Способ акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования и устройство для его осуществления


 

G01N29 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2492460:

Общество с ограниченной ответственностью научно-технический центр "АРГО" (ООО НТЦ "АРГО") (RU)

Использование: для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования. Сущность заключается в том, что выполняют периодическое излучение акустического зондирующего сигнала перпендикулярно поверхности контролируемой жидкости, находящейся в герметичной емкости, при этом предварительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции уровня контролируемой жидкости и в функции температуры контролируемой жидкости, регистрируют приемно-излучающим модулем вынужденные затухающие акустические гармонические колебания, измеряют температуру контролируемой жидкости и период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний и по тарировочным характеристикам определяют текущее значение уровня контролируемой жидкости. Регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы работающего энергетического оборудования, анализируют их спектральные характеристики и оценивают техническое состояние энергетического оборудования, а также регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, анализируют их интенсивность и оценивают состояние изоляции энергетического оборудования. Технический результат: обеспечение точности и надежности диагностики технического состояния энергетического оборудования за счет более полного контроля диагностических параметров. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния работающего длительное время силового высоковольтного энергетического оборудования.

Известен способ измерения уровня жидкости в скважине (Патент РФ №2232267, E21B 47/04, G01F 23/296. 2002 г.), который включает излучение акустического зондирующего сигнала кратковременной депрессией в газовой полости скважины, регистрацию акустического отраженного сигнала из зарегистрированной совокупности всех принятых сигналов и вычисление уровня жидкости как функцию установившегося изменения давления газа в скважине после депрессии.

Недостатком данного способа является низкая точность, обусловленная необходимостью герметизации газовой полости скважины, сложность реализации, а также отсутствие контроля основных диагностических параметров, что не позволяет объективно описать техническое состояние энергетического оборудования.

Наиболее близким к заявляемому, является «Способ измерения уровня жидких сред» (Патент РФ №2143668, G01F 23/296, 1998 г.), принятый за прототип, заключающийся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, а также в вычислении уровня жидкости в герметичной емкости по временным интервалам регистрации акустического зондирующего сигнала и акустического отраженного сигнала в двух контрольных точках.

Недостаток указанного способа заключается в недостаточной точности измерений в герметичной емкости и в неполном контроле диагностических параметров, что снижает точность и надежность диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении точности и надежности диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Технический результат достигается тем, что в способе акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, заключающемся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, предварительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости и в функции температуры контролируемой жидкости в герметичной емкости, регистрируют приемно-излучающим модулем вынужденные затухающие акустические гармонические колебания в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, измеряют температуру контролируемой жидкости в герметичной емкости и период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, и по тарировочным характеристикам определяют текущее значение уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости. Регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы работающего энергетического оборудования, анализируют их спектральные характеристики путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования и оценивают техническое состояние энергетического оборудования, а также регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, анализируют их интенсивность и оценивают состояние изоляции энергетического оборудования. Дополнительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции давления контролируемой жидкости в герметичной емкости и измеряют давление контролируемой жидкости в герметичной емкости.

Устройство для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования содержит герметичную емкость с контролируемой жидкостью, оснащенную герметизирующим узлом, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения волноводной тракт приемно-излучающего модуля, к входу которого подсоединен ключ, а выход приемно-излучающего модуля через блок управления связан с входом блока индикации и оповещения, причем второй выход блока управления через таймер подключен к первому входу ключа и к входу формирователя импульсов, связанного выходом со вторым входом ключа, а ко второму входу блока управления подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования.

Устройство содержит герметичную емкость 1 с контролируемой жидкостью 2, оснащенную герметизирующим узлом 3 для волноводного тракта 4 приемно-излучающего модуля 5, к входу которого подсоединен ключ 6. Выход приемно-излучающего модуля 5 через блок управления 7 связан с входом блока индикации и оповещения 8. Второй выход блока управления 7 через таймер 9 подключен к первому входу ключа 6 и к входу формирователя импульсов 10, связанного выходом со вторым входом ключа 6. Ко второму входу блока управления 7 подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости 11. Волноводный тракт 4 приемно-излучающего модуля 5 имеет возможность поступательного перемещения в герметизирующем узле 3.

Реализующее способ устройство работает следующим образом.

Предварительно в блок управления 7 вводятся тарировочные зависимости периода возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости 1 с контролируемой жидкостью 2 акустических гармонических колебаний в функции уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, в функции температуры t° контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, а при необходимости и в функции давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, а также эталонные спектральные характеристики акустических шумов работающего энергетического оборудования и допустимые значения интенсивности частичных разрядов.

Учет давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 необходим в том случае, когда ограничивается предельно-допустимое значение давления p контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, например, при помощи сбросного клапана. Возможен также учет и таких параметров контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 как газосодержание и влагосодержание контролируемой жидкости 2.

Контроль параметров жидкости 2 в герметичной емкости 1 осуществляет измеритель параметров жидкости в герметичной емкости 11.

Блок управления 7 через таймер 9, определяющий периодичность измерения уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 открывает ключ 6 и запускает формирователь импульсов 10. При этом импульс, сформированный формирователем импульсов 10, преобразуется в приемно-излучающем модуле 5 в акустический зондирующий сигнал, направляемый по волноводному тракту 4 в герметичную емкость 1, где возникают вынужденные затухающие акустические гармонические колебания, период которых обратно пропорционален значению уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1. Возникшие затухающие акустические гармонические колебания регистрируются приемно-излучающим модулем 5, а блок управления 7 по периоду колебаний с учетом информации, получаемой от измерителя параметров жидкости в герметичной емкости 11, по тарировочным зависимостям определяет величину уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 и передает полученные результаты в блок индикации и оповещения 8. Далее таймер 9 вновь инициирует формирователь импульсов 10 и процесс контроля уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1 циклично возобновляется.

При достижении максимально-допустимой величины уровня h контролируемой жидкости 2 в герметичной емкости 1, определяемой и регулируемой положением конечной части волноводного тракта 4 в герметичной емкости 1, период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости 1 скачкообразно уменьшается, т.к. выход волноводного тракта перекрывается контролируемой жидкостью 2.

В высоковольтном энергетическом оборудовании, например, в силовых трансформаторах, где в качестве контролируемой жидкости 2 используется масло в баке, рабочим положением волноводного тракта 4 является касание его конечной части поверхности масла. При снижении уровня масла ниже заданного положением волноводного тракта 4 значения период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости 1 скачкообразно увеличивается, и блок управления 7 передает в блок индикации и оповещения 8 сигнал тревоги, и с периодичностью, определяемой таймером 9, в блок индикации и оповещения 8 поступает информация о реальном значении уровня масла.

Поскольку герметичная емкость 1 является конструктивным узлом энергетического оборудования в целом, акустические шумы работающего энергетического оборудования будут восприниматься приемно-излучающим модулем 5, и в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала блок управления 7 производит анализ их спектральных характеристик путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования. Значительное различие сравниваемых спектральных характеристик свидетельствует о механических неисправностях и (или) повреждениях энергетического оборудования. Информация об этом передается в блок индикации и оповещения 8 для организации оперативной проверки технического состояния энергетического оборудования.

Аналогично, приемно-излучающий модуль 5 регистрирует акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, а блок управления 7 в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала анализирует интенсивность частичных разрядов, при превышении которой допустимых значений в блок индикации и оповещения 8 поступает информация о необходимости проверки состояния изоляции энергетического оборудования.

Таким образом, реализация предложенных способа и устройства позволяет обеспечить высокую точность и надежность диагностики технического состояния энергетического оборудования.

1. Способ акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, заключающийся в периодическом излучении приемно-излучающим модулем перпендикулярно поверхности контролируемой в герметичной емкости жидкости акустического зондирующего сигнала, отличающийся тем, что предварительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости и в функции температуры контролируемой жидкости в герметичной емкости, регистрируют приемно-излучающим модулем вынужденные затухающие акустические гармонические колебания в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, измеряют температуру контролируемой жидкости в герметичной емкости и период вынужденных затухающих акустических гармонических колебаний в герметичной емкости с контролируемой жидкостью, и по тарировочным характеристикам определяют текущее значение уровня контролируемой жидкости в герметичной емкости; регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы работающего энергетического оборудования, анализируют их спектральные характеристики путем сравнения с эталонными спектральными характеристиками акустических шумов работающего энергетического оборудования и оценивают техническое состояние энергетического оборудования, а также регистрируют приемно-излучающим модулем в промежуток времени между смежными излучениями акустического зондирующего сигнала акустические шумы, возникающие вследствие частичных разрядов, анализируют их интенсивность и оценивают состояние изоляции энергетического оборудования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно тарируют период возбуждаемых акустическим зондирующим сигналом в герметичной емкости с контролируемой жидкостью акустических гармонических колебаний в функции давления контролируемой жидкости в герметичной емкости и измеряют давление контролируемой жидкости в герметичной емкости.

3. Устройство для акустической диагностики технического состояния энергетического оборудования, отличающееся тем, что содержит герметичную емкость с контролируемой жидкостью, оснащенную герметизирующим узлом, в котором установлен с возможностью поступательного перемещения волноводный тракт приемно-излучающего модуля, к входу которого подсоединен ключ, а выход приемно-излучающего модуля через блок управления связан с входом блока индикации и оповещения, причем второй выход блока управления через таймер подключен к первому входу ключа и к входу формирователя импульсов, связанного выходом со вторым входом ключа, а ко второму входу блока управления подсоединен измеритель параметров жидкости в герметичной емкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и системе для обнаружения дефектов в стенке трубы, содержащим ультразвуковой преобразователь, приспособленный для излучения через выходное отверстие ультразвуковых сигналов из внутренней части трубы в направлении ее стенки и для приема через входное отверстие сигналов обратного рассеяния от ее стенки.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для неразрушающего контроля труднодоступных элементов конструкции из немагнитных материалов, например: из полимерных композиционных материалов (угле-, стекло-, органопластиков и других) в авиационной, судостроительной и других отраслях машиностроения.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для испытаний аэродинамических конструкций, в частности для определения характеристик лопаток турбины с помощью измерения деформаций, путем использования активного сопротивления электрических тензометров.

Изобретение относится к контролю безопасности рельсового пути и предназначено для дистанционного обнаружения отклонений его параметров от нормальных, вызванных нарушением структуры рельсов и появлением опасных объектов в полотне.

Изобретение относится к электромагнитно-акустическому преобразователю для ультразвукового контроля образцов из электропроводящего материала, а также к устройству для ультразвукового контроля, включающему, по меньшей мере, один такой электромагнитно-акустический преобразователь.

Изобретение относится к технике измерения качественных параметров воздушных и жидких сред и может быть использовано для измерения содержания механических примесей как в жидких, так и в газообразных средах.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к способам определения неровностей и других дефектов рельсового пути. .

Изобретение относится к способу и устройству для классификации генерирующих звук процессов, например, звуковых сигналов, которые генерируются при рабочих процессах машины или при химических процессах установки.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в приборостроении и машиностроении для измерения влажности
Изобретение относится к исследованию деформаций и напряжений и может быть использовано для исследования деформаций и напряжений в деталях, например в элементах металлических конструкций инженерных сооружений

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в образцах скальных геоматериалов

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано для контроля технического состояния колесной пары железнодорожного транспорта при его движении по рельсовому пути. Согласно способу после наезда колеса (9) на стык (4) в колесе начинает распространяться круговая волна, которая проходя по колесу (9), вызывает появление акустической волны, исходящей от колеса и регистрируемой датчиком (1). Датчик преобразует акустическую волну в электрический сигнал. При отсутствии трещин длительность и частота сигнала будут иметь определенное значение. В случае наличия трещины в колесе указанные параметры изменятся - длительность и частота уменьшатся, что будет свидетельствовать о недопустимости дальнейшей эксплуатации этого колеса. Затем колесо (9) начнет катиться по участку (5), протяженность которого в данном случае равна половине длины окружности колеса, на котором с помощью акустических датчиков осуществляется проверка качества поверхности катания. В результате упрощается конструкция осуществляющего контроль устройства, повышаются эксплуатационные характеристики, снижается энергопотребление. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу определения консистенции пищевого материала. Способ определения консистенции пищевого продукта содержит стадии, на которых осуществляют приложение вибрационного импульса с заданной частотой к пищевому материалу, измерение вибрационного отклика пищевого материала на вибрационный импульс и сравнение вибрационного отклика с опорной величиной, определенной перед измерением. Пищевой материал находится в жидком или полутвердом состоянии и содержится внутри контейнера. Устройство для определения консистенции пищевого материала содержит блок для генерирования вибрационного импульса, имеющий пьезоэлектрический исполнительный механизм, устройство для измерения вибраций, выполненное в виде виброметра, удерживающий механизм, содержащий контейнер для удерживания в нем пищевого материала или струну для прикрепления к ней пищевого материала, и анализатор для сравнения измеренных вибраций с опорной величиной, определенной перед измерением. Технический результат группы изобретений - повышение точности измерений, что позволяет обнаруживать незначительные изменения в вибрационном отклике. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Использование: для контроля качества материала образца методом акустической эмиссии. Сущность: способ заключается в том, что выполняют термическое с возрастающей температурой воздействие на образец и регистрацию возникающих в нем сигналов акустической эмиссии, при этом термическому воздействию подвергают серию однотипных из одного материала образцов до температуры 90°C и для каждого из них определяют среднее значение активности акустической эмиссии в диапазоне 30÷90°C, каждый из серии образцов подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют его предел прочности при сжатии, строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью акустической эмиссии и пределом прочности материала для всей серии испытанных образцов, по которой определяют прочность материала вновь испытываемых образцов того же типа, по их средней активности термоакустической эмиссии, в диапазоне от 30°C до 90°C. Технический результат: обеспечение возможности определения предела прочности материала образцов скальных горных пород без их разрушения. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам для абляции ткани. Устройство содержит катетер с излучателем энергии и фотоакустическим датчиком. Излучатель энергии испускает луч внутрь целевого участка ткани для образования в ней участка поражения. К катетеру прикреплен надувной баллон, окружающий, излучатель энергии и фотоакустический датчик. Баллон наполнен оптоакустической передающей средой. Излучатель энергии также испускает фотовозбуждающий луч внутрь целевого участка ткани. Фотоакустический датчик определяет фотоакустический отклик ткани. Система для абляции содержит систему управления абляцией и устройство для абляции, при этом излучатель энергии управляет системой управления абляцией для испускания луча, иссекающего ткань, и испускания фотовозбуждающего луча. Устройство для абляционной терапии ткани, кроме того, содержит контроллеры, управляющие излучателем энергии, и монитор. Использование изобретения позволяет определить образование участка абляционного поражения в реальном времени с помощью фотоакустического эффекта. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для сравнительной оценки свойств материалов. Сущность заключается в том, что осуществляют инденторное нагружение исследуемых материалов, регистрацию сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, обработку сигналов акустической эмиссии и выявление параметра сигналов, информативного за физико-механическую характеристику материала и, соответственно, за эксплуатационное свойство изделия, выполненного из данного материала, при этом в качестве информативного параметра сигнала используют энергию импульсов акустических сигналов, а сравнение эксплуатационных свойств изделий, выполненных из разных исследуемых материалов, производят по величинам накопленной энергии импульсов за время нагружения, в том числе по величине угла наклона касательной на графике зависимости «накопленная величина энергии сигналов - время нагружения материала». Технический результат: повышение производительности оценки свойств материала и расширение технических возможностей, а именно возможность применения способа для оценки коррозионной стойкости материалов с покрытиями. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Наверх