автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оценка эксплуатационных параметров газодинамической системы газоперекачивающих агрегатов по информации вибросигналов

На правахрукописи

ГРАЧЕВ Денис Владимирович

ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ПО ИНФОРМАЦИИ ВИБРОСИГНАЛОВ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка

информации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата техниче

Саратов 2004

Диссертация выполнена в Саратовском государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Бржозовский Борис Максович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Заковоротный Вилор Лаврентьевич

Ведущая организация - Институт проблем точной механики

и управления РАН, г. Саратов

Защита состоится 7 декабря 2004г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.04 при Саратовском государственном техническом университете по адресу: 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, корпус 1,ауд. 319.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Саратовского государственного технического университета.

Автореферат разослан - ноября 2004 г.

Ученый секретарь

кандидат технических наук, доцент Султанов Сергей Игоревич

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из важнейших путей повышения эффективности функционирования основного технологического оборудования компрессорных станций - газоперекачивающих агрегатов (ГПА) - является создание информационно-измерительных систем, позволяющих с приемлемой для практики точностью оценивать эксплуатационные параметры газодинамической системы агрегатов, такие как давление и температура в камере сгорания и других газовых объемах, а также показатели выбросов вредных веществ. Основными источниками информации о параметрах состояния ГПА являются вибрационные процессы. Вопросам разработки методов анализа вибросигналов роторного оборудования посвящены работы С.П. Зарицкого, В.Г. Засецкого, М.Д. Генкина, А.Г. Соколовой, А. Г. Толстова, Ю.Н. Васильева, ЕА Игуменцева. Анализу вибросигналов и средств виброизмерений ГПА посвящены разработки "ВНИИЭгазпром" и ИТЦ "Оргтехдиагностика". Значительный вклад в разработку методов и средств виброакустической диагностики машинного оборудования внесен Институтом машиноведения РАН. Вопросами анализа технического состояния машинного оборудования занимаются научные школы под руководством Б.М. Бржозовского, В.Л. Вейца, Ю.И. Городецкого, В.Л. Заковоротного, Ю.Г. Кабалдина. Из зарубежных достижений в этой области следует отметить разработки корпорации "Bently Nevada", посвященные методам диагностики опор ротора, основанным на использовании полного спектра, а также фирмы "Impact Technologies", посвященные методам поиска идентификационных признаков отказов и созданию систем принятия решения о состоянии газотурбинной установки на их основе.

В структурном отношении ГПА является сложной технической системой и отличается многоконтурностью информационных и энергетических связей функциональных блоков. Рассматриваемая система может быть характеризована нестабильностью внутренних связей, внешними возмущениями и нестационарной нагрузкой. Эти связи могут иметь существенно нелинейный характер, что приводит к отсутствию априорного моделирования детерминированными уравнениями для целей идентификации нестационарных процессов (гибкая связь ротора, изменение температурного поля, окружная неравномерность давления в газовоздушном тракте, воздействие турбулентных потоков на лопаточный аппарат турбины). При изменении этих характеристик в рабочем диапазоне (управляемой частоте вращения ротора) изменение параметров виброколебаний может происходить в два и более раз. Нелинейные связи порождают возникновение многочастотных колебаний. Все это делает систему слабоформализованной при эксплуатации. В этой связи изучени ~ шия для

оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы привода ГПА - газотурбинной установки (ЛГУ) стохастической составляющей вибросигналов, отражающей аэро- и термодинамические процессы газовоздушных трактов турбомашин, является актуальной задачей.

Цель работы: оценка эксплуатационных параметров газодинамической системы газоперекачивающих агрегатов на основе анализа информации стохастических составляющих вибросигналов аэро- и термодинамического происхождения.

Методы исследования. В диссертации использованы методы спектрального анализа, линейной алгебры, математической статистики, регрессионного анализа, теории алгоритмов и вычислительных структур, теории искусственных нейронных сетей.

Научная новизна работы заключается в следующих научных результатах:

• разработан метод определения спектральных составляющих собственных колебаний лопаток в вибросигнале для обеспечения контроля состояния лопаточного аппарата турбины ГТУ в реальном времени;

• для целей оценки нестационарных процессов в ГТУ предложен и апробирован метод спектрального анализа быстроменяющихся процессов в вибросигнале;

• обоснованы принципы разделения спектра виброакустического сигнала на квазипериодические составляющие колебаний механической системы и стохастические составляющие аэро- и термодинамического происхождения при нестационарности колебательных процессов, что позволяет анализировать интенсивность вибрации, возбуждаемой камерой сгорания у ГПА без выносных камер;

• разработан метод анализа спектральных компонент термоакустических колебаний для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы ГТУ, что позволило создать информационную систему оценки состояния газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-6,3 по техническим и экологическим критериям.

Практическая ценность работы состоит в создании принципа построения алгоритмического и программного обеспечения, на основе которого реализована автоматизированная система определения экологических и газодинамических параметров ГПА для станций хранения и транспортировки газа. Предлагаемые в работе методы оценки нестационарных сигналов открывают новые возможности для анализа сложных динамических систем.

Реализацияработы была осуществлена на объектах ООО "Югтранс-газ" АО "Газпром" г. Саратова по результатам выполнения хоздоговорной работы: частично - на компрессорных станциях Петровского и Степного линейных производственных управлений, в полном объеме - на компрес-4

сорной станции Сторожовского линейного производственного управления, и позволила не только подтвердить достоверность основных полученных результатов, но и оценить потенциальный эффект от их. практического использования.

На защиту выносятся:

1. Методы и алгоритмы адаптивной фильтрации для выделения термоакустических колебаний из виброакустических сигналов.

2. Результаты теоретического обоснования возможности использования термоакустических колебаний как характеристики термодинамических процессов.

3. Метод спектрального анализа быстроменяющихся процессов в вибросигнале.

4. Результаты экспериментальных исследований и практической реализации на объектах ООО "Югтрансгаз "АО "Газпром ".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации представлялись на: научных семинарах СГТУ; Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков" (Рыбинск, 2002); V Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права" (Сочи, 2002); Международной конференции "Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении" (Саратов, 2002); Международной научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития двигателе-строения" (Самара, 2003); VII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем "ДТС-2004" (Саратов, 2004).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 работ, список которых приводится в конце автореферата.

Объем и структура работы. Диссертация общим объемом 181 страница состоит из введения, четырех глав и заключения, включает 82 рисунка, 16 таблиц, список использованной литературы из 150 наименований и содержит 5 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы, ее научная новизна, практическая ценность. Представлены положения, выносимые на защиту, приводятся данные об апробации материалов диссертации.

В первой главе дается обзор основных направлений в развитии методов и систем вибродиагностики и анализа вибросигналов.

Рис 1 Фрагмент сигнала виброу- Рис 2 Периодические составляющие в

скорений ГТУ частотно-временном представлении

Во второй главе проведен анализ структуры виброколебаний ГТУ. Работа газотурбинной установки сопровождается виброакустическими колебаниями, имеющими сложный спектральный состав в диапазоне частот 0- 10 000 Гц.

Частотные составляющие спектра вибрации обуславливаются источниками возбуждения механического и аэродинамического происхождения. Сложный состав виброколебаний ГТУ (рис.1) обусловлен многочастотными нестационарными колебательными процессами, структура которых значительно зависит от режима работы агрегата. Например, колебания лопаточного аппарата образуют в спектре периодические составляющие с нестабильной частотой и амплитудой. На колебания периодических составляющих накладываются стохастические колебания, возбуждаемые в камере сгорания и других газовых объемах. Возникновение стохастической составляющей в вибросигнале ГТУ связано с физическими явлениями аэро- и термодинамических процессов, протекающих в газовоздушном тракте агрегата. Изменение режима работы ГТУ (изменение частоты вращения ротора, нагрузки) влечет значительное изменение амплитудных и частотных значений спектральных составляющих, что требует создания специальных методов обработки информации виброколебаний ГТУ.

03 04 Время, с

Рис 3. Вейвлет-преобразование имитационного сигнала, полученного суммированием нескольких составляющих

В современных системах диагностики роторных машин используется частотно-временной способ представления сигнала, заключающийся в разбиении временной реализации сигнала на интервалы с последующим применением к каждому из них алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ) (рис.2). Традиционный спектральный анализ на базе БПФ неэффективен для нестационарных сигналов с временным масштабом нестационарности, много меньшим продолжительности подлежащей анализу реализации. Это связано с усреднением мощности флуктуации при спектральном анализе (спектр мощности) по всему времени наблюдения сигнала. Для определения частотно -временных свойств сигналов широко используют вейвлет-анализ. Однако из-за ограниченных возможностей оценки частоты спектральных пиков в вибросигнале данный метод не имеет широкого распространения в системах анализа вибросигналов ГТУ (рис.3). В последнее время в системах анализа вибросигналов получил распространение алгоритм преобразования Фурье коротких временных интервалов (Short Time Fourier Transform) (рис.4). Для фиксированного to преобразование Фурье коротких временных интервалов функции flf) описывает локальный спектр fif) вблизи to, как функцию от со. Он определяется как преобразование Фурье от f{t)g{t — to)> гДе£(0 - функция окна. Смещение окна вдоль оси времени позволяет получить "кадры" частотно-временных свойств/ На рис. 4 изображено семейство подобных смещенных во времени окон, В ходе проведенного нами анализа имитационного сигнала (рис.7,а) и реального сигнала виброускорений (рис.8,а) с применением данной процедуры был выявлен ее недостаток, которым является ограничение точности оценки частоты спектральных пиков, зависящей от размеров функции скользящего окна. Для устранения этого ограничения в разработанном нами методе применяется функция окна с размером, равным фрагменту сигнала (рис.5), что позволяет уменьшить искажения, вносимые функцией окна. При умножении такой функции окна на сигнал ам-

Рис.4. Функция окна в алгоритме преобра- Рис.5. Функция окна распространяется зования Фурье коротких временных ин- на весь фрагмент сигнала тервалов отлична от нуля лишь в анализируемой секции

плитудный спектр будет содержать компоненты частот, присутствующие на всей длине анализируемого фрагмента. В результате изменения в сигнале будут лишь на участке, где функция окна отлична от единицы. Если рассмотреть амплитудно-частотные характеристики модулирующего сигнала с использованием разложения временного ряда на компоненты ряда Фурье:

Л

Ах) = + (ал сое пх + Ъ„ вт гас),

(1)

л»1

где

постоянная составляющая, то в случае дискретного сиг-

нала постоянная составляющая или нулевая гармоника дискретного спектра определяется как среднеарифметическое значение временного ряда на интервале [-/,/]:

АГ-1

N

(2)

л-0

где х[п] - временной ряд дискретных значений амплитуды сигнала; N -число дискретных значений на интервале. Применяя теорему о модуляции

И/МИФ

(3)

преобразование

(4)

где - сигнал, изменяющийся во времени, Фурье от и теорему о переносе спектра

где частота несущей, в результате амплитудное значение регистрируемой в спектре частотной составляющей представим как

где номер гармоники дискретного спектра, соответствующей частоте спектральной составляющей; ат— амплитуда сигнала в момент времени на частоте данной спектральной составляющей; является действительным значением амплитуды спектра на час-

Рис.6. График скользящей функции окна и ее ступенчатого аналога

тоте данной спектральной составляющей и определяется по алгоритму БПФ. Если использовать допущения о том, что отдельная периодическая составляющая в сигнале виброколебаний представляет собой амплитудно-модулированный сигнал и плавно изменяющаяся функция окна может быть приближенно представлена ступенчатым аналогом (рис.6), то данное представление позволяет вычислить значения амплитудного спектра путем решения системы линейных алгебраических уравнений, в которой коэффициенты при неизвестных являются значениями функции скользящего окна, а значения свободных членов являются амплитудами спектров, полученных по сигналу с умноженными на него функциями скользящего окна:

где - столбец амплитуд на дискретной частоте спектра, получаемый в результате умножения фрагмента сигнала на скользящую функцию окна; С - матрица коэффициентов ступенчатого аналога скользящей функции окна; а{ - столбец неизвестных значений амплитуд на г'-й дискретной частоте спектра, приближенно соответствующий реальным значениям амплитуд составляющих сигнала: В качестве скользящей функции окна в данном методе используется модифицированная функция Блэкмана:

где М- число отсчетов в сигнале; N - число участков, на которых необходимо определить среднее значение амплитуды. Проверка работоспособности метода осуществлялась имитационным экспериментом. Для имитации использован сигнал, полученный суммированием нескольких составляющих. Эксперимент подтвердил повышение точности амплитудно-частотного анализа (рис.7,б) по сравнению с методом коротких временных интервалов (рис.7,а). Более высокая точность разработанного метода позволила детально проанализировать спектральный состав виброколебаний ГТУ (рис.8) и определить свойства отдельных его составляющих.

У стохастического процесса спектр распределен по частоте, у детерминированного процесса (к которым относятся периодические составляющие колебаний лопаточного аппарата) спектр сосредоточен на одной частоте (однако частота вращения ротора ГТУ нестабильна, частота флуктуирует, поэтому спектр размывается). Данное свойство используется в алгоритме разделения спектральных составляющих: на каждом шаге вычисляется спектр, индексируются все вершины спектра (поиск экстремальных вершин). Критерием сосредоточенности на одной частоте служит постоянное значение частоты найденной вершины, либо малое смещение вершины по частоте (одна дискретная единица, зависит от длины фрагмента БПФ).

Для устойчивости алгоритма при поиске детерминированных составляющих с сильной частотной нестабильностью используется метод спектрального анализа быстроменяющихся процессов. Анализ спектра виброускорений ГТУ по разработанному алгоритму показал возможность обнаружения периодических составляющих с малыми значениями амплитуды на фоне стохастических составляющих колебаний (рис.9.). Для накопления и хранения информации о частоте и амплитуде периодических составляющих в

памяти ЭВМ использована вычислительная структура. Анализ данной информации позволил создать алгоритм для обнаружения составляющих спектра, образуемых собственными колебаниями лопаток турбины. Поиск этих составляющих в спектре виброускорений осуществляется с применением разработанного нами метода, использующего классификационный алго-

Рис 9. Результат поиска периодической составляющей в спектре виброускорений ГТУ

Собственные частоты

ритм на основе самоорганизующихся карт Коханена (Self Organizing Maps - SOM), в качестве входных векторов в котором используется временной ряд значений амплитуд периодической составляющей. Суть работы алгоритма - группировка векторов по признакам одновременности колебаний с целью определения составляющих, промодули-рованных вынужденными колебаниями. При проведении экспериментов и обработке спектра виброускорений агрегата ГПА-Ц-6,3 по приведенному алгоритму выявлены частоты собственных колебаний лопаток (рис.10), приведенные в табл.

Разработанные нами методы позволили получить достоверную информацию о периодических составляющих спектра виброколебаний ГТУ, что обеспечило возможность анализа стохастической составляющей аэро-и термодинамического происхождения. Сложные физические процессы, происходящие при горении, порождают стохастические, турбулентные потоки, вызывающие колебательные явления. Стохастические колебания термодинамической природы, возникающие в процессе горения топлива, носят название термоакустических колебаний. Колебания усиливаются за счет тепловой энергии. В работе Полифке, Копила и Сербановича "Влияние временных задержек распределения топлива в эллиптических форсунках на устойчивость горения" (Polifke W., Kopitz J., Serbanovic A., "Impact of the Fuel Time Lag Distribution in elliptical Premix Nozzles on Combustion Stability") показана связь флук-туаций давления и стохастических акустических возмущений, возникающих в камере сгорания газовой турбины:

колебаний лопаток, Гц

первой ступени. второй ступени третьей ступени

91 163 247

324 912 424

506 2812 776

514 3206 1555

20 78 157 235 314 392

0 Время, 10"гС

10 78 157 235 314 392 470 548 627 70S 784 827 в Воемя. 10 с

Рис.10. Вынужденные колебания первых трех ступеней турбокомпрессора агрегата ГПА-Ц-6,3 и реакция на них собственных колебаний лопатки; а - 1 ступень; б-2 ступень; в - 3 ступень

вынужденные колебания собственные колебания

где р - плотность среды (кг/м3), с -скорость звука (м/с);/Hg- амплитуды стохастических акустических возмущений, распространяющихся по направлению и против направления потока соответственно. Выражение (8) отражает линейную зависимость между амплитудой колебаний и ростом давления и дает возможность использовать стохастические колебания в качестве косвенной характеристики термодинамических процессов (наряду с давлением). Следовательно, существует возможность определять рабочие параметры ГТУ по характеристикам термоакустических колебаний, в частности объем эмиссии вредных веществ, зависящий от режимов работы газовой турбины. Для определения влияния режимов работы и износа компонентов турбины на зависимость между давлением в камере сгорания и концентрацией выбросов вредных веществ нами проведено модельное исследование процессов в газодинамической системе газотурбинного двигателя НК-12СТ, входящего в состав газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3. Для моделирования использовалась программа имитации газовой турбины (Gas turbine Simulation Program, GSP) национальной аэрокосмической лаборатории Нидерландов (National Aerospace Laboratory NLR, Amsterdam, the Netherlands). Анализ результатов моделирования показал, что зависимости концентрации выбросов от давления в камере сгорания имеют преимущественно линейный характер в рабочем диапазоне частот и при значениях износа <5% потери мощности. Это означает, что оценку состояния газодинамической системы ГТУ можно осуществлять на основе расчета концентрации выбросов загрязняющих веществ. С целью последующего анализа стохастических составляющих и определения в них частотных диапазонов термоакустических колебаний нами разработан программный адаптивный фильтр, использующий постоянно накапливаемую информа-

Рис.11. Фрагмент спектра сигнала виброколебаний агрегата ГПА Ц-6,3, содержащий периодическую составляющую; а - до обработки; б - после обработки

г

цию о периодических составляющих, что обеспечило возможность разделения спектра виброколебаний на стохастические и периодические составляющие (рис.11).

В ходе анализа спектров выделенных стохастических колебаний (рис.12) была предложена гипотеза о нормальном распределении мощности термоаку-стичеких колебаний в их частотном диапазоне. Теоретические значения распределения определяются с использованием аппроксимации спектра термоакустических колебаний по методу наименьших квадратов выражением вида

где среднее значение частоты колебаний; В - характеризует уровень предельных значений, к которым стремится амплитуда при удалении час-тоты^от /¿5^4 - амплитуда гауссовой кривой; а - среднеквадратическое отклонение частоты от среднего значения /к. Проверка гипотезы по критерию Колмогорова-Смирнова показала ее достоверность. Данный факт позволяет использовать параметры теоретического распределения (9) для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы ГТУ.

Третья глава посвящена созданию математического обеспечения для определения состояния газодинамической системы агрегата по техническим и экологическим критериям.

Анализ результатов проверки теоретических выводов о возможности использования спектра термоакустических колебаний в качестве характеристики газодинамических процессов проводился на основе экспериментальных данных замеров виброколебаний ГТУ. С достоверностью 98% были получены линейные зависимости между концентрацией выбросов и амплитудой термоакустических колебаний, что подтверждает результаты выполненных в главе 2 модельных исследований ГТУ.

С использованием экспериментальных данных предложена модель линейной связи между концентрациями веществ в выбросе и амплитудой термоакустических колебаний в виде

Рис. 12. Спектр термоакустических колебаний агрегата ГПА Ц-6,3 и его теоретические функции плотности распределения в диапазонах 2900 - 5600 Гц и 6400 - 10200 Гц

Рис.13. Модели расчета концентраций оксидов азота и углерода.

С = а + ЬАе. (10)

На рис. 13 представлены результаты практического использования подхода. Анализ достоверности результатов оценки состояния агрегата по экологическим критериям проводился сопоставлением с данными прямых инструментальных замеров,

выполненных как в переходном (при смене скорости вращения турбин), так и в стационарном (на постоянной скорости вращения ротора) режиме работы агрегата. Замеры проводились газоанализатором ДАТ-16 либо в течение всего времени переходного процесса, либо в течение фиксированного отрезка времени устойчивой работы агрегата. Результаты инструментальных замеров сравнивались с результатами расчетов концентраций загрязняющих веществ по моделям (рис. 14).

По результатам сравнения определялись относительные погрешности расчета концентраций по моделям. Метрологическая оценка точности полученных результатов помимо определения доверительных интервалов включала также расчет относительных погрешностей модельного вычисления концентраций. Метод обеспечивает довольно большой запас по точности, поскольку средние значения погрешностей расчета веществ по моделям составили: 1ЧОх - 2,79%, СО -1,95%.

Рис.14 Результаты сравнительной оценки определения концентрации оксидов азота в выбросе: пунктир -доверительные интервалы для расчета по модели

31

39

1 27

>г 26

У

* 23

& 21

1 1«

5

17

1в

13

, А

I МО «•ли ГУ. ^ ..—*

'^тС

■ - * " " А/1 А

~| Зам< >р |—

а я Число замров

Рис 15 Схема образования, передачи и обработки вибросигналов

В четвертой главе приводится описание системы контроля эксплуатационных параметров газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-6,3, программное обеспечение которой создано с применением разработанных методов и алгоритмов. Система состоит из пьезодатчиков, установленных на задней опоре и. турбокомпрессоре ГТУ; модуля усиления-преобразования-коррекции, размещенного в блоке автоматики агрегата, подключенного к ЭВМ через линию связи; и ЭВМ, установленной в помещении главного щита управления компрессорным цехом. Результаты обработки, характеризующие техническое состояние и эмиссионную активность агрегата, выводятся в виде графиков на экран монитора системы. Схема обработки информации вибросигналов в системе представлена на рис. 15. Виброколебания генерируются в подсистемах агрегата, суммируются на корпусе и несущих конструкциях агрегата. Для преобразования колебаний в электрический сигнал используются пьезоэлектрические датчики вибрации (ДН14), что позволяет получить информацию о сигналах виброускорений. Преобразованный в цифровую форму, вибросигнал подвергается частотно-временному анализу, что дает возможность выделить колебания отдельных подсистем агрегата. С использованием комплекса адаптивных фильтров, которые используют накапливаемую информацию о периодических колебаниях механической системы, выделяется информация о термоакустических колебаниях газодинамической системы. Характеристики термоакустических колебаний используются для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы и расчета эмиссионной активности агрегата.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

На основе материалов исследований формулируются следующие основные выводы.

1. Потенциальная возможность повышения эффективности функционирования газотурбинных ГПА связана с оценкой эксплуатационных параметров газодинамической системы. Стохастические составляющие сигналов виброускорений являются одними из наиболее информативных и доступных для измерения параметров, характеризующих состояние газодинамической системы ГТУ поскольку, занимая большую часть частотного диапазона, объем содержащейся в них информации о состоянии агрегата в несколько раз превышает объем информации, которую содержат составляющие вынужденных и собственных колебаний механической системы агрегата. Однако сложный состав виброколебаний ГТУ, определяемый многокомпонентными нестационарными колебательными процессами, затрудняет применение существующих методов анализа (короткое преобра-

зование Фурье, вейвлет-анализ и др.) для разделения спектра на стохастические и детерминированные составляющие.

2. Существенная нестационарность многочастотных вибросигналов, порождаемых работой ГТУ, делает неэффективным традиционный метод обработки информации виброколебаний на базе быстрого преобразования Фурье, а также определяет необходимость модификации существующих методов частотно-временного анализа с целью увеличения точности оценивания частоты спектральных пиков для выделения частотных составляющих и обеспечения анализа сигналов в реальном масштабе времени. В работе предложен метод спектрального анализа быстроменяющихся сигналов, являющийся по существу модификацией короткого преобразования Фурье, который при малом размере функции окна обеспечил достаточную точность выполнения процедуры анализа информации виброколебаний.

3. В ходе разведочного анализа сигналов виброускорений ГТУ предложено использование частотно-временного представления спектра для определения свойств высокочастотных составляющих сигнала. Разработаны методы и алгоритмы для выделения вынужденных и собственных составляющих колебаний, содержащихся в высокочастотном диапазоне спектра вибросигнала ГТУ, что позволяет разделить спектр на составляющие, образуемые механической и газодинамической подсистемами агрегата.

4. Методом имитационного моделирования газотурбинного двигателя определен характер влияния режимов работы и степени износа агрегата на термогазодинамические параметры. Установлена степень влияния давления газовой смеси на интенсивность сжигания топлива при различных температурных режимах и, как следствие, на образование выброса продуктов сгорания топлива (оксидов азота и углерода) в атмосферу. Это означает существование прямой связи между термоакустическими колебаниями и мощностью выброса загрязняющих веществ, что подтверждено экспериментальными исследованиями. Предложенная на основе этого взаимосвязь позволяет использовать колебания для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы агрегата по степени его эмиссионной активности как в нормальном состоянии, так и в условиях развития процессов естественной деградации.

5. Статистические исследования спектра выделенной стохастической составляющей обосновывают возможность применения закона нормального распределения для определения частоты термоакустических колебаний. Значения параметров нормальной кривой использованы в работе для получения показателей динамического состояния газодинамической системы ГТУ.

6. Представленные результаты анализа использованы для создания информационной системы для оценки эксплуатационных параметров газоди-

намической системы ГТУ. По параметрам термоакустических колебаний разработана модель концентрации выбросов вредных веществ, что дает возможность создать систему контроля выбросов, работающую в реальном режиме времени. Адекватность модели подтверждена точностью результатов, полученных в ходе экспериментальных исследований с использованием аттестованной аппаратуры для контроля выбросов.

7. Особенности взаимосвязи термоакустических колебаний с процессами газодинамической системы, установленные по результатам экспериментальных исследований, позволили разработать программно-математическое обеспечение информационно-измерительной системы для оценивания эксплуатационных параметров газотурбинных ГПА по техническим и экологическим критериям с достоверностью работы более 90%, что позволяет отслеживать информацию о мощности выбросов для решения задач ее снижения.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бржозовский Б.М. Выделение высокочастотных составляющих в спектре виброколебаний газотурбинных двигателей / Б.М.Бржозовский, Д.В.Грачев, В.В.Мартынов // Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права: Труды V Международной научно-практической конференции Кн. Информатика. М: МГАПИ, 2002. С. 17-21.

2. Бржозовский Б.М. Экологический мониторинг газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций по динамическим характеристикам / Б.М.Бржозовский, Д.В.Грачев, В.В.Мартынов // Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении: Труды международной конференции. Саратов: СГТУ, 2002. С. 42-45.

3. Грачев Д.В. Использование быстрого преобразования Фурье в малых выборках с сохранением точности и восстановлением амплитуд методом решения рекуррентной системы линейных уравнений / Д.В.Грачев // Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении: Труды международной конференции. Саратов: СГТУ, 2002. С. 142-144.

4. Бржозовский Б.М. Использование стохастических колебаний термодинамической природы для определения экологических показателей газоперекачивающих агрегатов / Б.М.Бржозовский, Д.В.Грачев, В.В.Мартынов // Высокие технологии - путь к прогрессу: Сб. науч. тр. / СНЦ РАН. - Саратов: Научная книга, 2003. - С. 196-205.

5. Бржозовский Б.М. Анализ термоакустических колебаний газотурбинных двигателей / Б.М.Бржозовский, Д.В.Грачев, В.В.Мартынов // Компрессорная техника и пневматика. 2003. № 6,-С. 70-72.

6. Грачев Д.В. Анализ виброакустических колебаний в условиях квазистационарности рабочих процессов технологического оборудования / Д.В.Грачев // Исследования станков и инструментов для обработки сложных и точных поверхностей: Межвуз. науч. сб. - Саратов: СГТУ, 2003. - С. 119-122.

Оценка эксплуатационных параметров газодинамической системы газоперекачивающих агрегатов по информации вибросигналов

ГРАЧЕВ Денис Владимирович

Автореферат

Ответственный за выпуск В.В. Мартынов Корректор Л.А. Скворцова

Лицензия ИД № 06268 от 14.11.01

Подписано в печать 28.10.04

Бум. тип. Усл. печл. 1,16

Тираж 100 экз. Заказ 440

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд.л. 1,0 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77, СГТУ Копипринтер СГТУ, 410054, Саратов, ул. Политехническая, 77

№23 25 3

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИБРОКОНТРОЛЯ ГПА.

1.1. Общая характеристика основного технологического оборудования компрессорных станций.

1.2. Колебания в ГПА.

1.3. Методы анализа виброколебаний.

1.4. Методы виброконтроля и диагностики.

1.5. Средства для проведения виброконтроля и диагностики ГПА.

1.6. Выводы. Постановка задач исследования.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГАЗОТУРБИННЫХ ГПА ПО ХАРАКТЕРИСТИКАМ ВИБРОСИГНАЛОВ.

2.1 Методы представления и обработки данных для анализа высокочастотного диапазона спектра виброколебаний ГТД.

2.2 Выделение вынужденных и собственных колебаний из высокочастотного спектра.

2.2.1 Выделение периодических составляющих из спектра вибросигнала

2.2.2 Обнаружение частот собственных колебаний лопаток.

2.3 Спектральный анализ быстроменяющихся процессов в сигнале.

2.3.1 Частотно-временное представление сигналов.

2.3.2 Вычисления значений амплитуд спектра в одном фрагменте.

2.3.3 Реализация метода спектрального анализа быстроменяющихся процессов в сигнале.

2.4 Использование термоакустических колебаний в качестве характеристики работы ГТД.

2.4.1 Структура и принцип работы газотурбинной установки.

2.4.2 Физика горения газовоздушной смеси.

2.4.3 Модельное исследование процессов в газодинамической системе

2.5 Выделение составляющих термоакустических колебаний из общего спектра виброколебаний ГТД.

2.6 Определение параметров термоакустических колебаний.

2.7 Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АГРЕГАТА.

3.1 Исходные данные для разработки.

3.2 Экспериментальная проверка (определение достоверности) метода выделения термоакустических колебаний.

3.3 Сопоставительный анализ результатов испытаний.

3.4 Выводы.

4. СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ ГПА-Ц-6,3 ПО ТЕХНИЧЕСКИМ И ЭКОЛОГИЧЕСКИМ КРИТЕРИЯМ.

4.1 Состав системы.

4.2 Программное обеспечение для расчета параметров модели концентрации выбросов вредных веществ.

4.3 Программное обеспечение системы.

4.3.1 Структура программы.

4.3.2 Описание интерфейса программы.

4.4. Аппаратная часть системы.

К настоящему времени в газовой промышленности России возникла насущная необходимость полномасштабного перевооружения парка основного технологического оборудования компрессорных станций - газоперекачивающих агрегатов (ГПА), - поскольку около 25% из них уже дорабатывают назначенный производителем ресурс, а еще около 25% выработали более 75% ресурса [49]. Но поскольку темпы технического перевооружения в течение ближайших 10 лет будут невысокими, необходимо обеспечивать надежность нагнетательного оборудования с околоресурсным и сверхресурсным сроком эксплуатации. Дополнительным фактором актуальности решения данной задачи является существенный рост стоимости транспортных услуг, услуг по доставке ГПА к месту их ремонта, рост цен на запасные части и ремонтные услуги, высокие цены на энергоносители. Анализ опыта эксплуатации агрегатов различного типа показывает [25], что обслуживание и ремонт агрегатов составляют 11-12% календарного времени (3-4% которого занимают внеплановые ремонты) и их проведение связано с большими материальными затратами. /

Затраты на обслуживание и ремонт являются одним из важнейших эксплуатационных показателей любой технической системы. Их минимизация в тех случаях, когда система является ремонтопригодной, практически невозможна без эффективного контроля, мониторинга и диагностики ее состояния. При этом средства для их проведения должны быть просты в эксплуатации, сравнительно недороги и должны обеспечивать необходимый перечень функций для повышения эффективности эксплуатации ГПА, в том числе увеличение межремонтных периодов.

В структурном отношении ГПА является сложной технической системой и отличается многоконтурностью информационных и энергетических связей функциональных блоков. Рассматриваемая система может быть характеризована нестабильностью внутренних связей, внешними возмущениями и нестационарной нагрузкой эти связи могут иметь существенно нелинейный характер. Что приводит к отсутствию априорного моделирования детерминированными уравнениями для целей идентификации нестационарных явлений (гибкая связь ротора, изменение температурного поля, окружная неравномерность давления в газовоздушном тракте, воздействие турбулентных потоков на лопаточный аппарат турбины) при изменении этих характеристик в рабочем диапазоне (управляемой частоте вращения ротора) изменение параметров виброколебаний может происходить в два и более раз. Нелинейные связи порождают возникновение многочастотных колебаний. Все это делает систему слабоформализованной при эксплуатации.

В современных средствах мониторинга и диагностики, роторных машин, основным видом анализируемых процессов становится вибрация, активно вытесняя многие процессы, в том числе и тепловые. Причины не только в том, что вибрационные методы эффективнее и имеется тенденция к быстрому снижению затрат на их реализацию, но и в том, что начать мониторинг и диагностику по вибрации можно в любое время, в том числе и через несколько лет эксплуатации оборудования, когда затраты на профилактические работы и ремонт превысят экономически оправданную величину [6]. Кроме того, по сигналу вибрации могут быть обнаружены практически все виды зарождающихся дефектов без привлечения для диагностики других видов физических процессов [74]. Сказанное означает, что именно системы вибромониторинга и диагностики в силу специфики вибрационных сигналов несут основную ответственность за общий контроль механического состояния оборудования и предотвращение аварийных ситуаций, связанных с развитием различных механических повреждений. Однако если созданию систем вибродиагностики уделено достаточно большое внимание вплоть до построения автоматических и адаптивных систем вибрационной диагностики и систем экспертного анализа вибрационной информации [6, 25, 53, 102], то о системах вибромониторинга чаще всего лишь упоминается как о необходимой составной части общей системы обеспечения эксплуатационной надежности оборудования.

Вместе с тем именно мониторинг состояния является тем средством, с помощью которого можно обнаруживать изменение состояния объекта непосредственно в процессе эксплуатации и на этой основе эффективно решать задачи о выделении слабых вибросигналов (характеризующих развитие дефектов) на фоне большого уровня помех или оценки величины малого приращения вибросигнала, коррелированного с развивающимся дефектом [31].

Пока вибрационный мониторинг используется для поиска повреждений механической части. Однако множество отказов связанных с приводом ГПА - газотурбиной установкой (ГТУ) локализовано в газодинамической системе. В системах мониторинга работоспособности, как подмножестве мониторинга состояния, используются t исключительно газотермодинамических характеристики. Измерительными параметрами являются температура, давление, скорость потока. Основанные на них термодинамические вычисления служат идентификатором степени производительности (или износа) газодинамической системы ГПА [122]: Достоверность обнаружения отказа определяется объемом информации получаемой от контролируемых параметров. Недостаточное их число затрудняет диагностику таких явлений как вибрационное горение, образование срывных потоков, помпаж компрессора, прогар камеры сгорания, срыв пламени, засорение проточных частей и т.д. [54, 66, 103]. С этой точки зрения, существующие системы мониторинга работоспособности нуждаются в увеличении числа параметров контролирующих состояние газодинамической' системы. Потенциальная возможность использования вибросигналов позволяет расширить круг средств распознавания подобных отказов. Поскольку акустические колебаний возбуждаемые в камере сгорания являются известным явлением, и их связь с газо-термодинамическими характеристиками достаточно изучена [4, 115, 119, 122, 123, 127, 128, 135, 146]. Поиск и разработка подходов к повышению надежности и эффективности использования оборудования на основе создания и внедрения систем оценки состояния его газодинамической системы являются актуальной задачей, имеющей важное научное и практическое значение.

Цель работы - оценка эксплуатационных параметров газодинамической системы газоперекачивающих агрегатов на основе анализа информации стохастических составляющих вибросигналов аэро- и термодинамического происхождения.

В процессе выполнения работы рассмотрены основные методы виброконтроля и диагностики ГПА на предприятиях газовой отрасли, и предложен метод определения состояния газодинамической системы, основанный на анализе информации виброакустических сигналов. По результатам анализа виброакустических сигналов выявлено наличие в них термоакустических составляющих несущих информацию о термодиамических процессах в камере сгорания газотурбинных агрегатов, в том числе мощности выбросов вредных веществ. Предложены алгоритмы разделения спектра виброакустического сигнала с целью выделения термоакустических составляющих. Теоретически обоснована возможность использования термоакустических колебаний как характеристики термодинамических процессов. По результатам модельных исследований изучен характер влияния износа газовоздушных трактов ГТУ на параметры газодинамической системы. Найдены параметры, для количественной оценки термоакустических колебаний, в результате чего разработана модель расчета концентраций выбросов вредных веществ на основе данных виброакустических замеров. Кроме того, предложен метод быстроменяющихся процессов в сигнале, что позволяет анализировать быстроменяющиеся, стохастические сигналы свойственных виброколебаниям технологического оборудования работающего в переходном или квазистационарном режиме. Создано аппаратно-программное обеспечение для оценки состояния газодинамической системы ГПА и расчета концентрации выбросов вредных веществ в режиме реального времени. Выполнено тестирование с целью экспериментальной проверки работоспособности и проведена практическая апробация подхода на реально действующем объекте для различных режимов эксплуатации и состояний его технологического оборудования.

Научная новизна работы заключается в обосновании и разработке метода оценки состояния газодинамической системы ГПА, существо которого составили следующие научные результаты:

• разработан метод определения спектральных составляющих собственных колебаний лопаток в вибросигнале для обеспечения контроля состояния лопаточного аппарата турбины ГТУ в реальном времени;

• для целей оценки нестационарных процессов в ГТУ предложен и апробирован метод спектрального анализа быстроменяющихся процессов в вибросигнале;

• обоснованы принципы разделения спектра виброакустического сигнала на квазипериодические составляющие колебаний механической системы и стохастические составляющие аэро- и термодинамического происхождения, при нестационарности колебательных процессов, что позволяет анализировать интенсивность вибрации возбуждаемой камерой сгорания у ГПА без выносных камер;

• разработан метод анализа спектральных компонент термоакустических колебаний для оценки состояния газодинамической системы ГТУ, что позволило создать информационную систему оценивания эксплуатационных параметров газоперекачивающих агрегатов ГПА-Ц-6,3 по техническим и экологическим критериям.

Практическая ценность работы состоит в создании принципа построения алгоритмического и программного обеспечения автоматизированной системы мониторинга экологических и газодинамических параметров ГПА для станций хранения и транспортировки газа.

Реализация работы была осуществлена на объектах ООО "Юг-трансгаз" АО "Газпром" г. Саратова по результатам выполнения хоздоговорной работы: частично — на компрессорных станциях Петровского и Степного линейных производственных управлений, в полном объеме — на компрессорной станции Сторожовского линейного производственного управления и позволила не только подтвердить достоверность основных полученных результатов, но и оценить потенциальный эффект от их практического использования.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации представлялись на: научных семинарах СГТУ; Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков" (Рыбинск, 2002 г.); V Международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права" (Сочи, 2002 г.); международной конференции "Проблемы и перспективы прецизионной механики и управления в машиностроении" (Саратов, 2002 г.); международной научно-технической конференции "Проблемы и перспективы развития двигателе-строения" (Самара, 2003 г.).

В связи с этим основными результатами работы, выносимыми на ее защиту, являются:

1. методы и алгоритмы адаптивной фильтрации для выделения термоакустических колебаний из виброакустических сигналов;

2. результаты теоретического обоснования возможности использования термоакустических колебаний как характеристики термодинамических процессов;

3. метод спектрального анализа быстроменяющихся процессов в вибросигнале;

4. результаты экспериментальных исследований и практической реализации на объектах ООО "Югтрансгаз " АО "Газпром ".

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе материалов исследований формулируются следующие основные выводы.

1. Потенциальная возможность повышения эффективности функционирования газотурбинных ГПА связана с оценкой эксплуатационных параметров газодинамической системы. Стохастические составляющие сигналов виброускорений являются одними из наиболее информативных и доступных для измерения параметров, характеризующих состояние газодинамической системы ГТУ поскольку, занимая большую часть частотного диапазона, объем содержащейся в них информации о состоянии агрегата в несколько раз превышает объем информации, которую содержат составляющие вынужденных и собственных колебаний механической системы агрегата. Однако сложный состав виброколебаний ГТУ определяемый многокомпонентными нестационарными колебательными процессами затрудняет применение существующих методов анализа (короткое преобразование Фурье, вейвлет анализ и др.) для разделения спектра на стохастические и детерминированные составляющие.

2. Существенная нестационарность многочастотных вибросигналов, порождаемых работой ГТУ, делает неэффективным традиционный метод обработки информации виброколебаний на базе быстрого преобразования Фурье, а также определяет необходимость модификации существующих методов частотно-временного анализа с целью увеличения точности оценивания частоты спектральных пиков для выделения частотных составляющих и обеспечения анализа сигналов в реальном масштабе времени. В работе предложен метод спектрального анализа быстроменяющихся сигналов, являющийся по существу модификацией короткого преобразования Фурье, при малом размере функции окна обеспечил достаточную точность выполнения процедуры анализа информации виброколебаний.

3. В ходе разведочного анализа сигналов виброускорений ГТУ предложено использование частотно-временного представления спектра для определения свойств высокочастотных составляющих сигнала. Разработаны методы и алгоритмы, для выделения вынужденных и собственных составляющих колебаний, содержащихся в высокочастотном диапазоне спектра вибросигнала ГТУ, что позволяет разделить спектр на составляющие, образуемые механической и газодинамической подсистемами агрегата.

4. Методом имитационного моделирования газотурбинного двигателя определен характер влияния режимов работы и степени износа агрегата на термогазодинамические параметры. Установлена степень влияния давления газовой смеси на интенсивность сжигания топлива при различных температурных режимах и, как следствие, на образование выброса продуктов сгорания топлива (оксидов азота и углерода) в атмосферу. Это означает существование прямой связи между термоакустическими колебаниями и мощностью выброса загрязняющих веществ, что подтверждено экспериментальными исследованиями. Предложенная на основе этого взаимосвязь позволяет использовать колебания для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы агрегата по степени его эмиссионной активности, как в нормальном состоянии, так и в условиях развития процессов естественной деградации.

5. Статистические исследования спектра выделенной стохастической составляющей обосновывают возможность применения закона нормального распределения для определения частоты термоакустических колебаний. Значения параметров нормальной кривой использованы в работе для получения показателей динамического состояния газодинамической системы ГТУ.

6. Представленные результаты анализа использованы для создания информационной системы для оценки эксплуатационных параметров газодинамической системы ГТУ. По параметрам термоакустических колебаний разработана модель концентрации выбросов вредных веществ, что дает возможность для создания системы контроля выбросов, работающей в реальном режиме времени. Адекватность модели подтверждена точностью результатов, полученных в ходе экспериментальных исследований с использованием аттестованной аппаратуры для контроля выбросов.

7. Особенности взаимосвязи термоакустических колебаний с процессами газодинамической системы установленные по результатам экспериментальных исследований позволили разработать программно-математическое обеспечение информационно-измерительной системы для оценивания эксплуатационных параметров газотурбинных ГПА по техническим и экологическим критериям с достоверностью работы более 90%, что позволяет отслеживать информацию о мощности выбросов для решения задач ее снижения.

1. Абиану В.Х. Газовые турбины. - М.: Знание, 1971. - 48 с.

2. Акимов В.М. Основы надежности газотурбинных двигателей. -М.:Машиностроение, 1981. 207с.

3. Алексеев C.B., Смирнов В.А. Диагностика рабочих лопаток турбома-шин // http://www.vibration.ru

4. Афанасьев В. В., Ильин С. В., Кидин Н. И. "О механизме возбуждения поющего пламени на гомогенной смеси" Физика горения и взрыва № 4 2002г с. 14-24.

5. Балицкий Ф.Я., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов. М.: Наука, 1984. - 120 с.

6. Барков A.B. Возможности нового поколения систем мониторинга и диагностики // Металлург. 1998. -№11.- С.1-12.

7. Бармин С.Ф. Компрессорные станции с газотурбинным приводом. -Л.: Недра, Ленингр. отд., 1968 278 с.

8. Белоусов А.И., Баргер И.А. Прочностная надежность деталей турбо-машин. Куйбышев: КУПИ, 1983. - 75с.

9. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. -М.: Мир, 1974.-463 с.

10. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа. М.: Мир, 1982. - 362с.

11. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний:- М.: Высшая школа, 1980.-408с.

12. Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Динамика авиационных газотурбинных двигателей. М.: Машиностороение, 1981. - 232с.

13. Болотин В.В. Прогнозирование ресурсов машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984.-312с.

14. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В. Обеспечение инвариантности сложных технологических систем. — Саратов: СГТУ, 2002. 108 с.

15. Бржозовский Б.М., Мартынов В.В., Грачев Д.В. Анализ термоакустических колебаний газотурбинных двигателей // Компрессорная техника и пневматика № 6, 2003 С. 70-72.

16. Бутенин Н.В., Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Введение в теорию нелинейных колебаний: Учеб. пособие для втузов. М.: Наука, 1987. — 384 с.

17. Васильев Ю.Н., Христензен B.JI., Игуменцев Е.А. Причины поломок осевого компрессора газотурбинного ГПА//РИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа. 1982. - №1. - с.21-26.

18. Вероятностные методы в вычислительной технике / A.B. Крайников, Б.А. Курдиков, А.Н. Лебедев и др.; Под общ. ред. А.Н. Лебедева и Е.А. Чернявского. М.: Высшая школа, 1986. - 312 с.

19. Вибрационный контроль технического состояния газотурбинных газоперекачивающих агрегатов / Ю.Н. Васильев, М.Е. Бесклетный, Е.А. Игуменцев и др. М.: Недра, 1987. — 197 с.

20. Виброакустическая диагностика зарождающихся дефектов /Ф.Я.Балийкий, М.А.Иванова, А.Г.Соколова, Е.И.Хомяков. М.: Наука, 1984. - 120с.

21. Виброанализирующая аппаратура: Рекламный проспект фирмы "Фирма Диамех".

22. Вибромониторинг и диагностика основа достоверной информации о состоянии ГПА / С. Зарицкий, А. Стрельченко, В. Тимофеев и др. // Газотурбинные технологии. — 2000. - №5. - С.24-26.

23. Воронов A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем. -М.: Наука, 1985.-352 с.

24. Выгодский М. Я. Справочник по высшей математике. М. 2000.

25. Гайдышев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник — СПб: Питер, 2001. 752 с.

26. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.

27. Герасимов Б.Я., Шавкин Н.К. Перекачивающие агрегаты для магистральных газопроводов. Л.: Недра, Ленингр. отд., 1969. - 141 с.

28. Гмурман В.Е. Теория вероятности и математическая статистика. Учеб. пособие для вузов. Изд. 6-е, стер. М.: Высш. Шк., 1998. - 479с.

29. Грибанов О.И., Мальков В.Л. Спектральный анализ случайных процессов. М.: Энергия, 1974. — 240 с.

30. Двигатель НК-12 СТ (серия 02): Инструкция по эксплуатации и техническому обслуживанию / Г.А. Абрамов, М.Н. Барков, В.П. Беляев и др. Куйбышев, 1984. - 324 с.

31. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. Вып.1 / Пер. с англ. -М.: Мир, 1971.-316 с.

32. Дорошко С.М. Контроль и диагностирование технического состояния газотурбинных двигателей по вибрационным параметрам. М.: Транспорт, 1984. - 128с.

33. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1987. - 351 с.

34. Дьяков А.Ф., Попырин Л.С., Фаворский О.Н. Перспективные направления применения газотурбинных и парогазовых установок в энергетике России // Теплоэнергетика. 1997. - №2. - С.59-64.

35. Закс Л. Статистическое оценивание / Пер. с нем. М.: Статистика, 1976.-598 с.

36. Зарицкий С.П. Диагностика газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. М.: Недра, 1979. - 272с.

37. Зарицкий С.П., Чарный Ю.С., Шульман М.Х. Диагностирование на-дежностей узлов газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом //ОИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа. 1984. -№6. - 53с.

38. Засецкий В.Г., Тихвинский А.Н. Опыт решения практических задач диагностирования компрессорного оборудования на базе системы АНТЕС-КАСКАД // Компрессорная техника и пневматика. 2001. -№3. - С.23-25.

39. Илюшин В.Б., Кузьмин А.Б. Статистические критерии обнаружения отказа // Автоматика и телемеханика. 2000. - №6. - С. 171-175.

40. Индуленс И.И., Салениекс Н.К., Упитис Г.В. Программное обеспечение ЭВМ производственного мониторинга // Точность и надежность механических систем. Живучесть автоматизированного оборудования: Сб. науч. тр. Рига: Риж. техн. ун-т, 1990. - С.5-14.

41. Информатика систем вибрационной диагностики. 4.2. М.: ИРЦ "Газпром", 1997.-79 с.

42. Казакевич В.В. Автоколебания (помпаж) в вентиляторах и компрессорах. -М.: Машгиз, 1959. 191 с.

43. Казанджан П.К., Тихонов Н.Д., Шулекин В.Т. Теория авиационных двигателей: Рабочий процесс и эксплуатационные характеристики газотурбинных двигателей: Учебник для вузов / Под ред. Н.Д. Тихонова . М.: Транспорт, 2000. - 287 с.

44. Кануников И.П. Методика диагностирования вращающегося срыва в компрессорах ГТД на основе спектрального анализа виброакустических приборов //Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. Куйбышев: КУАИ 1984. - с.155-158.

45. Карасев В.А., Максимов В.П., Сидоренко М.К. Вибрационная диагностика газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1978. — 132с.

46. Козаченко А.Н. Эксплуатация компрессорных станций магистральных газопроводов. -М.: Нефть и газ, 1999. — 463 с.

47. Костин В.И., Радчик И.И., Смирнов В.А. Нормирование вибрации ГПА //Газовая промышленность. 1985. — №11. — с.31-33.

48. Крейн А.З., Ровинский В.Д., Смирнов В.А. Вибрационная диагностика газоперекачивающего агрегата ГПА-Ц-6,3 //ОИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа. 1984.— 65с.

49. Крейн А.З., Ровинский В.Д., Смирнов В.А. Применение среднестати-сти-ческих спектров вибраций для оценки технического состояния ГПА-Ц-6,3 //ОИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа. 1981. -№10. - с.1-10.

50. Мазайс Я.Р., Индуленс И.И. Аппаратурное обеспечение систем мониторинга // Точность и надежность механических систем. Живучесть автоматизированного оборудования: Сб. науч. тр. Рига: Риж. техн. ун-т, 1990-С. 15-20.

51. Мельник М. Основы прикладной статистики. М.: Энергоатомиздат, 1983.- 1983.414 с.

52. Метод оперативной оценки выходных показателей ГТУ в условиях эксплуатации // Информационный бюллетень №5/41-6/42. Информация №276. - М.: ИТЦ "Оргтехдиагностика", 2001. - С.9-11.

53. Микаэлян Э.А. Эксплуатация газотурбинных газоперекачивающих агрегатов компрессорных станций газопроводов М.: Недра, 1994. - 304 с.

54. Мокроус М. Ф. Диагностирование авиационных газотурбинных двигателей по термогазодинамическим параметрам. Диагностирование машин-автоматов и промышленных роботов. М.: Наука, 1983. - С. 138142.

55. Мынцов A.A. Методика проведения измерений и диагностирования оборудования роторного типа // Материалы III Международной научно-практической конференции ВЭПСТ, Вибродиагностика 2001. С. 78-83.

56. Мынцов A.A., Мынцова О.В., Кочнев М.Н. Системы виброакустического диагностирования агрегатов роторного типа // http://www.promservis.ru/diag.html

57. Мэйндоналд Дж. Вычислительные алгоритмы в прикладной статистике / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1988. — 350 с.

58. Мэнли Р. Анализ и обработка записей колебаний. М.: Машиностроение, 1972.-368 с.

59. Надежность и эффективность в технике: Справочник. Т.9. Техническая диагностика / Под общ. ред. В.В. Клюева и П.П. Пархоменко. -М.: Машиностроение, 1987. - 352 с.

60. Нормы вибрации. Оценка интенсивности вибрации газоперекачивающих агрегатов в условиях эксплуатации на компрессорных станциях Министерства газовой промышленности. — М.: ВНИИЭгазпром, 1985.- 18 с.

61. Обнаружение неисправностей и дефектов на ранней стадии их развития по показаниям вибродатчиков / М.П. Строганов, А.Т. Ерохин, М.П. Берестень, Е.В. Исаев // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990.-№5.-С.98-100.

62. Опыт автоматизации сложных промышленных объектов на примере газокомпрессорных станций / С. Продовиков, А. Макаров, В. Бунин, А. Черников // Современные технологии автоматизации. — 1999. №2. — С. 16-25.

63. Опыт внедрения системы вибродиагностического контроля турбоагрегатов / А.З. Зиле, М.Н. Руденко, С.Б. Томашевский и др. // Энергетик. -1999. -№3. С.21-23.

64. Опыт внедрения системы диагностики на УМГ "Можгинское" и на КС "Несвиж" // Информационный бюллетень №3/39-4/40. — Информация №263. М.: ИТЦ "Оргтехдиагностика", 2001. - С.З.

65. Опыт использования СДКО для отработки алгоритмов пуска и останова агрегатов ГТК-25ИР // Информационный бюллетень №1/25. Информация №193. - М.: ИТЦ "Оргтехдиагностика", 2001. - С.6-7.

66. Опыт эксплуатации блочно-модульных ГПА с газотурбинным приводом нового поколения / В.Г. Соляник, Е.Д. Роговой, Ю.С. Бухолдин и др. // Компрессорная техника и пневматика. 2001. - №3. - С.5-7.

67. Отнес Р., Эноксон JI. Прикладной анализ временных рядов / Пер. с англ. М.: Мир, 1982 .- 428 с.

68. Павлов Б.В. Акустическая диагностика механизмов. М.: Машиностроение, 1971.-223с.

69. Панкратов B.C. Информационно-вычислительные системы в диспетчерском управлении газопроводами. — JL: Недра, 1988.

70. Приборы для диагностики механического оборудования: Рекламный проспект ИТЦ "Оргтехдиагностика" ДАО "Оргэнергогаз" ОАО "Газпром".

71. Прыгунов А. И. Анализ формы: новый метод исследования сигналов // http://www.vibration.ru.

72. Развитие производства ГПА, ГТЭС серии "Урал" и освоение проектирования и производства нагнетателей природного газа в ОАО НПО "Искра" / М.И. Соколовский, В.В. Варин, Б.К. Глушков и др. // Компрессорная техника и пневматика. 2001. — №5. — С. 19-23.

73. Ромберг Т., Кассар А., Харрис Р. Сравнение традиционного метода Фурье с методом максимальной энтропии в спектральном анализе вибраций // Конструирование и технология машиностроения. 1984. — Т.106. -№1. -С.34-37.

74. Самойлович Г.С. Возбуждение колебаний лопаток турбомашин. — М.: Машиностроение, 1975.-288с.

75. Сапрыкин Г.С., Ларин Е.А. Оптимизация систем транспорта газа. -Саратов, 1978. 82 с. (СПИ).

76. Симоновский В.И. Устройство и нелинейные колебания роторов центробежных машин. Харьков: Вища школа, 1986. - 126 с.

77. Сиротин Н.И. Коровкин Ю.М. Техническая диагностика авиационных газотурбинных двигателей. — М.: Машиностроение, 1979. 277с.

78. Система мониторинга и диагностики оборудования по вибрации. Версия 1.0 для анализатора — сборщика данных СД-12М // http://www.vibrotek.com/russian/catalog/dc-12m.htm

79. Смирнов В.А. Определение технического состояния агрегатов ГПА-Ц-6,3 по параметрам вибрации//РИ ВНИИЭгазпром. Транспорт и хранение газа. 1982.- №12. - с.34-45.

80. Соколов B.C. Газотурбинные установки. М.: Высшая школа, 1986. — 151 с.

81. Соколова А.Г. Методы и средства виброакустической диагностики машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. — 1998. -№5. -С.156-163.

82. Соколовский М.И., Зинин В.А. Определение амплитудно-фазо-частотных характеристик сложных роторных систем // Компрессорная техника и пневматика. — 2001. — №7. — С.34-36.

83. Строганов М.П., Ерохин А.Т., Берстень М.П., Исаев Е.В. Обнаружение неисправностей и дефектов на ранней стадии их развития по показаниям вибродатчиков // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990.-№5.-С. 98-100.

84. Тарасов В.М. Эксплуатация компрессорных установок. М.: Машиностроение, 1987.- 134 с.

85. ЮО.Терентьев А.Н., Седых З.С., Дубинский В.Г. Надежность газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным приводом. — М.: Недра, 1979.

86. Тимофеев В.В., Брусиловский Ю.В. Возможности и опыт эксплуатации системы защиты и диагностики СДКО // Компрессорная техника и пневматика. 2001. - №3. — С.22.

87. Требования к функциональным возможностям ИПДК в составе адаптивной СВД ГПА // Информационный бюллетень №1/25. Информация №197. - М.: ИТЦ "Оргтехдиагностика", 2001. - С.13-14.

88. Холщевников К.В. Теория и расчет авиационных лопаточных машин. Машиностроение. Москва. 1970.

89. Экспертная вибродиагностическая система оценки состояния и поиска дефектов во вращающемся оборудовании "Паллада +" // http://zfs.lg.ua/vibro/

90. Юб.Экспертная система ранней диагностики дефектов подшипников качения по спектрам вибросигналов и спектру огибающей "Ариадна" // http://zfs.lg.ua/vibro/

91. Явленский К.Н., Явленский А.К. Вибродиагностика и прогнозирование качества механических систем. — JL: Машиностроение, 1983. 239

92. Anderson, D.P., Cobb, J., Korpela, E., Lebofsky, M., & Werthimer, D., SETI@home: An Experiment in Public-Resource Computing, Communications of the ACM, v45nl 1, 56, 2002.

93. Broomhead M.J., Visser W.P.J. "GSP, a Generic Object-Oriented Gas Turbine imulation Environment", NLR Technical Publication NLR-TP-2000-267.

94. Broomhead M.J., Visser W.P.J. GSP User Manual. NLR Technical Publication NLR TR-9941.

95. Carter S.H. Frith P.C.W., A MATLAB-Simulink model of a twin engine helicopter installation of the T700 turboshaft engine. DSTO, Aeronautical and Maritime Research Laboratory, DSTO-TR-0795, March 1999.

96. Dowling, A. P. 1995 The calculation of thermoacoustic oscillations. Journal of Sound and Vibration vol. 180, pp. 557-581.

97. Dryer, F.L., Glassman, I., "High-Temperature oxidation of CO and CH4", Pollutant Formation and Destruction in flames, 14th Symposium (Int.) on Combustion, p.987-1003. Pittsburgh: The Combustion Institute, 1973.

98. Gabor, D., "Theory of communication," J. IEE (London), Vol. 93, No. Ill, pp. 429-457, Nov. 1946.

99. Glassman, I., Combustion. Princeton NJ, USA: Academic Press, 1996.

100. Goldman P., Muszynska A., Application of full spectrum to rotating machinery diagnostics. Orbit, Vol. 19, No 1, March 1999, Bently Nevada Corporation.

101. Howe M.S., Theory of vortex sound, Cambridge University Press 2003. P. 215

102. ISO 10494, "Gas turbines and gas turbine sets Measurement of emitted airborne noise - Engineering/survey method": 1st edition, 01-07-1993.

103. Kacprzynski G. J., Roemer M. J. Health Management Strategies For 21st Century Condition-Based Maintenance Systems. International COMADEM Congress, Houston, TX, December 2000

104. Keller J. J., "Thermoacoustic oscillations in combustion chambers of gas turbines" AIAA Journal Vol. 33, No. 12, 1995, pp. 2280-2287.

105. Kohonen T., Self Organizing and Associative Memory, New York, Springer-Verlag, 1987.

106. Korakianitis T., Dyer R., Subramanian N. Pre-integrated non-equilibrium combustion-response mapping for gas-turbine emissions. ASME paper 2001-GT.

107. Lieuwen T., Zinn B. T., "Application of Multipole Expansions to Sound Generation From Ducted Unsteady Combustion Processes" Journal of Sound and Vibration (2000) 235(3), 405-414.

108. Lord W. K., MacMartin D. G., Tillman T. G., Flow Control Opportunities in Gas Turbine Engines, Fluids 2000, AIAA 2000-2234, Denver, CO, June 2000.

109. Majdalani J., Entezam B., Van Moorhem W. K., "Full-Scale Numerical Model of a Rijke-Type Pulse Combustor", 7th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, The Netherlands, 2001, pp. 2121-2132

110. Majdalani J., Entezam B., Van Moorhem W. K., "Modeling of a Rijke-Tube Pulse Combustor Using Computational Fluid Dynamics", 33rd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit, Seattle, WA, 1997, pp. 2718-2733.

111. Miller, J.A., Bowman, C.T., "Mechanism and modelling of nitrogen chemistry in combustion", Progress in Energy and Combustion Science, vol.15, p.287-338. Oxford: Pergamon Press pic., 1989.

112. Numerical recipes in C : the art of scientific computing / William H. Press, Cambridge University Press 2003 .P. 994 ISBN 0 521 43108 5

113. Pandit S.M. Stochastic Linearization by Data Dependent Systems // ASME. Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control. - 1977. -Vol.99G.-P.221-266.

114. Pandit S.M., Wu S.M. Time series and system analyses with applications. -New York: John Wiley and Sons, 1983. 586 p.

115. Polifke W., Kopitz J., Serbanovic A., "Impact of the Fuel Time Lag Distribution in elliptical Premix Nozzles on Combustion Stability" 7th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, The Netherlands, 2001, pp. 21042115

116. Qian, S., Introduction to Time-Frequency and Wavelet Transforms, Prentice Hall, 2002.

117. Roemer M. J., Ghiocel D. M. A Probabilistic Approach to the Diagnosis of Gas Turbine Engine Faults, International COMADEM Congress, Tasmania, Australia, 1999

118. Roemer M. J., Kacprzynski G. J. Advanced Diagnostics and Prognostics for Gas Turbine Engine Risk Assessment. IGTI/ASME Turbo Expo, Munich, Germany, May 2000

119. Roemer M.J., Atkinson B., Real-Time Engine Health Monitoring and Diagnostics for Gas Turbine Engines, Proceedings of the International Gas Turbine & Aeroengine Congress and Exhibition, Orlando, 1997

120. Roemer M.J., Kacprzynski G.J., Nwadiogbu E.O., Bloor G., Development of diagnostic and prognostic technologies for aerospace health management applications, Proceedings of the 2001 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, March 10-17, 2001.

121. Sedlak M., Machine Condition Monitoring, Part 2: Using Order Analysis for Condition Monitoring, Sensors Online (www.sensorsmag.com), June 2003 Vol. 20, No. 6

122. Smith S. W., The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing. Second Edition. California Technical Publishing. ISBN 0-9660176-6-8. USA. 1999-950p.

123. Sturgess, G.J., McKinney, R., Morford, S., "Modification of Combustor Stoichiometry Distribution for Reduced NOx Emission From Aircraft Engines", ASME Paper 92-GT-108, ASME Technical Papers, New York: ASME, 1992.

124. Tinga T., Visser W.PJ.,de Wolf W.B. Integrated lifing analysis for gas turbine components. National Aerospace Laboratory NLR-TP-2000-632

125. Toof, J.L., "A Model for the Prediction of Thermal, Prompt, and Fuel NOx Emissions From Combustion Turbines", ASME Paper 85-GT-29, ASME Technical Papers. New York: ASME, 1985.

126. Umurhan O.M. "Exploration of fundamental matters of acoustic instabilities in combustion chambers" Annual Research Briefs 1999. Center for Turbulence Research, NASA/Stanford Univ. 85-98.

127. Visser W.P.J., Gas Turbine Simulation at NLR, Making it REAL, CEAS Symposium on Simulation Technology (paper MOD05), Delft, the Netherlands, 1995.

128. Visser, W.P.J., Kluiters, S.C.M., 1999, "Modeling the Effects of Operating Conditions and Alternative Fuels on Gas Turbine Performance and Emissions", NLR Technical Publication NLR-TP-98629 or Research and Technology Organization, RTO-MP-14.

129. Void H., and J. Leuridan, "High Resolution Order Tracking and Extreme Slew Rates, Using Kalman Tracking Filters," SAE Paper 931288, SAE Noise and Vibration Conference, Traverse City, MI, May 1993.

130. Westenberg A.A., "Kinetics of NO and CO in Lean, Premixed Hydrocarbon-Air Flames", Combustion Science and Technology, vol.4, p.59-64. New York: Gordon and Breach Science Publishers Ltd., 1971.

131. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

132. БПФ быстрое преобразование Фурье ГТД - газотурбинный двигатель ГТУ - газотурбинная установка ГПА - газоперекачивающий агрегат ТВД - турбина высокого давления ТНД - турбина низкого давления ТА - термоакустический