Способ мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций

Способ может быть использован для мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, а также может найти применение в информационно-диагностических системах автоматической диагностики и мониторинга гидроагрегатов. Согласно способу мониторинг возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций по спектральной мощности в заданном частотном диапазоне производят путем измерения вибрации, определения амплитудно-частотного спектра вибрации, оценки амплитуды информативных частотных составляющих спектра, по которым судят о параметрах, определяющих наступление недопустимой вибрации. Вибрацию измеряют в точках вне гидроагрегата, задают полосу частот, вычисляемую исходя из значений оборотной частоты гидроагрегата, рассчитывают значения мощности колебаний измеряемых колебаний в этой полосе частот в скользящем временном окне, определяемом исходя из значения оборотной частоты гидроагрегата, значения мощности сравнивают со значением допустимой вибрации, определяемой предварительно при настройке мониторинга, и при превышении измеряемых значений мощности более чем в трех временных окнах судят о возникновении недопустимой вибрации. Технический результат - повышение достоверности вибродиагностики работы гидроагрегатов и безопасности функционирования. 9 ил.

 

Способ может быть использован для мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, а также может найти применение в информационно-диагностических системах автоматической диагностики и мониторинга гидроагрегатов. Техническим результатом изобретения является повышение достоверности вибродиагностики работы гидроагрегатов и безопасности функционирования. Согласно способу, мониторинг возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсации, по спектральной мощности в заданном частотном диапазоне производят, путем измерения вибрации, определения амплитудно-частотного спектра вибрации, оценки амплитуды информативных частотных составляющих спектра, по которым судят о параметрах, определяющих наступление недопустимой вибрации. Вибрацию измеряют в точках вне гидроагрегата, задают полосу частот, вычисляемую, исходя из значений оборотной частоты гидроагрегата, рассчитывают значения мощности колебаний измеряемых колебаний в этой полосе частот в скользящем временном окне, определяемом исходя из значения оборотной частоты гидроагрегата, значения мощности сравнивают со значением допустимой вибрации, определяемой предварительно при настройке мониторинга, и при превышении измеряемых значений мощности более чем в трех временных окнах судят о возникновении недопустимой вибрации.

Изобретение относится к способам вибрационной диагностики при работе механизмов, в частности к диагностированию параметров вибрации, создаваемых гидродинамическими пульсациями при работе гидроагрегатов ГЭС, и может быть использовано для оценки безопасности их функционирования и для мониторинга технического состояния в автоматических системах контроля.

Известен способ вибродиагностики агрегатов объемного типа в гидравлических системах RU 2557676 С1, заключающийся в том, что до начала анализа тестируемых объектов гидропривода определяют характер вибрационных сигналов, снимаемых с исправных агрегатов, и составляется база данных по типам и маркам агрегатов. Для этого с помощью датчиков, закрепляемых на корпусе диагностируемого объекта, регистрируется и обрабатывается амплитудно-частотный спектр объекта при его работе в номинальном режиме. Амплитуда сигнала вибрации частотного спектра идеального агрегата вычисляться с учетом амплитуд тестирования исправных агрегатов. Таким образом, в базе данных по спектрам исправных машин формируется амплитудно-частотный спектр идеального агрегата, а также определяются зоны вибрационного контроля, соответствующие различным состояниям агрегатов. При тестировании производят сравнение измеренного спектра обследуемого объекта и идеального агрегата и делают вывод о работоспособности. К недостаткам способа относятся необходимость использования данных, полученных путем измерений не только на тестируемом объекте, а с привлечением измерений на совокупности подобных ему объектов, о работоспособности которых известно до применения способа. Это существенно ограничивает применимость способа и ухудшает достоверность результатов.

Известен способ вибродиагностики технического состояния механизма, указанный в заявке на изобретение RU №93032630 А от 21.06.93, опубл. 10.08.96, МПК G01M 7/00, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра, по измеренным последовательностям вибропараметра определяют аппроксимирующую функцию и оценивают с учетом ее состояние механизма. К недостаткам относятся: отсутствие указания на частотный диапазон, в котором проявляются неисправности агрегата, что может привести к пропуску цели при мониторинге; для построения аппроксимирующей функции и прогнозирования развития дефекта необходимо снимать вибропараметры механизма несколько раз на интервале наблюдения, а не предварительно, что требует значительных затрат времени для реализации предлагаемого способа и снижает его оперативность.

Известен способ виброакустической диагностики механизмов периодического действия, реализованный в патенте РФ Патент РФ №1343259, МКИ G01M 7/00. Устройство для виброакустической диагностики механизмов периодического действия /Костюков В.Н.//Заявл. 24.02.86; Опубл. 07.10.87.; Бюл.№37, по которому о состоянии механизма судят по пропорциональности отношения Кш=Рп/Рш, мощностей периодической Рп и шумовой Рш составляющих вибрации, при этом проводят нормирование виброакустического сигнала по уровню шумовой составляющей. В этом способе не указано, в каком частотном диапазоне определяется мощность шумовой составляющей, что может исключать частотный диапазон проявления опасных гидродинамических пульсаций, а также не указан временной интервал измерений, что приводит к пропуску цели мониторинга.

Наиболее близким аналогом является способ вибродиагностики технического состояния поршневых машин по спектральным инвариантам, реализованный в патенте РФ RU 2337341 С1, по которому о состоянии механизма судят по соотношению квадратов амплитуд гармонических составляющих спектра - спектральным инвариантам, превышение значений которых указывает на неисправность путем сравнения полученных значений с базой данных, значения инвариантов в которой определены в процессе предварительных испытаний.

Недостатками данного способа является: во-первых, то, что оценивается только состояние и целостность отдельных частей машины, способ не может быть использован для мониторинга возникновения опасных процессов при ее работе, вследствие того, что анализируют отношение спектральных составляющих, а не изменение мощности со временем. Более того, изменения во времени спектральной мощности существенно затрудняет нормирование параметра, и, тем самым, проведение вибродиагностики состояния машины. Во вторых, проведение измерений невозможно датчиками, расположенными вне корпуса машины, т.е. в удаленной от машины точке. Все это уменьшает достоверность диагностики и эффективность использования измерительных средств.

Целью изобретения является повышение эффективности использования средств измерений и достоверности диагностики, которое достигают путем измерения вибрации в точках, местоположение которых может быть удалено от гидроагрегата, обработку измерений производят непрерывно по времени, оценивают допустимые значения мощности вибрации, определяемые заранее при настройке обработки измерений, по превышению которых судят о возникновении недопустимой вибрации.

Поставленная цель в способе мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, включающем измерение вибрации при работе машины, определение амплитудно-частотный спектр вибрации, оценку амплитуд информативных частотных составляющих спектра, по которым судят о параметрах, характеризующих работу машины, достигается тем, что вибрацию измеряют в точках, местоположение которых может быть удалено от гидроагрегата, обработку измерений производят непрерывно по времени, информативные частотные составляющие спектра анализируют в интервале частот Гц, где fк и fн - конечная и начальная частоты спектрального анализа соответственно, f0 - первая оборотная частота гидроагрегата, рассчитывают в указанной полосе мощность вибрации W(t) в скользящем по времени t временном окне, длительность которого т составляет не менее , оценивают допустимые значения мощности вибрации где Wcp - среднее значение и а - стандартное отклонение значений мощности, определяемые заранее при настройке обработки измерений, и возникновение недопустимой вибрации диагностируют при значениях W>Wд на интервале времен, больших 3τ, при этом настройку обработки измерений, выполняемую заранее перед началом эксплуатации системы мониторинга вибраций по процедуре, включающей на интервалах времени больших 100τ измерение вибраций с определением величин W(t), Wcp и σ при работе гидроагрегата в допустимых режимах нагрузка-напор, определяемых при его вводе в эксплуатацию, а в качестве устройств, измеряющих вибрацию используют сейсмометрические датчики (велосиметры или акселерометры) линейного или крутильного типов и регистраторы, обеспечивающие чувствительность регистрации с динамическим диапазоном не хуже, чем 130 дБ в полосе частот 0,2-30 Гц, причем их местоположение может быть удалено от гидроагрегата на наибольшее расстояние, позволяющее регистрировать вибрации и определяемое экспериментально при настройке мониторинга, при этом могут быть использованы датчики системы сейсмометрического мониторинга гидротехнического сооружения, в состав которого входит гидроагрегат, удовлетворяющие указанным параметрам чувствительности.

Анализ отличительных признаков предлагаемого способа мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций показал, что:

возникновение опасных для работы гидроагрегата гидродинамических пульсаций проявляется в частотном диапазоне Δf с центральной частотой где f0 - первая оборотная частота гидроагрегата, Гц, где fк и fн - соответственно конечная и начальная частоты диапазона, возникновение опасных для работы гидроагрегата гидродинамических пульсаций связано с изменением параметров режима работы гидроагрегата, а именно со значениями параметров, соответствующим не рекомендуемым зонам на диаграмме напор-мощность. Существенно, что эти зоны определяются при вводе гидроагрегата в эксплуатацию для конкретной ГЭС, где он установлен, т.е. зоны, где заведомо нет гидродинамических пульсаций (разрешенные). Это позволяет настроить обработку записей вибраций, в частности определить пороговый уровень мощности вибраций,

- возникновение опасных для работы гидроагрегата гидродинамических пульсаций может возникать при переходе из одного режима работы в другой, при этом длительность временного интервала до возникновения пульсаций может составлять от десяти периодов пульсаций и более,

- регистрация вибраций, создаваемых гидродинамическими пульсациями при работе гидроагрегата может производится датчиками, расположенными как на корпусе гидроагрегата, так и на удалении от него от единиц до сотен метров,

- при измерениях вибраций могут использоваться сейсмометрические датчики (велосиметры или акселерометры, линейного мили крутильного типов), измерительный тракт должен обеспечивать наблюдения в полосе частот 0,2-30 Гц с динамическим диапазоном не хуже, чем 130 дБ, который определяется соотношением амплитуд оборотной частоты гидроагрегата и уровнем микросейсм в точке наблюдения.

Физическая сущность предлагаемого способа мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсации объясняется следующим образом. Гидродинамические пульсации, опасные для работы и целостности гидроагрегата, возникают вследствие несогласования напора поступающей в агрегат воды и мощности, вырабатываемой при вращении турбины. Разница между кинетической энергией потока и энергией вращения служит источником возникновения кавитационных явлений в жидкости, в том числе образуется так называемый кавитационный жгут, вращающийся в отводящей камере агрегата и опасный для его целостности и функционирования. Исследования параметров механических вибраций, сопутствующих вращению жгута, изучалось на испытательном стенде [1, 2]. Частота вращения F жгута несколько меньше, чем первая оборотная частота вращения турбины f0, F=k*f0, k~0,7, полоса частот, в которой проявляется вибрация, создаваемая жгутом, Гц, где fк и fн - соответственно конечная и начальная частоты полосы. Амплитуда вибраций, создаваемых при вращении жгута, не постоянна, это пульсирующий процесс, средний интервал постоянства амплитуды τ=50/fн. Учитывая, что характер изменения амплитуд во времени при наличии кавитационного жгута различен для разных частотных составляющих спектра в полосе частот Δf, для выявления его возникновения по факту нарастания амплитуды целесообразно оценивать суммарную мощность W не отдельных частотных составляющих, для всей полосы частот. Существенно, что кавитационный жгут не возникает при согласовании напора и мощности, вырабатываемой турбиной (так называемый разрешенный режим), что позволяет оценить допустимые значения мощности вибрации в полосе частот Δf, связанной с микросейсмами разной природы (естественными, техногенными). Поэтому для настройки мониторинга по превышению W пороговых величин необходима настройка гидроагрегата в разрешенной режиме. Сущность изобретения поясняется чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен пример расположения в машинных залах датчиков (акселерометров) действующей системы сейсмического мониторинга Чиркейской ГЭС, Республика Дагестан. Датчики используются для мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегатов вследствие гидродинамических пульсации. На плане машинных залов гидроагрегаты изображены в виде концентрических окружностей, сейсмические датчики - в виде черных треугольников, вписанных в круг, имеются соответствующие подписи.

На фиг. 2 представлены спектры мощности вибраций, пересчитанные в величины смещений (мкм2/Гц, ось ординат), измеренных вертикальной компонентой (Z) акселерометра и датчиками давления ИВП-б и ИВП-з. Спектр мощности вибраций, соответствующий каждому типу датчика, имеет определенную маркировку, пояснения даны в легенде фиг. 2. Исследования проводились на испытательном стенде ПАО «Силовые машины». Акселерометр был установлен вне гидроагрегата, датчики давления - на боковой (ИВП-б) и задней (ИВП-з) стенках отводящей камеры гидроагрегата. На спектрах мощности вибраций отмечены пики на разных частотах (ось абсцисс), где f0 - первая оборотная частота вращения гидроагрегата, F -частота вращения кавитационного жгута.

Фиг. 3 отображает результаты спектрально-временного анализа (СВАН) записей вибраций, выполненными разными датчиками: линейным и крутильным сейсмометрами, установленными вне гидроагрегата, и датчиком давления, установленным на отсасывающей камере. Исследования проводились на испытательном стенде ПАО «Силовые машины», изучалась возможность выделения процесса возникновения кавитационного жгута в сейсмических полях разным типом аппаратуры.

Из полученных СВАН-диаграмм видно, что крутильный акселерометр, также как и линейный, является пригодным датчиком для наблюдения вибраций при возникновении кавитационного жгута. Это видно по повышенной мощности колебаний в полосе частот 8,5-9,5 Гц. Более того, на СВАН-диаграммах крутильных колебаний лучше прорисовывается неустойчивость по времени мощности в данной полосе. Анализ изменений по времени хода мощности вибраций, создаваемых гидродинамическими пульсациями, показал, что их присутствие можно достоверно фиксировать при высоких значениях мощности на временных интервалах т, не менее, чем 5Т, т.е. не менее τ=50/fн.

На фиг. 4 представлены результаты спектрально-временного анализа (СВАН) записей, выполненных одновременно работающими сейсмодатчиками, расположенными на разном расстоянии от гидроагрегата: в машзале Чиркейской ГЭС (верхняя часть рисунка) и в береговом примыкании плотины Чиркейской ГЭС на отметке 265 м (нижняя часть рисунка). По. оси абсцисс отложена частота, по оси ординат - время. Имеются соответствующие подписи. Стрелками указаны участки появления кавитационного жгута при изменении режима работы гидроагрегата. Цветом показаны распределения логарифмов спектров мощности проявления вибраций на различных частотах.

На фиг. 5 представлены результаты спектрально-временного анализа (СВАН) записей, выполненных акселерометром в машинном зале Чиркейской ГЭС. На СВАН-диаграмме (левая часть фиг. 5) кружком отмечен интервал, в котором появляется кавитационный жгут. Цветом показаны распределения логарифмов спектров мощности проявления вибраций на различных частотах.

На правой части фиг. 5 показана характерная диаграмма режимов работы гидроагрегата Чиркейской ГЭС, на которой точками и стрелками показана последовательность изменения режимов работы гидроагрегата, желтые зоны - допустимые режимы работы гидроагрегата, белы зоны - неблагоприятные режимы. По оси абсцисс отложена мощность, по оси ординат - приведенные обороты работы гидроагрегата.

На фиг. 6 приведен пример ведомости, содержащей стандартные параметры работы гидроагрегатов Чиркейской ГЭС (значения минимальной и максимальной нагрузки, величину уровня верхнего бьефа и пр.). Вертикальной чертой отмечен интервал времени, для которого проводился анализ и выполнено построение СВАН-диаграмм, представленных на фиг. 5.

Фиг. 7 показывает изменение во времени (ось абсцисс) мощности вибраций (ось ординат, мкм) в частотной полосе Δf=8,5±0,5 Гц, τ=6,25 с, характеризующих гидродинамические пульсации. Исследования проводились на испытательном стенде ПАО «Силовые машины» в разрешенном режиме без возникновения кавитационного жгута. Временной участок 350τ, т.е. более 100τ. Две оси - одна реальное время, другая τ

На фиг. 8 показана гистограмма распределения значений мощности вибраций в частотной полосе, характеризующей гидродинамические пульсации (по оси абсцисс отложена мощность перемещений на записях колебаний в соответствующей частотной полосе, мкм2, по оси ординат -количество раз, шт., встречаемости i-ого значения мощности в полосе частот Δf=8,5±0,5 Гц). Рассчитаны значения Wcp=45,89 мкм2 σ=18,11 мкм2 WД=100,21 мкм2. Исследования проводились на испытательном стенде ПАО «Силовые машины» в разрешенном режиме без возникновения кавитационного жгута, вертикальной чертой показано значение WД - допустимая мощность вибраций.

Фиг. 9 показывает изменение во времени мощности вибраций в частотной полосе, характеризующих гидродинамические пульсации. Исследования проводились на испытательном стенде ПАО «Силовые машины» в разрешенном режиме без возникновения кавитационного жгута (до стрелки) и нерекомендуемом режиме с возникновением кавитационного жгута (после стрелки), горизонтальной линией показан уровень допустимой мощности вибраций (WД), вычисленный по распределению, представленному на фиг. 8.

Отчетливо видно, что именно с этого момента оценка мощности превышает допустимы уровень WД на интервалах более 3τ. Всплески мощности могут отмечаться до появления жгута, но интервалы меньше 3τ. Выбор временного интервала превышения мощности важен для того, чтобы избежать ложных тревог или пропуска цели при применении способа.

Реализуемость способа проверялась путем подбора местоположения точек регистрации и датчиков (фиг. 1, 2, 3), анализа параметров вибрации при отсутствии и при возникновении гидродинамических пульсаций на испытательном стенде ПАО «Силовые машины» и при эксплуатации гидроагрегатов Чиркейской ГЭС. При наблюдениях на стенде проводились испытания применимости различных датчиков для выявления возникновения пульсаций, в том числе кавитационного жгута (фиг. 2, 3, 7, 8, 9), на Чиркейской ГЭС использовалась система сейсмомониторинга, оборудованная одновременно работающими датчиками, расположенными на разных удалениях от гидроагрегата (фиг. 1, 4, 5). На стенде параметры работы турбины изменялись в широком диапазоне, включающем допустимые и не рекомендованные режимы, появление кавитационного жгута наблюдалось визуально, параметры работы гидроагрегатов Чиркейской ГЭС получены из службы эксплуатации ГЭС (фиг. 5, 6).

Анализ полученных данных показывает, что выбор типа датчика и его расположения играет важную роль для реализации способа. Для случая мониторинга вибраций гидроагрегатов ГЭС удовлетворительный результат применения способа был получен при расположении сейсмометрических датчиков непосредственно в машзалах Чиркейской ГЭС (фиг. 1), использовались акселерометры линейного типа фирмы GURALP CMG-5T, трехкомпонентные датчики для регистрации колебаний по вертикали (Z) и двум взаимно перпендикулярным осям, направленным по потоку воды и вкрест него. Датчики монтировались на бетонном полу машзалов на удалении около 10 м и более от гидроагрегатов.

Для подбора типов датчиков проводились специализированные эксперименты на испытательном стенде. Сравнение спектров записей вибрации, выполненных разными типами датчиков (фиг. 2): давления (ИБП) и ускорений (линейные акселерометры CMG-5T, Z компонента), показывает, что в спектрах записей акселерометра, расположенного вне гидроагрегата, пики, связанные с возникновением кавитационного жгута, выделяются отчетливо в интервале частот от 8,0 до 9,0 Гц, т.е. Δf=0,7*f0±0,5 Гц, где f0=12 Гц. При этом спектры записей датчиков ИВП, расположенные на задней и боковой стенках отводящей камеры, не демонстрируют пиков, свидетельствующих и вращении жгута, хотя он наблюдался визуально. Анализ спектров показывает, что пик, связанный с вращением жгута, проявляется не на строго определенной частоте, а может сдвигаться по частоте вправо и влево относительно значений F=0,7f0, что отражено в раздвоенности пика на фиг. 2. В связи с этим, целесообразно для увеличения достоверности способа оценивать не амплитуды отдельных частотных составляющих, а мощность вибраций в выбранной полосе частот. Для этого амплитудно-частотный спектр колебаний преобразуют в спектр мощности путем стандартной процедуры возведения в квадрат значений амплитуд отдельных составляющих амплитудно-частотного спектра с последующим суммированием амплитудно-частотных спектров для последовательных временных отрезков записи, удовлетворительный результат получают при построении, таким образом, спектра мощности на временном интервале Т не менее T=10/fн [3].

Анализ записей вибрации показывает, что для настройки наблюдений целесообразно использовать спектрально-временной анализ (СВАН), при котором спектры мощности рассчитают в скользящем по времени окне, получая тем самым непрерывную картину, характеризующую вибрации. Сравнение при наблюдениях на испытательном стенде СВАН-диаграмм записей датчиков разных типов: акселерометров - линейного CMG-5T и крутильного МЕТР-3, и также датчика давления ИВП (фиг. 3) показывает, что крутильный акселерометр также является пригодным датчиком для наблюдения вибраций при возникновении кавитационного жгута. Это видно по повышенной мощности колебаний в полосе частот 8,5-9,5 Гц. Более того, на СВАН-диаграммах крутильных колебаний лучше прорисовывается неустойчивость по времени мощности в данной полосе. Анализ изменений по времени хода мощности вибраций, создаваемых гидродинамическими пульсациями, показал, что их присутствие можно достоверно фиксировать при высоких значениях мощности на временных интервалах τ, не менее, чем 5Т, т.е. не менее τ=50/fн.

Построение СВАН-диаграмм записей позволяет оценить пригодность мест расположения датчиков для реализации способа в том случае, когда используются датчики систем сейсмомониторинга гидротехнического сооружения. Сравнение СВАН-диаграмм записей для одного и того же времени, полученных в машзале Чиркейской ГЭС и в точке на бортовом примыкании к плотине, отметка 265 м (фиг. 4), показывает, что появление кавитационного жгута отмечается в обеих точках (отмечено стрелкой), что увеличивает достоверность выявления опасного процесса представленным способом. Учитывая, что современные требования к системам сейсмомониторинга ГЭС ориентированы на чувствительность регистрации с динамическим диапазоном не хуже, чем 130 дБ в полосе частот 0,2-30 Гц, эти же требования следует принять для реализации способа для гидроагрегатов действующих ГЭС.

Применимость способа мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций для работающих гидроагрегатов ГЭС с использованием системы сейсмомониторинга (фиг. 5) демонстрирует СВАН-диаграмма вибраций, записанных акселерометром в машзале (см. фиг. 1). Кружком отмечен временной интервал, в котором отмечены повышенные значения мощности в полосе от 1,7 до 2,8 Гц при f0=3,33 Гц, т.е. Δf=0,7*fo±0,5 Гц. Причиной возникновения опасной вибрации стало изменение параметров работы ГА1, в том числе выход из области разрешенного режима работы (фиг. 5). Значения параметров приведены в суточной ведомости Чиркейской ГЭС (фиг. 6), существенно что в анализируемое время работал только ГА1.

Учитывая, что при реализации способа уровни фоновых вибраций могут быть различны, требуется настройка способа перед его применением. Для этого проводят предварительные наблюдения на участках времени, позволяющих получить достаточно данных для статистической обработки, например больших 100τ, с определением допустимой мощности вибраций Wд=Wcp+3σ, где Wcp - среднее значение и σ - стандартное отклонение значений мощности в полосе частот Δf. Для этого проводят регистрацию колебаний и обработку путем спектрально-временного анализа в скользящем временном окне с определением мощности W(t) и последующим расчетом Wд. Процедуру иллюстрирует пример, полученный на испытательном стенде в условиях заведомого отсутствия гидродинамических пульсаций (фиг. 7). Бал рассчитан временной ход мощности в полосе частот Δf=8,5±0,5 Гц, τ=6,25 с на временном участке 350τ, т.е. более 100τ. По значениям мощности построено распределение (гистограмма, фиг. 8), рассчитаны значения Wcp=45,89 мкм2 σ=18,11 мкм2 WД=100,21 мкм2.

Поученные значения были использованы далее для применения способа в ситуации возникновения гидродинамических пульсаций (фиг. 9). Визуально наблюдаемый момент возникновения отмечен стрелкой на временном ходе мощности. Отчетливо видно, что именно с этого момента оценка мощности превышает допустимы уровень WД на интервалах более 3τ. Всплески мощности могут отмечаться до появления жгута, но интервалы меньше 3τ. Выбор временного интервала превышения мощности важен для того, чтобы избежать ложных тревог или пропуска цели при применении способа.

Таким образом, предлагаемый способ мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, основанный на измерении вибрации в точках, местоположение которых может быть удалено от гидроагрегата, обработке измерений непрерывно по времени, оценке допустимых значений мощности вибрации, определяемых заранее при настройке обработки измерений, по превышению которых судят о возникновении недопустимой вибрации позволяет повысить эффективность использования средств измерений и достоверность диагностики.

Источники информации

1. Antonovskaya G.N., Danilov A.V., Kapustian N.K., Moshkunov A.I. Chirkey seismic monitoring system remotely senses turbine vibrations. Hydropower & dams. Vol. 23. Issue 6, 2016. Pp. 52-56

2. Antonovskaya G.N., Kapustian N.K., Moshkunov A.I., Danilov A.V., Moshkunov K.A. New seismic array solution for earthquake observations and hydropower plant health monitoring. Journal of Seismology, Online First (2017). DOI: 10.1007/s 10950-017-9650-8.

3. Капустян H.K., Юдахин Ф.Н. Сейсмические исследования техногенных воздействий на земную кору и их последствий // Екатеринбург: УрО РАН, 2007. 416 с.

Способ мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, заключающийся в том, что измеряют вибрацию при работе машины, определяют амплитудно-частотный спектр вибрации, оценивают амплитуды информативных частотных составляющих спектра, по которым судят о параметрах, характеризующих работу машины, отличающийся тем, что вибрацию измеряют в точках, местоположение которых может быть удалено от гидроагрегата, обработку измерений производят непрерывно по времени, информативные частотные составляющие спектра анализируют в интервале частот Δf=fк-fн=0,7*f0±0,5 Гц, где fк и fн - конечная и начальная частоты спектрального анализа соответственно, f0 - первая оборотная частота гидроагрегата, рассчитывают в указанной полосе мощность вибрации W(t) в скользящем по времени t временном окне, длительность которого τ составляет не менее τ=5/fн, оценивают допустимые значения мощности вибрации Wд=Wcp+3σ, где Wcp - среднее значение и σ - стандартное отклонение значений мощности, определяемые заранее при настройке обработки измерений, и возникновение недопустимой вибрации диагностируют при значениях W>Wд на интервале времен больших 3τ, при этом настройку обработки измерений, выполняемую заранее перед началом эксплуатации системы мониторинга вибраций по процедуре, включающей на интервалах времени больших 100τ измерение вибраций с определением величин W(t), Wcp и σ при работе гидроагрегата в допустимых режимах нагрузка-напор, определяемых при его вводе в эксплуатацию, а в качестве устройств, измеряющих вибрацию используют сейсмометрические датчики (велосиметры или акселерометры) линейного или крутильного типов и регистраторы, обеспечивающие чувствительность регистрации с динамическим диапазоном не хуже, чем 130 дБ в полосе частот 0,2-30 Гц, причем их местоположение может быть удалено от гидроагрегата на наибольшее расстояние, позволяющее регистрировать вибрации и определяемое экспериментально при настройке мониторинга, при этом могут быть использованы датчики системы сейсмометрического мониторинга гидротехнического сооружения, в состав которого входит гидроагрегат, удовлетворяющие указанным параметрам чувствительности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электродинамическим вибростендам и может быть использовано для возбуждения механических колебаний при испытании оборудования и других технологий, где используется вибрация.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к импульсным силовозбудителям. Импульсный силовозбудитель содержит генератор импульсных токов в виде конденсатора и разрядника и размещенный между основанием и испытываемым объектом разрядный контур, состоящий из системы упругих токопроводящих элементов сложной геометрической формы, электрически соединенных между собой параллельно и изолированных друг от друга.

Изобретение относится к конструированию приспособлений для закрепления рабочих лопаток турбомашины на вибростенде при усталостных испытаниях. Устройство для закрепления рабочей лопатки турбомашины с замковым элементом при усталостных испытаниях содержит корпус, жестко закрепленный на вибростоле с помощью кронштейна, зажим с элементами фиксации, расположенный на корпусе.

Изобретение относится к области автоматизированных систем мониторинга технического состояния зданий и сооружений и может быть использовано при проектировании и эксплуатации зданий и сооружений.

Данное изобретение имеет отношение к испытательной технике, а именно к способам формирования спектров случайной вибрации, и может быть использовано в машиностроении.

Изобретение относится к вибрационной технике. Способ возбуждения колебаний заключается в том, что возбуждают резонансные колебания, задают жесткость упругих подвесок колебательной системы, образованной рабочим органом и вибровозбудителем.

Изобретение относится к авиационной испытательной технике, а именно к стендам для испытаний элементов вертолета с соосными винтами. Устройство содержит фундамент стенда, силовой каркас, зажимные приспособления, раму монтажную, каркас фюзеляжа, амортизаторы, мотораму, двигатель внутреннего сгорания, подредукторную раму, редуктор, выходные соосные валы, автомат перекоса, соосные винты, муфту, рычаги, коромысла, нагрузочное устройство, устройство пилотирования с приводами управления автоматом перекоса, систему топливную, смазки, системы охлаждения, систему управления двигателем, устройство пожаротушения, систему приточно-вытяжной вентиляции, пульт управления, органы управления пилота, электрический привод несущих винтов, блок защиты и коммутации, электрохимический рекуператор, анализатор источников тока, высокоскоростные видеокамеры, тепловизоры, анализатор спектра, система шумоанализа, средства технологического контроля электретных микрофонов, параметрический тестер последовательных каналов информационного обмена, оптическая система контроля тел вращения, средства сопряжения с системой обеспечения эксплуатации вертолета, автономные источники бесперебойного питания.

Изобретение относится к области измерительной и испытательной техники и может быть использовано для формирования переменных нагрузок в циклических программных испытаниях для определения надежности и эксплуатационного ресурса авиационных конструкций.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики технического состояния конструкций. При реализации способа на диагностируемую конструкцию устанавливают датчики ускорений.

Изобретение относится к метрологии, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций. Способ определения параметров собственных тонов колебаний конструкций заключается в выделении собственных тонов методом фазового резонанса путем использования многоканальной системы возбуждения и измерения колебаний, определении частот фазовых резонансов, представлении колебаний конструкции по каждому собственному тону линейным осциллятором, характеристиками которого являются обобщенная сила возбуждения колебаний, обобщенная масса, обобщенное демпфирование и обобщенная жесткость соответствующего тона, определении обобщенных масс, обобщенного демпфирования и обобщенных жесткостей тонов по вибрационному отклику конструкции.

Способ может быть использован для мониторинга возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций, а также может найти применение в информационно-диагностических системах автоматической диагностики и мониторинга гидроагрегатов. Согласно способу мониторинг возникновения недопустимой вибрации гидроагрегата вследствие гидродинамических пульсаций по спектральной мощности в заданном частотном диапазоне производят путем измерения вибрации, определения амплитудно-частотного спектра вибрации, оценки амплитуды информативных частотных составляющих спектра, по которым судят о параметрах, определяющих наступление недопустимой вибрации. Вибрацию измеряют в точках вне гидроагрегата, задают полосу частот, вычисляемую исходя из значений оборотной частоты гидроагрегата, рассчитывают значения мощности колебаний измеряемых колебаний в этой полосе частот в скользящем временном окне, определяемом исходя из значения оборотной частоты гидроагрегата, значения мощности сравнивают со значением допустимой вибрации, определяемой предварительно при настройке мониторинга, и при превышении измеряемых значений мощности более чем в трех временных окнах судят о возникновении недопустимой вибрации. Технический результат - повышение достоверности вибродиагностики работы гидроагрегатов и безопасности функционирования. 9 ил.

Наверх