Главная » 2014 » Август » 11 » Скачать Разработка и исследование экспертных систем диагностики магистральных насосных агрегатов на базе портативных виброанализаторов. бесплатно
5:41 AM
Скачать Разработка и исследование экспертных систем диагностики магистральных насосных агрегатов на базе портативных виброанализаторов. бесплатно
Разработка и исследование экспертных систем диагностики магистральных насосных агрегатов на базе портативных виброанализаторов
Диссертация
Автор: Текин, Алексей Дмитриевич
Название: Разработка и исследование экспертных систем диагностики магистральных насосных агрегатов на базе портативных виброанализаторов
Справка: Текин, Алексей Дмитриевич. Разработка и исследование экспертных систем диагностики магистральных насосных агрегатов на базе портативных виброанализаторов : диссертация кандидата технических наук : 05.11.13 Москва, 2000 201 c. : 61 01-5/1915-2
Объем: 201 стр.
Информация: Москва, 2000
Содержание:
Глава 1 Методы и средства компьютеризации вибродиагиостики МНА
11 МНА и анализ причин их вибрации
12 Методы вибродиагностики МНА
13 Средства вибродиагностики МНА
14 Методология построения ЭС
Глава 2 Исследование диагностических признаков и критериев диагностирования МНА
21 Методы обнаружения неисправностей,основанные на моделях
22 Выбор методов обработки информационно-диагностического сигнала
23 Пространства диагностических признаков вибрации МНА
24 Создание признакового пространства технических состояний МНА
Глава 3 Разработка архитектуры, алгоритмического и информационного обеспечения ЭС
31 Разработка модели представления знаний
32 Разработка архитекгуры ЭС
33 Разработка механизма логического вывода
331 Разработка метода поиска решений
332 Разработка механизма управления функционированием ЭС
34 Разработка информационного обеспечения
Глава 4 Реализация и применение ЭС вибродиагностики МНА
41 Выработка требований к аппаратным и программным средствам вибродиагностики МНА
42 Программное обеспечение ЭС
43 Аппаратная реализация ЭС вибродиагностики
44 Функциональные возможности и результаты практических исследований ЭС вибродиагностики
Введение:
В настоящее время методы и средства неразрушающего контроля (НК) и технической диагностики (ТД) играют большую роль в обеспечении высокого качества продукции и надежности эксплуатации оборудования. Современные тенденции в разработке и использовании средств НК и ТД характеризуется интенсивной компьютеризацией. Примертение современной компьютерной техники, прежде всего высокопроизводительных, относительно недорогих персональных компьютеров, сделало возможным появление качественно нового поколения приборов и систем НК и ТД. Отличительной особенностью устройств данного поколения является наличие у них развигых сисгсм компьютерной обработки информации, использующих эвристические и формальные методы. Но пока ещё высока роль че;ювека в процессе измерений и принятий решений при диагностировании. Это обстоя гельство впост субъективный фактор в работу систем НК и '1'Д. 11оэгому можно i вердо утверждать, что в наше время не потеряла своей актуальности задача автоматизации процесса диагностирования. Наиболее перспективным в этом направлении является разработка экспертных систем (ЭС), которые на базе теории искусственного интеллекта способны эффективно решать проблемы связанные с процессами ТД. Одним из наиболее важных направлений ТД является вибродиа! ностика машин и механизмов. В этом случае информативным параметром - является вибрация, характер которой зависит от внутреннего состояния отдельных уз:юв, В частности, внедрение ЭС вибродиагностики магистральных насосных агрегатов (МНА) нозволиг повысить эффективность работы нефтеперекачивающих стантщй (HI 1С): уменьшится стоимость эксплуатации и ремонта МНА, позволит перейти от обслуживания по фафикам платювопредупредительных работ (НИР) к обслуживанию по реальному состоянию агрегата. ЭС позволит в значительной мерс тгреодолеть трудности,возникаюпщс в процессе определения технического состояния МНА, и получать результаты качественно не уступающие решениям, принимаемым человеком- экспертом.Вибродиагностика, как самостоятельная наука, начала зарождаться в 60-х годах. В России первые научно-технические подразделения, работающие в области вибродиагностики, появились в ИМАШ им. акад. А.А Благонравова (проф. М.Д. Генкин), ЦНИИ им А.Н. Крылова (проф. В.И. Попков, проф. К.И.
Селиванов), в Государственном научном центре ЦИАМ (проф. И.А. Биргер), ЦКТИ (проф. В.И. Олимпиев).У истоков вибродиагностики стояли М.А. Брановский, Биргер И.А., Б.В. Павзюв, Б.Т. Рунов, Э.Л. Позняк, И.С. Лисицын, В.И. Петрович. Ими были разработаны методы балансировки гибких роторов, мeтoдoJюгия вибрационных испытаний оборудования, основная часть которой позже приобрела повое научное название «диагностическое тестирование», создан целый ряд специальных виброизмерительных приборов. Они провели многочисленные практические работы на оборудовании, которые выявили основные особенности и причины вибрации агрегатов и механизмов [5, 6, 13, 23, 59, 60, 72, 81, 82|.В области исследования и создания виброизмерительных приборов наиболее известны работы академика Н.Н. Андреева, Р.В. Васильевой, К.Р. Цеханского (НПО ЦНИИТМАШ), В.П. Дунаевского, М.И. Субботина, Ю.В. Лукашина (ГФУП НПО ИТ), В.В. Клюева, В.П. Ковальского, К).И. Иориша, B.C. Лоскутова, Г.В. Зусмана, АС. Больших, А.П. (ЗАО МННО «Спектр»).О.Е. Шведенко (Таганрогский завод «Виброприбор»), B.C. Голубева (ИМАШ РАН), В.Г. Широкова (завод «Биафизприбор» г. Львов) и других [18, 19, 22, 47, 56, 901. lia;i проблемой низкочастотной вибрации (ПЧВ) энергетического оборудования работали А.Г. Костюк, В.И. Олимпиев, А.З. Зиле, И.А. Ковалёв и другие. Они разрабатывали математические модели системы «турбоагрегагфундамент основания» [2, 54, 70].Проблемами, относящимися к динамике электрических машин, а также к общим вопросам вибращш, занимался В.М. Фридмана. А.Г. Костюк и ЕВ. Урьев со своими коллегами исследовали вибрацию турбинных дисков и лопаток. Вопросы балансировки систем связанных роторов решены А.С. Гольдиным [30J.Изначальной целью упомянутых работ было установление связи между: а) физической особенностью рабочих процессов в машинах и механизмах различных принципов действия, динамикой взаимодействующих между собой движущихся элементов и узлов; конструкция элементов рабочих узлов, количеством (точностью) их изготовлеттия и состоянием в процессе эксплуатации; б) временными, спектральными и статистическими характеристиками возбуждаемых при работе машин и механизмов вибрации и шума.В.И, Попковым, П.В. Григорьевым, В.Л. Якимовым, [1.А. Стоя!Ювой и другими учёными выполнено обобщение резульгатов исследования взаимосвязи рабочих процессов и состояния узлов механизмов с вибрационными процессами и предложены направления использования этих закономерностей для вибродиагностики технического состояния машин и механизмов. Рассмотрены различные типы диагностических моделей, по которым можно оценить техническое состояние машин как при квазидетерменированнои, так и при статической связи спектральных составляющих вибрации со структурными параметрами машин (метод активного эксперимента, метрические методы с использованием в качестве мер сходства Евклидова расстояния, квадрата расстояния, расстояния по Хсммингу, уиювого расстояния и т.д.) |75|.Э.Л. Мыншнским, В.А. Якимовым и др. изучены закономерное ги флюктуации вибрации судовых машин в процессе эксплуатации при их неизменном техническом состоянии из-за изменения параметров элекгрической сети, тепловых режимов работы, нагрузки, атмосферных ус]ювий, усзювий эксплуатации и т.д. Разработаны методы обработки вибрационных сигналов для учёта упомянутых закономерностей, их исключения при решении вопросов диагностики технического состояния машин; выявления монотонного изменения вибрации, вызванного ухудшением технического состояния, из-за появления отдельных неисправностей, а также скачкообразных изменений вибрации, связанных с поломками.Л.Я. Гутин и А.В. Римский-Корсаков указали, что для решения задач диагностики информации только о кинематических параметрах вибрации недостаточно. Необходима информация о динамических силах и погоках колебательной энергии. В связи с этим в ЦНИИ им акад. Л.II. Крылова, ИМАШ им акад. А.А. Благонравова и АКИН им акад. А.А. Андреева с 50-х годов проводятся работы по созданию методов измерения, определения источников колебаний, а также вибродиагносгики динамических сил и потоков колебательной энергии при работе машин и механизмов. В частности разработаны методы измерения: - динамических сил, действующих со стороны механизмов на присоединённые конструкции; - колебательных мощностей, излучаемых механизмами в виде шести составляю1цих вибрации (линейных и поворотных); - колебательных мощностей, излучаемых в трубопроводы по стенкам (при действии сил и моме1тгов) и в жидкости; - составляющих колебательных мопщостей, излучаемых по валопроводам и стержневым конструкциям в виде продольных, поперечных и крутильных колебаний.Большой вклад в фундаментальные исследования и прикладные разработки в области вибродиагносгики внесли К.В. Фро]юв, Л.И. Гусенков, М.Д. Генкин, Л.Э. Айрапетов, А.Г. Соколова, Ф.Я. Балицкий, \1И. Хомяков, Н. Панов, ВВ. Яблонский, B.C. Голубев, Ю.И. Бобровицкий. Ими разработаны методы взаимных спектров вибрационных и силовых процессов, механических сопротивлений, модуляционных характеристик, энергетические методы взаимности и др. [7, 20, 26, 31, 34J.Разработаны технологии обнаружения и диагностирования зарождающихся дефектов, базирующиеся на применении специально модифицированных статистических характеристик вибрационных сигналов безразмерных амплитудных дискриминантов, клиппированных по амплитуде вибросигналов, индексов амплитудной и фазовой модуляции вибрационных сигналов в зонах вынужденных и собственных частот механической системы, применения каскадной демодулятщи, биполярного сигнатурного анализа, моментных характеристик вииброакустического сигнала до четвёртого порядка включительно, функций статистической связи колебательных процессов в различных точках машинной конструкции, оценке вида и степени нелинейности механической системы, возникаюп1ей или усиливаюп1ейся при деградации узлов, с помощью функций авто- и взаимной регрессии.Эффективность применяемых средств контроля и диагностирования зависит прежде всего от заложенного в систему диагностики алгоритмического и программного накопления баз данных и баз знаний.За время, прошедшее с момента первых измерений вибрации до создания современных компьютеризованных вибродиагностических комплексов в России, накоплены громадные базы знаний в области виброметрии, динамики и прочности машин, информатики, теоретической механики, которые crajni научной основой прикладных работ по разработке и производству гехнических устройств и системного программного обеспечения виброметрии.В свеге выше^1еречисленного, наиболее целесообразным представляегся то, что исследовательские и прикладные работы в области вибродиагносгики необходимо проводить в следующих направлениях: - совершенствование методов первичной обработки сигналов, а, именно, частотной и временной селекции, синхронного (когерентного) накопления, амплитудной и фазовой демодуляции, анализа орбитальных характеристик динамического движения центра вала, демодуляция узкополосных сигналов, выделенных в области одной из собственных частот колебаний дефектного узла и в области одной из вынужденных частот колебаний дефектного узла; - совершенствование алгоритмов и программ, используемых при принятии диагностических заключений, в т.ч. процедур спектрально-корреляционного, сигнатурного, кластерного анализа, математической статистики; - исследование вибрационных и динамических процессов обору/ювания, работающего в различных технологических режимах, с целью накопления статистических данных об этих процесса; - разработка микропроцессорных систем распределённо10 гипа, г.е. систем, в которых каналы измерения являются автономными микропроцессорными модулями, встроенными в датчики; - определение корреляционных связей между параметрами, характеризуюпщми техническое состояние механизмов (температура, расход, пульсация давления, содержание частиц металлов в масле и др.)^ с параметрами вибрации и использование этих данных для повышения достоверности диагностирования.Целью работы является создание ЭС вибродиагностики МНА на базе портативных виброанализаторов .В первой главе диссертации рассматривается объект диагностики МНА НПС и задачи диагностики технического состояния агрегата, которые решают системы вибродиагиосгики. Выявлены задачи, при решении когорых наиболее эффективны системы вибродиагностики, и сформулирован ряд требований к данным системам. Проведен анализ методов и средств вибродиагностики.Рассмотрена методология создания ЭС. В результате чего показана необходимость создания признаковых пространств, адеквагиых реальным техническим состояниям МНА, а также их реализация в базах знаний интеллек гуальных систем вибродиагностики.Во второй главе рассмотрены методы обнаружения неисправностей па основании моделей и выбран метод на основании модели сигнала, проведен выбор методов обработки информационно-диагностического сигнала, проанализировано пространство диагностических признаков вибрации МНА и исследованы вибрационные процессы, вызываемые дефектами МНА. В основу предложенного пространства диагностических признаков положен синтез методов спектрально-корреляционного анализа и методов распознавания образов в рамках детсрмиписгского подхода к распознаванию.В третьей 1'лаве описана разрабогапная ЭС вибродиагностики. Сисгема позволяет синтезировать в интерактивном режиме быстродейсгвуюшие алгоритмы обработки виброинформации и решагь копкрегиые задачи технической диагностики МНА. Такой подход обеспечиваег гибкость и многофункциональность системы. В результате создания системы исследованы свойства, оценена достоверность, а также эффективность методов и алгоритмов диагностирования.В четвертой главе представлена созданная ЭС вибродиагностики МЫЛ, в которой реализованы модели и алгоритмы диагностики состояния узлов и агрегатов МНА, описана аппаратурная и программная реализация системы, дана оценка ее функциональных возможностей и результатов практического внедрения.На защиту в диссертационной работе выносятся: 1. Разработанная ЭС вибродиагностики МНЛ на базе норгативных виброанализаторов, позволяющая оценивать техническое состояния агрегага непосредственно на НПС без присутствия эксперта, хранить данные виброизмерений и историю диагностики, организовать техническое обслуживание МНА гю состоянию.2. Выявленные диагностические признаки технических состояний МИД, используемые при вибродиагностике.3. Результаты исследований влияния сезонных факторов и режимов малых подач на характер вибрационных процессов, а также зависимости вида фигур Лиссажу для виброускорения от технического состояния МНА.
4. Метод оптимизации пространства признаков технических состояний МНА, построенный на базе синтеза методов спектрально-корреляционного аншшза и детерминистского подхода к распознаванию образов, позволяющий повысить достоверность диагностики за счет использования программных средств.5. Результаты исследования основных моделей представления знаний, видов архитектур ЭС.
6. Механизм логического вывода, использующий оригинальный ajnopHTM поиска неисправностей МНА.
7. Методика проведения вибродиагностического обследования МНА с помощью портативных запоминающих коллекторов и анализаторов.8. Методика обслуживания МНА НПС по результатам вибродиагностического обследования.
