Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений

Изобретение относится к области технической диагностики энергетического оборудования. Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений заключается в проведении тепловизионного контроля (ТВК) и регистрации ультразвуковых сигналов в контрольных точках диагностируемого оборудования и заведомо исправного оборудования того же типа, функционирующего в том же режиме. Вычисляют среднеквадратичные значения длин этих сигналов, представляют в виде траекторных матриц. Матрицу параметров исправного оборудования преобразуют в матрицу ковариации и подвергают дальнейшей обработке. Формируют базис векторного пространства ковариационной матрицы, проецируют на базис векторного пространства матрицы параметров исправного и неисправного оборудования, проекции на первое направление векторного пространства (главную компоненту) представляют в виде функций плотности распределения вероятности (ФПРВ), по ФПРВ рассчитывают вероятности ошибок первого и второго рода, если вероятности ошибок первого или второго рода меньше 30%, то идентифицируется неисправность диагностируемого оборудования. Технический результат заключается в снижении ошибок диагностирования. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам диагностики технического состояния машин и двигателей - испытания двигателей внутреннего сгорания, например диагностические испытания поршневых двигателей.

Контроль технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений необходим для оценки состояния импульсной предохранительной арматуры, электротехнического оборудования, дизель-генераторов.

Известны способы диагностирования энергетического оборудования и трубопроводов, обеспечивающие повышение информативности результатов контроля температурных параметров за счет их совместного анализа с параметрами другой физической природы (вибрации, давления, ультразвука). Недостатком существующих способов является анализ параметров различной физической природы без учета корреляции между ними. Недостатками прототипа является представление исходных данных без учета их взаимосвязи и получение эталонного базиса без учета закономерностей развития дефектов в объекте.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации» G01M 15/04 опубл. 2021-08-12 (№2753156 на изобретение). Способ заключается в проведении измерений значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, установленных в контрольных точках дизель-генератора, предварительно осуществляются первичные измерения значений виброускорения в контрольных точках заведомо исправного работающего дизель-генератора, а затем осуществляют последующие измерения значений виброускорения в контрольных точках дизель-генератора при его эксплуатации с регламентируемой периодичностью. Недостатком ближайшего аналога является необъективный критерий оценки состояния (евклидово расстояние между кластерами параметров исправного и неисправного оборудования), который зависит от особенностей объектов и средств измерений.

Задачей, достигаемой предлагаемым изобретением, является повышение чувствительности за счет выявления неявных различий параметров исправного и диагностируемого оборудования.

Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении ошибок диагностирования, значения которых являются объективными критериями и не требуют пересмотра в зависимости от особенностей объектов и средств измерений.

Технический результат достигается тем, что в способе определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений, заключающийся в проведении тепловизионного контроля (ТВК), извлечении температурных параметров в контрольных точках оборудования, одновременной регистрации ультразвуковых сигналов тех же в контрольных точках диагностируемого оборудования, вычислении среднеквадратичных значений сигналов (СКЗ) сигналов, предварительном измерении значений температурных параметров и СКЗ ультразвуковых сигналов в контрольных точках заведомо исправного оборудования того же типа, функционирующего в том же режиме, что и диагностируемое, отличающийся тем, что результаты измерения нормируют, представляют в виде рядов, в которых содержатся значения СКЗ и температуры в контрольных точках, ряды представляют в виде траекторных матриц, матрицу параметров исправного оборудования преобразуют в матрицу ковариации, матрицу ковариации подвергают сигнулярному разложению, формирует базис векторного пространства ковариационной матрицы, проецируют на базис векторного пространства матрицы параметров исправного и неисправного оборудования, проекции на первое направление векторного пространства (главную компоненту) представляют в виде функций плотности распределения вероятности (ФПРВ), по ФПРВ рассчитывают вероятности ошибок первого и второго рода, если вероятности ошибок первого или второго рода меньше 30%, то идентифицируется неисправность диагностируемого оборудования.

В другом варианте, способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений по п. 1, отличающийся тем, что в качестве диагностических параметров помимо СКЗ ультразвуковых сигналов используют СКЗ виброакустических сигналов или максимальное динамическое давление.

В другом варианте, способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров ТВК по п. 1, отличающийся тем, что по матрицам параметров исправного и неисправного оборудования вычисляют матрицы собственных значений, которые затем умножают на проекции параметров исправного и неисправного оборудования в базисе векторного пространства.

Сущность изобретения состоит в следующем. Первоначально на заведомо исправном оборудовании методом тепловизионного контроля регистрируют температурные параметры в n областях объекта (). Дополнительно в тех же областях регистрируют данные другими р методами, так, что исправное состояние оборудования может быть описано (р+1) * n параметрами:

Группы данных, полученных одним методом, подвергаются нормировке путем деления на среднее значение в группе. Результат нормирования:

Результат нормирования перегруппируют так, чтоб каждая из n областей характеризовалась (р+1) нормированными параметрами, один из которых является температурным:

Ряд 3 преобразуют в ганкелеву матрицу. Число столбцов матрицы l выбирают как целую часть от деления числа параметров пополам:

Для случая р=3, n=4 ряд 3 преобразуется в матрицу X размером 8 на 9:

Матрица X преобразуется в матрицу ковариации Ковариационная матрица подвергается сингулярному разложению

Столбцы U, u1, u1, …, u8, являются главными компонентами (ГК) векторов нагрузки. Вектора u1 и u2 являются направлениями эталонного базиса.

На диагностируемом оборудовании (того же типа, что заведомо исправное) теми же методами и в тех же областях аналогично регистрируют и нормируют параметры, преобразуют в ряд, а затем в матрицу Y. Матрица Y имеет ту, же структуру, что и матрица X.

Обе матрицы X и Y проецируются на базис векторного пространства ковариационной матрицы путем умножения на векторы u1 и u2.

По взаимному расположению проекций матриц судят о соответствии анализируемого оборудования исправному состоянию. Если проекции хотя бы на одного направление эталонного базиса представленные функциями плотности распределения вероятности имеют площадь наложения менее 30%, то диагностируемое оборудование классифицируется как неисправное.

Способ диагностики технического состояния роторного оборудования был реализован на Нововоронежской АЭС и поясняется следующим примером. Результат полученных измерений и анализа приведен на фиг. 1-4.

На четырех цилиндрах дизеля измерены параметры температуры, вибрации, ультразвука и давления. Измерения выполнены для исправного и неисправного оборудования. Последовательность операций при комплексной обработке данных на Фиг. 1 не позволяет выявить неисправность.

Данные были обработаны согласно схеме на Фиг. 2., где: а) вычисленные значения параметров исправного дизеля, б) вычисленные значения параметров дизеля с дефектом. Результаты диагностирования (параметры исправного и неисправного дизеля в пространстве ГК) спроецированные на эталонный базис (Фиг. 3) локализуются в несовпадающих областях. Проекции на первое направление эталонного базиса представлены функциями плотности распределения вероятности исправного и неисправного дизеля (Фиг. 4). Вероятность ошибок диагностирования 12%. Диагностируется неисправность дизеля. На Фиг. 5 представлена последовательность операций при комплексной обработке данных, включая операции для повышения достоверности диагностирования.

Предлагаемый способ может быть использован на АЭС, а также для контроля технического состояния импульсной предохранительной арматуры, электротехнического оборудования, дизель-генераторов на предприятиях теплоэнергетики и других отраслей промышленности.

Предложенный способ обеспечивает повышение чувствительности при выявлении дефектов энергетического оборудования на ранних стадиях развития.

1. Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений, заключающийся в проведении тепловизионного контроля (ТВК), извлечении температурных параметров в контрольных точках оборудования, одновременной регистрации ультразвуковых сигналов в тех же контрольных точках диагностируемого оборудования, вычислении среднеквадратичных значений сигналов (СКЗ), предварительном измерении значений температурных параметров и СКЗ ультразвуковых сигналов в контрольных точках заведомо исправного оборудования того же типа, функционирующего в том же режиме, что и диагностируемое, отличающийся тем, что результаты измерения нормируют, представляют в виде рядов, в которых содержатся значения СКЗ и температуры в контрольных точках, ряды представляют в виде траекторных матриц, матрицу параметров исправного оборудования преобразуют в матрицу ковариации, матрицу ковариации подвергают сигнулярному разложению, формирует базис векторного пространства ковариационной матрицы, проецируют на базис векторного пространства матрицы параметров исправного и неисправного оборудования, проекции на первое направление векторного пространства (главную компоненту) представляют в виде функций плотности распределения вероятности (ФПРВ), по ФПРВ рассчитывают вероятности ошибок первого и второго рода, если вероятности ошибок первого или второго рода меньше 30%, то идентифицируется неисправность диагностируемого оборудования.

2. Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений по п. 1, отличающийся тем, что в качестве диагностических параметров помимо СКЗ ультразвуковых сигналов используют СКЗ виброакустических сигналов или максимальное динамическое давление.

3. Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров ТВК по п. 1, отличающийся тем, что по матрицам параметров исправного и неисправного оборудования вычисляют матрицы собственных значений, которые затем умножают на проекции параметров исправного и неисправного оборудования в базисе векторного пространства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетно-космической области, в частности к жидкостным ракетным двигателям (ЖРД) с насосной подачей компонентов топлива, и предназначено для использования при их экспериментальной доводке, эксплуатации и модернизации. На стационарном режиме работы двигателя, учитывая постоянство значений плотности компонента топлива, а также объемного, гидравлического и механического кпд конкретного насоса, сохранение подобия подтверждается постоянством текущих значений следующих характеристик насоса: где - объемный расход компонента топлива; ρвх, ρвых - давления на входе и выходе насоса, соответственно; n - обороты вала насоса.

Изобретение относится к способам испытаний турбореактивного двигателя для определения основных параметров при настройках ограничителей, не превышающих максимально допустимых значений. При реализации способа предварительно для данного типа двигателей со штатной программой поддержания эксплуатационных ограничений максимальных значений частот вращения роторов низкого и высокого давления на максимальном режиме работы двигателя формируют программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления, а также программу ограничения частоты вращения ротора низкого давления с увеличением относительно исходной, затем проводят испытания репрезентативного количества двигателей данного типа, при которых на максимальном режиме выполняют измерение тяги и частот вращения роторов низкого и высокого давления, затем определяют изменение частоты вращения ротора высокого давления и изменение тяги.

Предлагаемое изобретение относится к области двигателестроения и может найти применение в системах диагностики технического состояния газотурбинного двигателя (ГТД), в частности для диагностирования его предпомпажного состояния. Техническим результатом изобретения является повышение надежности диагностирования предпомпажного состояния газотурбинного двигателя, исключение возможности поломок деталей компрессора при проведении испытаний и снижение трудоемкости способа.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ автоматизированной локализации негерметичных клапанов газораспределительного механизма (ГРМ) 4-тактного автомобильного бензинового или дизельного 3÷12-цилиндрового двигателя внутреннего сгорания (ДВС) рядного, или V-образного, или оппозитного типов, продольного или поперечного расположения в моторном отсеке автомобиля, любой конструктивной нумерации цилиндров и любого порядка работы цилиндров включает пневмодымовую диагностику камеры сгорания тестируемого цилиндра, поршень которого установлен в верхнюю мертвую точку конца такта сжатия, и контроль за выходом дыма из контрольных цилиндров, по номерам которых определяют негерметичность впускного и выпускного клапанов ГРМ тестируемого цилиндра.

Изобретение относится к способу комплексной диагностики технического состояния межроторных подшипников двухвальных авиационных и наземных газотурбинных двигателей (ГТД) методами вибродиагностики и может быть использовано в авиадвигателестроении. Предлагаемый способ виброакустической диагностики технического состояния подшипников ГТД может быть реализован с помощью устройства, изображенного на фигуре 1, где обозначено: 1 - беспроводной виброакустический датчик типа VWV001; 2 - резиновая присоска; 3 - удлинительная штанга; 4 - окно осмотра передней части рабочих лопаток турбины высокого давления; 5 - полка рабочей лопатки турбины высокого давления.

Изобретение относится к области летных испытаний авиационных газотурбинных двигателей, а также может быть использовано в практике измерений деформаций, температур, вибраций и т.п. в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве при исследовании прочности узлов вращающихся конструкций в условиях высокого уровня мешающих факторов.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям лопаточных машин для газотурбинных установок, и может найти применение при проведении исследовательских работ и испытаний турбокомпрессоров в общем и энергетическом машиностроении. Устройство для газодинамических испытаний лопаточных машин газотурбинной установки содержит испытательную камеру, в которой установлена испытуемая лопаточная машина с образованием кольцевого проточного канала, источник сжатого воздуха с регулятором расхода воздуха, подключенный к входу проточного канала испытательной камеры, съемный интерцептор, расположенный в проточном канале перед испытуемой лопаточной машиной.

Изобретение относится к технической диагностике и может быть использовано для определения технического состояния агрегатов трансмиссии и деталей двигателя без инициализации рабочего процесса. Разработка настоящего изобретения направлена на расширение числа диагностируемых элементов автомобильной техники, обеспечение комплексности контроля технического состояния двигателя и агрегатов трансмиссии автомобиля, снижение трудоемкости и повышение безопасности при проведении работ по диагностированию, исключение из процесса диагностирования пуска и работы двигателя.

Изобретение относится к области эксплуатации газотурбинных установок. На ряде исправных газотурбинных установок, содержащих газогенератор и силовую турбину, фиксируют в заданном диапазоне частот вращения роторов зависимости изменения частоты вращения и амплитуд вибраций корпусов газогенератора и силовой турбины от времени на выбеге роторов при останове газотурбинной установки.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности, к устройствам для стендовых испытаний двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным зажиганием с жидким и газообразным топливом. Изобретение может быть использовано для визуальной демонстрации работы электронных блоков управления двигателем, а в частности для наблюдения за контролем функциональных параметров в реальном времени, позволяющих анализировать механизмы их возникновения и методики моделирования работы двигателя с имитацией различных неисправностей и аварийных ситуаций.
Наверх