов обработки информации и интеллектуальных датчиков при проектировании систем вибромониторинга.

4.2.2 . Разработка и анализ структуры цифровой системы вибромониторинга.

4.2.3 . Анализ средств и способов обеспечения отказоустойчивости и самодиагностики цифровой системы вибромониторинга.

4.3 . Программно-аппаратная реализация интеллектуальных датчиков.

4.3.1 . Обоснование функциональных схем интеллектуальных датчиков вибрации, реализующих предложенные методы.

4.3.2 . Алгоритмы функционирования устройств определения работоспособности и коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра на работающем оборудовании.

4.4 . Разработка вспомогательных аппаратных и программных средств для систем вибромониторинга.

4.5 . Выводы по главе 4.

Введение 2011 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Плотников, Дмитрий Александрович

Необходимость продления ресурса и предотвращения аварийных выходов оборудования из строя повышает требования к методам и средствам технической диагностики ТА. В целях продления срока службы, повышения надёжности и экономичности установленною оборудования необходима разработка технических средств, позволяющих диагностировать дефекты на раннем этапе их развития.

Возникновение и развитие дефектов в различных частях роторной машины в большинстве случаев сопровождается изменением параметров вибрации её элементов. Поэтому одной из наиболее универсальных и совершенных методик диагностики роторных машин, к которым относятся ТА, является вибродиагностика, т.е. выявление дефектов на основе анализа характеристик вибрации элементов машины. В ряде случаев вибрация является не только индикатором, но и причиной развития дефектов. Более того, в некоторых ситуациях вибрация нарастает лавинообразно и требует экстренной остановки ТА для предотвращения его разрушения. Подтверждением сказанному являются выводы комиссии Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору о причинах аварии, происшедшей 17.08.09 на Саяно-Шушенской ГЭС. В «Акте технического расследования причин аварии», принятом этой комиссией, сказано, что «одним из факторов, способствующих развитию дефекта в шпильках крепления крышки турбины на ГА-2, является значительное количество "переходных режимов работы . с повышенными динамическими характеристиками (вибрациями).». В качестве рекомендаций по предотвращению подобных ситуаций комиссия предлагает «оснастить гидроагрегаты штатными системами постоянного контроля вибрации» и «обеспечить учет данных вибрационного и теплового контроля гидроагрегатов . с реализацией функции предупредительной и аварийной сигнализации, автоматического останова гидроагрегатов».

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена:

- необходимостью обеспечения точности измерений параметров вибрации в широком диапазоне рабочих температур;

- отсутствием эффективных способов контроля работоспособности и компенсации температурной нестабильности пьезоэлектрических акселерометров (ПА), пригодных для использования в СВМ, в рабочем режиме объекта эксплуатации;

Для достижения поставленной цели в диссертации решены задачи по разработке:

- метода логической диагностики измерительных каналов СВМ;

- метода вычисления логических функций, обеспечивающего существенную экономию памяти микропроцессорной системы;

- метода определения работоспособности ПА на работающем оборудовании;

- метода определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании;

-интеллектуального датчика (ИД) вибрации опор ТА, обладающего повышенной температурной стабильностью за счёт коррекции температурной зависимости коэффициента преобразования ПА, реализующего также функции диагностики ПА в рабочем режиме объекта эксплуатации;

На защиту выносятся:

1) Метод логической диагностики измерительных каналов СВМ, позволяющий идентифицировать аномальные состояния системы путём использования выявленной в ходе исследований взаимосвязи текущих значений параметров вибрации, измеренных в различных точках ТА.

2) Метод вычисления логических функций, позволяющий при реализации блоков диагностики, защиты и сигнализации получить существенную экономию памяти микропроцессорной системы для определённого класса функций, широко используемых при описании логики срабатывания защиты и сигнализации ТА, у которых на результат независимо друг от друга влияют относительно небольшие группы входных переменных. В ряде случаев указанный метод обеспечивает также уменьшение времени получения результата.

3) Метод определения работоспособности ПА, позволяющий путём возбуждения резонансных колебаний чувствительного элемента, измерения частоты этих колебаний и сравнения полученного значения с номинальным сделать заключение о работоспособности ПА без его демонтажа с объекта эксплуатации и без вывода объекта эксплуатации из рабочего режима.

4) Метод определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании, позволяющий путём формирования тестового воздействия на чувствительный элемент и сопоставления параметров свободной составляющей переходного процесса, полученных в процессе калибровки и эксплуатации ПА, измерить текущее значение коэффициента преобразования ПА в рабочем режиме объекта эксплуатации.

5) Компьютерные модели функциональных блоков диагностики и измерения коэффициента преобразования ПА, обеспечивающие определение метрологических характеристик новых методов контроля работоспособности и определения коэффициента преобразования ПА.

6) Устройство и принцип действия ИД вибрации опор ТА, реализующего функции диагностики ПА и обладающего повышенной температурной стабильностью за счёт коррекции температурной зависимости коэффициента передачи измерительного канала путём измерения и учёта текущего значения коэффициента преобразования ПА.

7) Устройства, алгоритмы и комплексы программ, обеспечивающие реализацию разработанных методов.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1) Разработан метод логической диагностики, отличающийся использованием информации о достижении пороговых уровней вибрации и об изменениях вибрации для формирования признаков отказа отдельных измерительных каналов СВМ и их групп.

2) Разработан метод вычисления логических функций, отличающийся использованием группировки переменных и предварительного исключения неиспользуемых групп из вектора входных воздействий в процессе вычисления.

3) Впервые предложен метод определения работоспособности ПА, отличающийся тем, что использует исключение принуждённой составляющей переходного процесса, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации, а разработанное на основе этого метода устройство защищено патентом РФ на полезную модель №99182.

4) Впервые предложен метод определения коэффициента преобразования ПА, отличающийся тем, что использует для определения коэффициента преобразования параметры экспоненциальной огибающей переходного процесса, вызванного воздействием тестового импульса, при этом выполняется исключение принуждённой составляющей, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации, а разработанное на основе этого метода устройство защищено патентом РФ на полезную модель № 99158.

5) Предложены принципы построения интеллектуальных устройств (датчиков) отличающиеся использованием разработанных методов для реализации функций самодиагностики и повышения точности измерений параметров вибрации.

6) Отличительной особенностью разработанных компьютерных моделей и алгоритмов функционирования элементов СВМ является универсальность, обеспечивающая возможность их использования как в процессе компьютерного моделирования, так и в готовых устройствах.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: научно-технической конференции «Теория и принципы построения информационно-измерительных систем и систем управления» (г. Новочеркасск, 2000); научно-технической конференции студентов и аспирантов ЮРГТУ(НПИ) (г. Новочеркасск, 2003); международных научно-практических конференциях «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах» (г. Новочеркасск, 2000, 2010), «Теория, методы и средства измерений, контроля и диагностики» (г.Новочеркасск, 2001, 2002), «Микропроцессорные, аналоговые и цифровые системы: проектирование и схемотехника, теория и вопросы применения» (г.Новочеркасск, 2003, 2005, 2006, 2010), а также на технических совещаниях в АО «Невинномысская ГРЭС». Получено 4 документа о внедрении результатов работы в промышленную и опытную эксплуатацию, 5 актов выполненных работ.

Заключение диссертация на тему "Методы и интеллектуальные устройства контроля вибрации для систем защиты и управления турбоагрегатами"

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1) Сформулированы основные требования к СВМ на основе анализа причин вибрации ТА и нормативных документов, а именно: перечень измеряемых и контролируемых величин, пределы их изменения и требуемая точность измерения, типы и места установки датчиков, пороговые уровни включения сигнализации, дополнительные параметры, подлежащие контролю. Показано, что СВМ крупного ТА является достаточно сложной информационно-измерительной системой с числом каналов измерения основных параметров более 130.

2) Предложена классификация СВМ по признаку группировки измерительных каналов на основе сравнительного структурного анализа систем. Выполнен анализ каждого типа структуры СВМ с точки зрения обеспечения надёжности, отказоустойчивости и возможности самодиагностики. Показано, что структура с группировкой каналов измерения по функционально-позиционному признаку обладает рядом преимуществ - высокой надёжностью, приемлемой отказоустойчивостью и малым временем восстановления после отказа.

3) Разработана программно-л отческая модель ТА, обеспечивающая идентификацию основных вибрационных состояний агрегата. Показано, что использование этой модели при формировании сигналов аварийного отключения ТА снижает вероятность ложного срабатывания защиты по вибрации не менее чем в ЗуУ2/(8тУ-12) раз (А/-— число контролируемых опор, N>1). Например, при контроле восьми опор ТА вероятность ложного срабатывания уменьшается в 3.7 раза. Доказано, что предложенная модель может быть использована для выявления аномальных состояний не только контролируемого ТА, но и СВМ.

4) Предложен метод логической диагностики измерительных каналов СВМ, использующий разработанную программно-логическую модель ТА и обеспечивающий идентификацию аномальных состояний СВМ в процессе её функционирования, основанный на взаимосвязи параметров вибрации опор, измеренных в различных точках ТА, выявленной автором в результате многолетних исследований с использованием разработанного им оборудования. Показана целесообразность использования этого метода как в существующих, так и во вновь разрабатываемых СВМ.

5) Предложен метод вычисления логических функций, позволяющий получить существенную экономию памяти микропроцессорной системы при реализации блоков диагностики, защиты и сигнализации СВМ. На примере разработанного автором логического блока показано, что предложенный метод требует в 3.6 раза меньше памяти, чем традиционный метод масок, при этом скорость получения результата в ряде случаев увеличивается на 12. 17 %.

6) Разработан оригинальный метод определения работоспособности ПА на работающем оборудовании, основанный на измерении частоты установочного резонанса ПА путём исследования свободной составляющей переходного процесса, вызванного импульсным возбуждением чувствительного элемента ПА. Для метода характерны невысокие требования к вычислительным ресурсам контроллера ИД, а также высокая скорость диагностики (100. .200 мс).

7) Разработан оригинальный метод определения коэффициента преобразования ПА на работающем оборудовании, обеспечивающий высокую точность измерений (расхождение с традиционным методом не более ±1.5 %), основанный на определении параметров затухающих свободных колебаний чувствительного элемента ПА. Получено выражение для оценки методической погрешности определения текущего значения коэффициента преобразования ПА. Показано, что разработанный метод является наиболее универсальным и сочетает в себе возможности компенсации зависимости коэффициента преобразования ПА от различных факторов и возможности диагностики ПА, решая тем самым две основные задачи, возникающие при разработке измерительных каналов СВМ.

8) Разработаны и проанализированы компьютерные модели функциональных модулей ИД, обеспечивающих реализацию предложенных методов диагностики и определения коэффициента преобразования ПА. Предложено два метода исключения принуждённой составляющей исследуемого переходного процесса, обусловленной вибрацией объекта эксплуатации: метод вычитания, менее требовательный к вычислительным ресурсам ИД и обеспечивающий более полное подавление принуждённой составляющей (-260.-290 дБ), и метод фильтрации, менее чувствительный к помехам и более универсальный, но предъявляющий повышенные требования к вычислительным ресурсам и в меньшей степени подавляющий принуждённую составляющую (-50.-60 дБ).

9) Разработана методика проведения экспериментальных исследований предложенных методов и компьютерных моделей с целью подтверждения их работоспособности и определения показателей точности. На основании полученных результатов показано, что использование в ИД вибрации опор метода определения коэффициента преобразования ПА позволяет понизить дополнительную температурную погрешность измерительного канала с +33 до ±1.5 %.

10) Разработаны функциональные и принципиальные схемы, а также защищенное свидетельствами Роспатента о регистрации программы для ЭВМ программное обеспечение предложенных блоков логической диагностики, ИД, элементов цифровой СВМ и вспомогательного оборудования. Разработанное оборудование внедрено в опытную и промышленную эксплуатацию более чем на 10 электростанциях России (всего более чем на 100 турбоагрегатах).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Плотников, Дмитрий Александрович, диссертация по теме Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

1. Извеков, В.И. Проектирование турбогенераторов: учеб. пособие для вузов / В.И. Извеков, Н.А. Серихин, А.И. Абрамов. М.: Издательство МЭИ, 2005.-440 с.

2. ГОСТ 533-2000 (МЭК 34-3-88). Машины электрические вращающиеся. Турбогенераторы. Общие технические условия. взамен ГОСТ 533-85, ГОСТ 533-93; введ. 01.01.02. -М.: Изд-во стандартов, 2002. - 21 с.

3. Klempner, G. Opération and Maintenance of Large Turbo Generators / G. Klempner, I. Kerszenbaum. Copyright © 2004 Institute for Electrical and Electronics Engineers, Inc. - 580 p. - ISBN 0-471-61447-5

4. Гольдин, A.C. Вибрация роторных машин / A.C. Гольдин. M.: Машиностроение, 1999. - 344 с.

5. Барков, А.В. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации / А.В. Барков, Н.А. Баркова, А.Ю. Азовцев. СПб.: Изд. центр СПбГМТУ, 2000.-169 с.

6. ГОСТ 24347-80 Вибрация. Обозначения и единицы величин. введ. 1.01.81.-М.: Изд-во стандартов, 1986.-3 с.

7. ГОСТ 25364-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации опор валопроводов и общие требования к проведению измерений. — взамен ГОСТ 25364-88; введ. 1.07.99. М.: Изд-во стандартов, 1998. - 6 с.

8. ГОСТ 27165-97 Агрегаты паротурбинные стационарные. Нормы вибрации валопроводов и общие требования к проведению измерений. — взамен ГОСТ 27165-86; введ. 1.07.99. М.: Изд-во стандартов, 1998. - 7 с.

9. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Т. 7: В 2 кн. Кн. 1: Метод акустической эмиссии / Кн. 2 Вибродиагностика / Под общ. ред. чл.-корр. РАН В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2005. - 829 с.

10. ГОСТ ИСО 11342-95 Вибрация. Методы и критерии балансировки гибких роторов. введ. 1.01.97. -М.: Изд-во стандартов, 1996. - 23 с.

11. Абашидзе, А.И. Фундаменты машин тепловых электростанций /

12. А.И. Абашидзе. M.: Энергия, 1975. - 256 с.

13. ГОСТ 2954-97 Вибрация машин с возвратно-поступательным и вращательным движением. Требования к средствам измерений. — введ. 1.07.99. М.: Изд-во стандартов, 1998. — 10 с.

14. ГОСТ 27164-86 Аппаратура специального назначения для эксплуатационного контроля вибрации подшипников крупных стационарных агрегатов. Технические требования. — введ. 1.01.88. — М.: Изд-во стандартов, 1987. 4 с.

15. РД 34.20.501-2003. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации / РАО «ЕЭС России», 2003. — 184 с.

16. Паровые турбины большой и средней мощности производства ЛМЗ. Конденсационная турбина К-800-240 Электронный ресурс. / ОАО «Силовые машины», 2010. Режим доступа: http:// www.power-m.ru/ products / steamtur-bine / LMZ / Condensat401200 / k800240.aspx

17. Богуш, M.B. Влияние температуры на коэффициент преобразования пьезоэлектрических датчиков / М.В. Богуш // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2008. -№2. - С. 36-39.

18. ADIS16227 Digital Triaxial Vibration Sensor with FFT Analysis and Storr age Электронный ресурс. / Analog Devices, 2010. Режим доступа: http:// www.analog.com/ static / imported-files / datasheets/ADIS16227.pdf.

19. Accelerometers and Conditioning Product Catalogue January 2009 / Briiel&Kjser, 2009. - 80 p.

20. Томпкинс, У. Сопряжение датчиков и устройств ввода-вывода с компьютерами IBM PC: Пер. с англ. / У. Томпкинс, Дж. Уэбстер. М.: Мир, 1992. -592 с.

21. Пейтон, А. Аналоговая электроника на операционных усилителях / А. Пейтон, В. Волш. М.: Бином, 1994. - 352 с.

22. Датчики вибрации типа MB Электронный ресурс. / ЗАО «Виброприбор», 2011. Режим доступа: http: // vpribor.spb.ru / production.php.

23. Виброизмерительные пьезоэлектрические преобразователи АПЭ-1, АПЭ-1-1, АПЭ-2А, АПЭ-2Б, АПЭ-3, АПЭ5-2, АПЭ5-5, АПЭ5-10, АПЭ5-25 / НПП «Элексирон», 2005. 6 с.

24. Система мониторинга роторных агрегатов «ИС АСУ ТП Вектор-М». Руководство по эксплуатации. ТМБН.421453.001 РЭ / г. Москва: ООО «ТМК Инновация», 2006. 117 с.

25. Аппаратура контроля механических параметров турбоагрегата «СИВОК». Руководство по эксплуатации. РЭ-4277-001-46548424-06. / г. Ростов-на-Дону: НПП «Элексирон», 2005. 98 с.

26. Программно-технический комплекс «Вибробит-200» Электронный ресурс. / г. Ростов-на-Дону: 111 111 «Вибробит», 2010. Режим доступа: http://www.vibrobit.ru/v200

27. Аппаратура «Вибробит-300». Руководство по эксплуатации. 9.300 РЭ / г. Ростов-на-Дону: НПП «Вибробит», 2009. — 103 с.

28. Хоровиц,П. Искусство схемотехники: В 3-х томах: Т. 3. Пер. с англ. / П. Хоровиц, У. Хилл. М.: Мир, 1993.-367 с.

29. Лачин, В.И. Электроника: учеб. пособие. 5-е изд., перераб. и доп. / В .И. Лачин, Н.С. Савёлов. - Ростов-н/Д: Феникс, 2005. - 704 с.

30. Practical Design Techniques for Sensor Signal Conditioning / Analog Devices, 1999. 308 с. - ISBN-0-916550-20-6.

31. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610571 Российская Федерация. Регистратор изменений виброскорости («Скачок-3») / Плотников Д.А. Малина А.К. ЛачинВ.И.; Роспатент. №2003610014; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

32. Зацерклянный, О.В. Интеллектуальные датчики давления с элементами диагностики и управления / О.В. Зацерклянный // Датчики и системы. -2008. -№11. С. 19-24.

33. Заявка 97120344 Рос. Федерация, МПК G01L9/00. Способ температурной компенсации пьезоэлектрических датчиков / Чувыкин Ю.В., Козицын С.А. 97120344/28; заявл. 5.12.97; опубл. 10.10.99.

34. Пат. 2358244 Рос. Федерация, МПК G01H11/08, G01R29/22. Способ проверки пьезоэлектрического преобразователя без демонтажа с объекта контроля / Иванов Ю.М., Косенков Б.В. 200713675/28; заявл. 26.09.07; опубл.1006.09, Бюл. №16.-8 с.

35. Пат. 2176396 Рос. Федерация, МПК G01P21/00, G01P15/09. Способ дистанционного периодического контроля коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра / Субботин М.И. — 2000125060/28; заявл. 5.10.00; опубл. 27.11.01.

36. ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. — введ. 1.07.90. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 32 с.

37. Пат. 1382118 Рос. Федерация, МПК G01H1/06. Устройство для дистанционного контроля пьезодатчиков / КузьК.А., Серебряный Ф.М., Сергеев К.И., Столяров Ю.Г. 4082382/10; заявл. 1.07.86; опубл. 10.05.95.

38. Пат. 2150708 Рос. Федерация, МПК G01P21/00, G01P15/09. Способ электрического возбуждения резонансных колебаний пьезоэлектрического акселерометра и устройство для его осуществления / Субботин М.И. -99100835/28; заявл. 21.01.99; опубл. 10.06.00.

39. Пат. 2078346 Рос. Федерация, МПК G01P21/00. Способ проверки работоспособности акселерометра / Булдакова Т.И., Невлев А.Ю., Ковад-лин М.Ш., Суятинов С.И. 4836140/28; заявл. 6.04.90; опубл. 27.04.97.

40. Аппаратура «Вибробит-100». Руководство по эксплуатации. ВШПА.421412.100РЭ / г. Ростов-на-Дону: НПП «Вибробит», 2010. 213 с.

41. Колмогоров, А.Н. Основные понятия теории вероятностей. 2-е издание / А.Н. Колмогоров. М.: Наука, 1974. - 120 с.

42. Вентцель, Е.С. Теория вероятностей.: учебник. 5-е изд., стереотип / Е.С. Вентцель - М.: Высш. шк., 1998. - 576 с.

43. РД 153-34.1-35.114-00. Объём и технические условия на выполнение технологических защит теплоэнергетического оборудования блочных установок с прямоточными котлами (для оборудования, спроектированного до 1997 г.) / РАО «ЕЭС России», 2002. 25 с.

44. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610569 Российская Федерация. Регистрация срабатываний реле защит турбоагрегатов / Плотников Д.А. Малина А.К. ЛачинВ.И.; Роспатент. №2003610012; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

45. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610572 Российская Федерация. Регистратор срабатываний реле защит («Пульсар-2») / Плотников Д.А. Малина А.К. ЛачинВ.И.; Роспатент. №2003610015; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

46. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610577 Российская Федерация. Мониторинг вибрационного состояния турбоагрегатов / Плотников Д.А. Малина А.К. Лачин В.И.; Роспатент. №2003610020; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

47. Лазарев, В.Г. Проектирование дискретных устройств автоматики. Учеб. пособие для вузов связи / В.Г. Лазарев, Н.П. Маркин, Ю.В. Лазарев. М.: Радио и связь, 1985. - 168 с.

48. Knuth, D. Art of Computer Programming. Volume 4, Fascicle 0 The Introduction to Combinatorial Algorithms and Boolean Functions / D. Knuth, 2008. -216p. ISBN: 0321534964.

49. Шалыто, A.A. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации / A.A. Шалыто. СПб.: Наука, 2000. - 780 с.

50. Плотников, Д.А. Сравнительный анализ методов вычисления логических функций / Д.А. Плотников // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2010. - № 6. - С. 40-43.

51. Guide to Piezoceramics, Ch.2 Physical Basis Электронный ресурс. / The Morgan Crucible Company, 2007. - Режим доступа: http: // www.morganelectroceramics.com.

52. Пат. 99182 Рос. Федерация, МПК G01P15/09. Устройство дистанционного измерения резонансной частоты пьезоэлектрического акселерометра / Д.А.Плотников, А.К. Малина, В.И. Лачин. №2010118405/28; заявлено 6.05.10, опубл. 10.11.10, Бюл. №31. - 2 с.

53. Piezoelectric ceramics Электронный ресурс. / The Morgan Crucible Company, 2007. Режим доступа: http://www.morganelectroceramics.com.

54. Guide to Piezoceramics, Ch.4 Sensors Электронный ресурс. / The Morgan Crucible Company, 2007. - Режим доступа: http: // www.morganelectroceramics.com.

55. Guide to Piezoceramics, Ch.5 Actuators Электронный ресурс. / The Morgan Crucible Company, 2007. - Режим доступа: http: // www.morganelectroceramics.com.

56. Guide to Piezoceramics, Ch.8 Testing PZT Discs and Plates Электронный ресурс. / The Morgan Crucible Company, 2007. - Режим доступа: http: // www.morganelectroceramics.com.

57. PIC16F87xA Data Sheet. 28/40/44-Pin Enhanced Flash Microcontrollers / Microchip Technology Inc., 2003. 234 p.

58. Пат. 99158 Рос. Федерация, МПК G01H17/00. Устройство дистанционного измерения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра/ В.И. Лачин, А.К. Малина, Д.А. Плотников. № 2010125245/28; заявлено 18.06.10, опубл. 10.11.10, Бюл. №31.-2 с.

59. Гольденберг, Л.М. Цифровая обработка сигналов: Справочник / Л.М. Гольденберг. -М.: Радио и связь, 1985. 312 с.

60. Рабинер, Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд. М.: Мир, 1978. - 848 с.

61. Сергеев, А.Г. Метрология: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Сергеев, В.В. Крохин-М.: Логос, 2001. 408 с.

62. Большаков, В.Д. Теория ошибок наблюдений.: учеб. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. / В.Д. Большаков. М.: Недра, 1983. - 223 с.

63. Основы метрологии и электрические измерения: учебник для вузов. -6-е изд., перераб. и доп. / Е.М. Душин и др.. — Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.-480 с.

64. Кудряшова, Ж.Ф. Методы обработки результатов наблюдений при косвенных измерениях / Ж.Ф. Кудряшова, С.Г. Рабинович // Тр. метрологических институтов СССР. Л.: Энергия, 1975. - Вып. 172 (232). - С. 3-58.

65. Mixed-Signal And DSP Design Techniques / Analog Devices Inc., 2000. -424 c. ISBN-0-916550-23-0.

66. Ануфриев,И.Е. Matlab7 / И.Е.Ануфриев, А.Б.Смирнов, E.H. Смирнова. СПб, БХВ-Петербург, 2005. - 1104 с.

67. Дьяконов, В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения / В.П. Дьяконов. М., СОЛОН-Пресс, 2005. - 800 с.

68. ADSP-BF533 Blackfin Processor Hardware Reference / Analog Devices Inc., 2006.-918 p.

69. ADSP-BF53x/BF56x Blackfin Processor Programming Reference / Analog Devices Inc., 2007. 1082 p.

70. Лоусон, Ч. Численное решение задач метода наименьших квадратов / Ч. Лоусон, Р. Хенсон. М.: Наука, 1986. - 232 с.

71. Цифровые люминофорные осциллографы серии TDS3000. Руководство пользователя. 071-0295-01 / Tektronix, Inc., 2005. — 203 с.

72. Getting Started with LabVIEW SignalExpress / National Instruments, 2010. -212p.

73. Altéra Product Catalog Электронный ресурс. / Altéra Corporation, 2010. 74 p. — Режим доступа: http://www.altera.com.

74. Плотников, Д.А. Система вибрационного контроля турбоагрегатов / Д.А. Плотников // Известия вузов. Электромеханика. — 2000. — № 3. — С. 96.

75. МАХ7000 Embedded Programmable Logic Family Data Sheet Электронный ресурс. / Altéra Corporation, 1999. Режим доступа: http://www.altera.com.

76. MAX+PLUS II Getting Started Manual Электронный ресурс. / Altéra Corporation, 1997. Режим доступа: http://www.altera.com.

77. Introduction to the Quartus II Software. Version 10.0 Электронный ресурс. / Altéra Corporation, 2010. 136 p. — Режим доступа: http://www.altera.com.

78. IEEE 1149.1 (JTAG) Boundary-Scan Testing in Altéra Devices. AN39 Электронный ресурс. / Altéra Corporation, 2000. Режим доступа:http://www.altera.com.

79. Плотников, Д.А. Усовершенствованный метод вычисления логических функций / Д.А. Плотников // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2011. — № 1. — С. 35-40.

80. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2009616935 Российская Федерация. Выносной блок индикации / Плотников Д.А.; Роспатент. № 2009615713; заявлено 15.10.09, зарег. 14.12.09.

81. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2009616936 Российская Федерация. Блок клавиатуры и индикации модуля вибрации опор / Плотников Д.А.; Роспатент. № 2009615714; заявлено 15.10.09, зарег. 14.12.09.

82. CAN Specification. Version 2.0 / ROBERT BOSCH GmbH, 1991. 72 p. '

83. ARM Architecture Reference Manual / ARM Limited, 2000. 811 p.

84. Свид. об оф. per. прогр. для ЭВМ 2003610578 Российская Федерация. Переносной пульт оператора регистраторов («Скачок-3» и «Пульсар-2») /

85. Плотников Д.А. Малина A.K. ЛачинВ.И., ДеречаС.В.; Роспатент. -№ 2003610021; заявлено 4.01.03, зарег. 4.03.03.

86. Зависимость нормированного коэффициента преобразования пьезоакселерометров АПЭ-1 и АПЭ-2 от температуры1. Датчик Температура, °С 20 40 60 80 100 120 140

87. АПЭ-1 зав.№ 1318 1.000 1.109 1.172 1.206 1.277 1.266 1.276

88. АПЭ-1 зав.№ 579 1.000 1.022 1.032 1.029 1.046 1.052 1.059

89. АПЭ-2 (I) зав.№1346 1.000 1.107 1.146 1.195 1.238 1.267 1.262

90. АПЭ-2 (X) зав.№ 1346 1.000 1.047 1.117 1.192 1.262 1.306 1.354

91. Для двухкомпонентного датчика АПЭ-2 приведены данные для составляющих X и 2.0.9520 40 60 80 100 120 1401. Температура, °С

92. Зависимость нормированного сопротивления обмотки и нормированного коэффициента преобразования датчиков зазора КВ1025 от температуры

93. Датчик Параметр Температура, °С20 40 60 80 100

94. Кг 1.00 1.05 1.09 1.15 1.19

95. Ки 1.00 0.93 0.89 0.84 0.83

96. Кг 1.00 1.04 1.08 1.12 1.14

97. Ки 1.00 0.96 0.93 0.91 0.90

98. Кг 1.00 1.04 1.08 1.12 1.15

99. Ки 1.00 0.98 0.97 0.97 0.97

100. Кг 1.00 1.05 1.08 1.13 1.15

101. Ки 1.00 0.96 0.94 0.93 0.91

102. Кг нормированное сопротивление обмотки датчика;

103. Ки нормированный коэффициент преобразования датчика (с согласующим устройством).1. Температура, °С

104. Зависимости параметров пьезоакселерометров от температуры

105. В приведённых далее таблицах использованы следующие обозначения.

106. Температура ПА» — температура исследуемого ПА.

107. Среднее» математическое ожидание совокупности результатов измерения параметра при указанной температуре.

108. СКО» среднеквадратичное отклонение совокупности результатов измерения параметра при указанной температуре.

109. Погр.,%» — случайная относительная погрешность измерения параметра (при доверительной вероятности Р=0.95).

110. А фактич.» СКЗ виброускорения, измеренное КИДВ при помощи контрольного ПА (выражено в условных единицах).

111. А измер.» СКЗ виброускорения, измеренное КИДВ при помощи исследуемого ПА (выражено в условных единицах).

112. КП факт.норм.» нормализованное фактическое значение КП исследуемого ПА, полученное на основе сопоставления СКЗ виброускорения, измеренных КИДВ при помощи исследуемого и контрольного ПА.

113. КП выч.норм.» нормализованное расчётное значение КП исследуемого

114. ПА, вычисленное с использованием предложенного метода на основе измерения амплитуды отклика ПА на тестовое воздействие.

115. Среднее 0.44850 0.47103 0.48803 0.50077 0.50969 0.52234 0.51693ско 0.00079 0.00075 0.00078 0.00101 0.00102 0.00116 0.00063

116. Погр.% 0.34 0.31 0.31 0.40 0.39 0.43 0.24

117. Афактич. 0.16519 0.16711 0.16551 0.16303 0.16207 0.15935 0.16184

118. А измер. 0.15152 0.15853 0.15858 0.15582 0.15746 0.15558 0.15901

119. КП факт, норм 1.00000 1.03427 1.04459 1.04198 1.05922 1.06443 1.07118

120. КГ1 выч. норм. 1.00000 1.02481 1.04313 1.05666 1.06603 1.07918 1.07357

121. КП,% 0.00 -0.92 -0.14 1.41 0.64 1.39 0.225 без корр,% 0.00 3.43 4.46 4.20 5.92 6.44 7.125 с корр,% 0.00 0.92 0.14 -1.39 -0.64 -1.37 -0.22

122. Частота переходного процесса

123. Среднее 9117.852 9146.840 9190.818 9243.365 9287.857 9303.908 9331.450

124. СКО 5.900 3.490 2.102 4.509 2.612 5.205 3.685

125. Погр,% 0.13 0.07 0.04 0.10 0.06 0.11 0.08

126. Постоянная времени затухания переходного процесса

127. Среднее 0.0013432 0.0012873 0.0012734 0.0012966 0.0013562 0.0012446 0.0012845

128. СКО 0.0000035 0.0000035 0.0000033 0.0000046 0.0000038 0.0000034 0.0000036

129. Погр,% 0.51 0.53 0.50 0.70 0.56 0.53 0.55

130. Коэффициенты преобразования ПА

131. Погрешности измерений виброускорения4060 80 100 Температура, 'С1201401. Температура, "С1. Частота1. Затухание60 80 Температура, 'С0.001380.00124 0.00122 0.00120 0 0011880 100 Температура, "С

132. Среднее 0.48415 0.59971 0.65948 0.70466 0.77858 0.79183 0.82142ско 0.00166 0.00137 0.00077 0.00108 0.00151 0.00207 0.00179

133. Погр,% 0.67 0.45 0.23 0.30 0.38 0.51 0.43

134. А фактич. 0.15870 0.15705 0.15740 0.15682 0.15410 0.15483 0.15875

135. Аизмер. 0.16321 0.17905 0.18975 0.19458 0.20248 0.20491 0.21381

136. КП факт, норм 1.00000 1.10859 1.17219 1.20652 1.27763 1.28690 1.30962

137. КП выч. норм. 1.00000 1.11296 1.16711 1.20643 1.26813 1.27887 1.30255

138. КП,% 0.00 0.39 -0.43 -0.01 -0.74 -0.62 -0.545 без корр,% 0.00 10.86 17.22 20.65 27.76 28.69 30.965 с корр,% 0.00 -0.39 0.44 0.01 0.75 0.63 0.54

139. Частота переходного процесса

140. Среднее 9327.122 9242.724 9158.220 9149.074 9100.768 9156.900 9165.106ско 8.080 4.416 3.315 5.703 8.443 4.549 6.472

141. Погр,% 0.17 0.09 0.07 0.12 0.18 0.10 0.14

142. Постоянная времени затухания переходного процесса

143. Среднее 0.0012002 0.0010993 0.0010456 0.0010161 0.0009577 0.0009594 0.0009771ско 0.0000088 0.0000031 0.0000019 0.0000023 0.0000045 0.0000031 0.0000049

144. Погр,% 1.44 0.55 0.37 0.45 0.92 0.63 0.98

145. Коэффициенты преобразования ПА1. Температура, "С Частота1. Температура, *С-Без коррекции КП- • • С коррекцией КП

146. Погрешности измерений виброускорения35 0030 0025.0020 0015.0010.00-5.001. Температура, "С0 00125 0.00120 0 00115 0.00110 0.00105 000100 000095 000090 000085 0000801. Затухание15 40 60 80 100 1201. Температура, 'С

147. Среднее 0.54615 0.57231 0.65222 0.73584 0.82915 0.91982 0.98722

148. СКО 0.00149 0.00171 0.00211 0.00158 0.00160 0.00218 0.00130

149. Погр,% 0.53 0.59 0.64 0.42 0.38 0.46 0.26

150. Афактич. 0.15205 0.15219 0.15031 0.15145 0.15063 0.15191 0.15260

151. А измер. 0.16021 0.16530 0.17401 0.18716 0.19704 0.20579 0.21431

152. КП факт, норм 1.00000 1.03084 1.09868 1.17279 1.24145 1.28567 1.33286

153. КП выч. норм. 1.00000 1.02367 1.09280 1.16074 1.23214 1.29776 1.34447

154. КП,% 0.00 -0.70 -0.54 -1.03 -0.75 0.94 0.875 без корр,% 0.00 3.08 9.87 17.28 24.14 28.57 33.295 с корр,% 0.00 0.70 0.54 1.04 0.76 -0.93 -0.86

155. Частота переходного процесса

156. Среднее 9184.153 9135.816 9147.295 9085.745 9085.916 9118.859 9114.866

157. СКО 4.974 5.820 13.653 5.921 8.207 151.960 29.623

158. Погр,% 0.11 0.12 0.29 0.13 0.18 3.27 0.64

159. Постоянная времени затухания переходного процесса

160. Среднее 0.0007277 0.0008747 0.0008927 0.0008785 0.0008307 0.0007589 0.0007409

161. СКО 0.0000024 0.0000043 0.0000037 0.0000023 0.0000023 0.0000017 0.0000010

162. Погр,% 0.65 0.97 0.80 0.51 0.54 0.45 0.26

163. Коэффициенты преобразования ПА1.401.35917060 80 100 120 1401. Температура, 'С919091509070 -I--т-т-1-1----22 40 60 80 100 120 1401. Температура, "С3500 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 -5.000.00095 0.00090 0.00085 0.00080 0.00075 0.00070

164. Погрешности измерений виброускорения1. Температура, "С1. Затухание22 40 60 80 100 120 1401. Температура, 'С1. Частота91309110

165. Среднее 0.47903 0.59817 0.63802 0.68605 0.72960 0.76851 0.76327ско 0.00070 0.00084 0.00141 0.00142 0.00081 0.00127 0.00199

166. Погр,% 0.29 0.28 0.43 0.41 0.22 0.32 0.51

167. А фактич. 0.15476 0.14899 0.15136 0.15237 0.15007 0.14815 0.14844

168. А измер. 0.15199 0.16205 0.17046 0.17878 0.18258 0.18431 0.18404

169. КП факт, норм 1.00000 1.10751 1.14672 1.19470 1.23883 1.26675 1.26251

170. КП выч. норм. 1.00000 1.11746 1.15408 1.19674 1.23414 1.26662 1.26229б КП,% 0.00 0.90 0.64 0.17 -0.38 -0.01 -0.025 без корр,% 0.00 10.75 14.67 19.47 23.88 26.68 26.25б с корр,% 0.00 -0.89 -0.64 -0.17 0.38 0.01 0.02

171. Частота переходного процесса

172. Среднее 9247.562 9172.090 9201.818 9175.845 9187.080 9186.351 9237.153

173. СКО 3.689 10.975 5.413 5.462 5.175 4.175 4.610

174. Погр,% 0.08 0.23 0.12 0.12 0.11 0.09 0.10

175. Постоянная времени затухания переходного процесса

176. Среднее 0.0011428 0.0009811 0.0010649 0.0010175 0.0009782 0.0009369 0.0010272ско 0.0000025 0.0000017 0.0000021 0.0000028 0.0000020 0.0000021 0.0000032

177. Погр,% 0.42 0.35 0.39 0.54 0.40 0.43 0.61-Фактический- • 'Вычисленный

178. Коэффициенты преобразования ПА1.3030.0025.009230921091909170

179. Без коррекции КП - - • С коррекцией КП

180. В таблице использованы следующие обозначения: «Г дискр.» — частота дискретизации сигнала;

181. Г прин.» — частота принуждённой составляющей (частота вибрации);

182. Подавл. f прин., дБ» — степень подавления принуждённой составляющей;1*о изм.» измеренное значение частоты УР;

183. Погр.,%» -относительная погрешность измерения частоты УР;

184. Среднее 9202.25 9203.40 9200.26 9235.291. СКО 3.67 8.83 19.89 82.82

185. Погр,% 0.08 0.19 0.42 1.76

186. В таблице использованы следующие обозначения:

187. Среднее» математическое ожидание совокупности результатов измерения частоты УР.

188. СКО» среднеквадратичное отклонение совокупности результатов измерения частоты УР.

189. Погр.,%» случайная относительная погрешность измерения частоты УР (при доверительной вероятности Р=0.95).

190. Параметры анализируемого сигнала:- амплитуда принуждённой составляющей 0.4;- амплитуда свободной составляющей 0.4;- частота УР 9200 Гц;- постоянная времени затухания переходного процесса 1.5 мс;

191. Коэффициенты фильтров высоких частот, используемых для исключения принуждённой составляющей переходного процесса1. КИХ-фильтр:-0.000231 0.002878 0.006004 0.009971 0.012797 0.011975

192. Ь(,.Ъ\\ 0.004886 -0.010324 -0.033844 -0.063665 -0.095657 -0.12436512.¿>17 -0.144314 0.848541 -0.144314 -0.124365 -0.095657 -0.063665-0.033844 -0.010324 0.004886 0.011975 0.012797 0.00997124. ••¿'26 0.006004 0.002878 -0.0002311. БИХ-фильтр:

193. Секция ¿>о Ъ\ ¿>2 До «1 аг1 1.000000 -2.000000 1.000000 1.000000 -1.241887 0.3922022 1.000000 -2.000000 1.000000 1.000000 -1.351978 0.5156123 1.000000 -2.000000 1.000000 1.000000 -1.597220 0.790543

194. Масштабирующий множитель: 0.399836.

195. Программные модули, реализующие математические модели блока контроля работоспособности и блока определения коэффициента преобразования пьезоэлектрического акселерометра

196. Dataln входная последовательность

197. Startldx, Endldx индексы первого и последнего элементов х % ZeroZone - уровень нечувствительности % TimeStep - период дискретизации % Выход

198. Cnt число отсчётов в усреднённом периоде % SFreq - частотау отсчёты усреднённого периодаif SFreqIn==0

199. CzTm = CzTimes(Dataln, 0, Endldx, ZeroZone, TimeStep); Hp = HpTimes(CzTm);

200. SFreq = 0; n = size(Hp,1); for i=l:n1. SFreq = SFreq+Hp(i); end

201. SFreq = 1/(2*SFreq*TimeStep/n);else1. SFreq = SFreqln;end

202. T = 1/SFreq; % период принуждённой составляющей

203. Cz входная последовательность моментов перехода через О % Возвращает массив пар (номер отсчёта, значение экстремума)for i = 1:size(Cz,2)-1 % перебираем все интервалы между нулями

204. Bgn = floor(Cz (i)); End = ceil(Cz(i+1));y(i,l) = 0;for j=Bgn:Endif (abs(x(j))>y(i,1) )y(i,l) = abs(x(j) ) ; y(i,2) = j;endendend

205. Исключение принуждённой составляющей методом вычитанияfunction y=DeleteSync(Datain, Sync, TimeStep, SFreq)

206. DeleteSync(Datain, Sync) исключает принуждённую составляющую1. Вход:

207. Datain входная последовательность1. Sync усреднённый период

208. TimeStep период дискретизации

209. Startldx, Endldx индексы первого и последнего элементов х % ZeroZone - зона нечувствительности % TimeStep - шаг по времени (не используется)

210. IgnZone зона игнорирования сигнала (если не выходит оттуда в течение IgnTime конец работы)

211. ZL=j-x(j)/(х(j+1)-х(j)); if (fz==l) ZF = ZL; fz = 0;endendif (fz==0)&(abs(x(j+l))>ZeroZone) n = n+1;y(n) = (ZL+ZF)/2 ; fz = 1;end

212. При длительном нахождении в зоне игнорирования завершаем работу if abs(х(j))>IgnZone1.nCount = IgnSteps;else1.nCount = IgnCount-1; if IgnCount==0 breakendendend

213. Моделирование реакции ПА на тестовый импульсfunction Cnt,TimeStep,Syncldx,y.=CreateSignal(InData)

214. CreateSignal(InData) формирует последовательность отсчетов входного сигнала

215. Data.TimeSync длительность принуждённой составляющей

216. Data.TimePulse длительность импульса

217. Data.TimeZero длительность замыкания контактов

218. Data.TimeFree длительность свободной составляющей

219. Data.Sñmpl амплитуды гармоник принуждённой составляющей

220. Data.SPhase фазы гармоник принуждённой составляющей (градусы)

221. Data.SFreq частота первой гармоники принуждённой составляющей

222. Data.AAmpl амплитуды синусоид свободной составляющей

223. Data.APhase фазы синусоид свободной составляющей (градусы)

224. Data.AFreq частоты синусоид свободной составляющей (массив)

225. Data.АТаи постоянные времени синусоид свободной составляющей (массив)1.Data.Noise амплитуда шума

226. TimeStep = 1/InData.FSample; Cnt = TStop/TimeStep; Syncldx = floor(t3/TimeStep);

227. Отзывы, справки, акты внедрения результатов диссертации1. УТВЕРЖДАЮ

228. Заместитель директора по производству

229. Главный инженер филиала «Новинномысская ГРЭС»1. ОАО «Энсл ОГК-5»1. Тупицин В.В. »1) 2010 г.1. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

230. Дана Плотникову Д.А. в том, что разработанным им блок логикипромышленную эксплуатацию на Невинномысской ГРЭС на энергоблоке ст.№9 в составе оборудования виброконтроля «СИВОК» в 2002 году.

231. Заместитель директора по ироизводству

232. Главный инженер филиала «Нсвииномысская ГРЭС»1. В.В.1. ОГК-5»1. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

233. УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по производству-Главпьш инженер филиала1. В.В.2010 г.1. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

234. Исх. № от " 6 " агярмя 201 / г.1. СПРАВКА О ВНЕДРЕНИИ

235. В период со времени проведения совещания 26,09.2000 г. НГШ «Макрогравитация» проведены следующие работы:

236. Разработано программное обеспечение нижнего уровня для многократно-программируемых контроллеров PIC16F73-20I/SP, передано НГРЭС 12 комплектов микросхем с указанными программами для регистраторов «Пульсар».

237. Скорректированы и переданы принципиальные схемы регистраторов «Пульсар-2» в электронном виде,

238. Произведена замена микроконтроллеров микропроцессорных блоков регистраторов «Пульсар-2» -9 шт.

239. Произведено обновление программного обеспечения верхнего уровня системы регистрации с целью обеспечения регистрации, считывания и сохранения графиков изменения аналоговых сигналов.

240. С целью обеспечения функции автоблокировки дискретных входов регистраторов, дополнительно, по заявке НГРЭС, выполнена на 9 регистраторах «Пульсар» замена контроллеров блоков дискретного ввода.

241. Проведен nocí гарантиГшыП'ремонт регистратора «Пульсар-2» Т1ДУ-2.

242. Проведена ревизия качества распайки контактов разъемов ШР.

243. Разработаны, изготовлены и переданы цеху ТЛИ изолирующие прокладки в кол-ве 40 шт. для крепления датчиков АПЭ-1.

244. Завершен монтаж и наладка регистраторов «Скачок» на Бл.9.

245. Переданы в эксплуатацию в количестве 3 шт. датчики ИП-17.

246. ЦТАИ НГРЭС подготовил к поверке и атгестации 2 вибростенда.

247. Заключен договор на выполнение работ НПП «Макрогравитация» для НГРЭС на 2001 год (02/01/19п/07 от 31.01.2001 г.).

248. НГРЭС и НПЛ «Макрогравитация» констатируют, что работы, перечисленные в протоколе тех. совещания от 26.09.2000 г. в основном выполнены в указанные в протоколе сроки.

249. Работы по договору 02/01/19п/07 от 31.01.2001 г. в первом квартале текущего года успешно выполнены.

250. Данный протокол является основанием для проведения взаимных расчетов по первому кварталу 2001 года.-х

251. УТВЕРЖДАЮ» Главный инженер ТЭЦ-1 ^«Курскэнерго»2003 г.1. Акт о выполнении работ.304.03 представителями ИПП "Элексирои" на ТГ-4 были произведены следующие работы.'

252. Проведена проверка работоспособности виброаппаратуры «Сивок» п регистратора «Скачок-3», работающего в ее составе.

253. Считан протокол событий регистратора «Скачок-3» за период с 23.03.03 по 3.04.03.

254. Обновлено программное обеспечение нижнего уровня регистратора «Скачок-3», установленного на ТГ-4, до версии 3.5.

255. Выполнено опробование основных режимов работы регистратора «Скачок-3», в т.ч.-регистрация быстрого изменения при любом-режиме работы турбоагрегата.

256. Представителям ТЭЦ-1 продемонстрировано и передано в опытную эксплуатацию программное обеспечение верхнего уровня регистраторов «Скачок».

257. В результате анализа протокола работы регистратора «Скачок-3» ипоследующего опробования его основных режимов работы выяснилось следующее.

258. За рассмотренный период (23.03.03 3.04.03) имели место неоднократные срабатывания сигнализации «Скачок вибрации», что подтверждается записями в протоколе регистратора.

259. В ходе проверки внброаппаратуры подтвердилась устойчивость регистратора «Скачок-3» с программным обеспечением версии 3.5 к импульсным изменениям вибрации.

260. Проверена работоспособность системы регистрации срабатываний реле защит. В результате выяачена невозможность включения режима ручной блокировки входов регистратора «Пул1лар-2».

261. Проверена работоспособность регистратора «Пульсар-2», В результате выяштено соответствие ал горшею в работы регистратора техническом}' описанию.

262. Выполнена замена резервного источника питания регистратора «Пульсар-2».

263. Проверена целостность базы данных системы регистрации. В результате выявлено искажение технологической информации в таблице <<REGl.JNIT.DBF)>, приводящее к невозможности включения режима ручной блокировки входов.

264. Выполнена корректировка базы данных системы регистрации с целью посстановлешы технологической информации.

265. Проверена работоспособность системы регистрации срабатываний реле зашит после корректировки базы донных. В результате выявлено соответствие алгоритмов работы системы техническом)' описанию.

266. Проведете консультации специалистов цеха ТАИ по вопросам использования н настройки системы регистрации срабатываний реле защит.

267. ЗАКЛЮЧЕНИЕ о результатах опытной эксплуатации системы регистрации срабатываний реле защит.

268. В период -с 1.02.03 по 1.11.03 система регистрации срабатываний реле защит, разработанная НПП «Элсксирон», в составе:проходила опытную эксплуатацию в цехе ТАИ Новочеркасской ГРЭС.

269. В результате опытной эксплуатации установлено следующее.

270. В период с 8.10.03 по. 10.10.03 представителями НПП «Макрогравитация» былипроизведены следующие работы по передаче в опытную эксплуатацию прибора для проверки блока логики срабатывания технологических защит (ГП1БЛ):

271. Представителям НГРЭС передано оборудование для проверки блока логики в составе:- прибор ППБЛ 1 шт.- блок согласования интерфейсов Я5у485-118232 2 шт.

272. Произведена демонстрация работы ППБЛ путем проверки работоспособности блока логики, установленного на блоке 9.

273. Представителям НГРЭС передана инструкция по проверке работоспособности блока логики при помощи ППБЛ.

274. В результате испытаний ППБЛ признан работоспособным и соответствующим основным требованиям технического задания.1. От НПП Шакрогмвитаиия»;1. ОтЛОлШХЖл11. Ве1. Плотников Д.А.1. Нач. ЦТАИ1. Шевцов Г.В. •1. Акт о выполнении работ.

275. В период с 25.03.03 по 26.03.03 представителями НГШ "Макрогранитация" иа блоке 11были произведены следующие работы.

276. Проведена проверка работоспособности виброаппаратуры «Сивок» при запитке се о г источника постоянного напряжения.

277. Обновлено программное обеспечение нижнего уровня регистратора «Скачок-2», установленного на блоке 11. до версии 2.5.

278. Выполнено подключение ключа «Сравнимый режим» к регистратору «Скачок-2».

279. Выполнена проверка логики работы регистратора «БЛСТЗ», в т.ч. срабатывание сигнализации по уровню 7.1 мм/с, 11.2 мм/с. срабатывание защиты в соответствии со схемой ЮгОРГРЭС, срабатывание сигнализации «Огказ виброапиаратуры».

280. Представителям ИГРЭС продемонстрировано и передано в опытную эксплуатацию программное обеспечение верхнего уровня регистраторов «Скачок».

281. Руководство цеха ТЛИ предлагает рассмотреть возможность оснащения всех имеющихся иа

282. НГРЭС регистраторов «Скачок-2» программным обеспечением верхнего уровня.обеспечивающим отображение вибрационного состояния контролируемых агрегатов иархивирование полученных данных.

283. Башкмрсо« отрыто» «сционярмов общество энергетики н зпсетрификации САШКИРЭНЕРГО"

284. Уфимская ТЭЦ-2 имени М,С. Резяповэ450030. г, Уфа, уп Сельская Бморпдскап, 6 теп (34 72) 38-74.08, фа« (3472)38 7Ч.ТО твгвтайп 1о:-«0 АЙВА ОКПО 0462331« ролтэ5Ыг@Дес2 Ьа$Ьоп с'аи*а гин» м»от--г НПП " Элексирон "

285. Россия 34400? г.Ростов на Дону пер. Газетный 72 оф.4 тел./факс С86325 43-46-94 ди юктору г-ну Симочкину В. Н.

286. Для заключения договора на понта* в 2003 году на Уфимской ТЭЦ-2на ТГ-5 аппаратуры виброконтроля на баг 5 аппаратуры "Сивок" и "Скачок"прошу Вас доработать систему на ТГ-7,8

287. Так как от Вас нет ответа на Факс зт 17.01 02 г. повторяем идополняем вош-осы по проведению на наш лзгляд необходимых мероприятий

288. Установить более современное программное обеспечение для повышения наглядности, и удобства работы с аппаратурой'"Сивок" и "Скачок".

289. Отсутствует на экране компьютера иншэрмаиия с какого турбоагрегата в данный момент идет съем информации С ТГ-7 или ТГ-8 5.

290. На экране присутствуют данные второе гепенного значения .

291. Перевод с г.омтроля одной турбины на ;онтроль другой требует слишком большого количесва нажатий кнопок .

292. Запись данчых в память происходит ' голько при отображении таблицы на экране С записи данных по другой турбине в ото время не происходит;.

293. Необходимо иметь на экране информацию о виброскорости сразу обоих турбин с наглядным выделением нужной информации С предположим измене ние цвета уровня сигнала при достижении уровня порога сигнализации)

294. Уменьшить оазбег показаний ко^г.ьютзра и блока максимумов "Сиеу.у".

295. Рассмотреть возможность лооскашения аппаратуры " Сивок " блоками НЧ

296. Просим сообщить о возможности проведения этих мероприятий . стоимости -¡остагяи необходимого оборудования и стомости пуско -наладочных работ.1. Дирехтор Уфимской ТЭ11-2

297. Исполнитель начальник ЦТАИ Зырянов в П. гел. С 34?.4 33-80-44

298. Министерство образования и науки Российской Федерации

299. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)»ул. Просвещения, д. 132, г. Новочеркасск,

300. Ростовская область, 346428 Телефон(8635)255448. факс(8635)227269 E-mail: rektorat@npi-tii7ч-?. "'i lb-- ~ л1. Ч'» *•• ■>"на №1. АКТвнедрения в учебный процесс результатов диссертационной работы Плотникова Дмитрия Александровича

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00