способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта

Классы МПК:G05B23/00 Испытания и контроль систем управления или их элементов
F15C5/00 Изготовление элементов цепей и сборных узлов из них
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Государственное предприятие - Научно-производственное объединение "Техномаш"
Приоритеты:
подача заявки:
1990-06-05
публикация патента:

Изобретение позволяет при испытаниях объектов (0) повысить достоверность и сокращение времени локализации отказов существующих способов контроля (К) и диагностики (Д). В процессе К и Д состояния О измеряют параметры (П) на всех контрольных точках, основных и дополнительных, в течение 2 - 4 циклов К. По значениям, измеренным в первых 2 - 4 циклах К, формируют пороговые значения обобщенных характеристик узлов О. В течение последующего времени испытания измеряют П только на контрольных точках О (2 - 3 контрольные точки). Контролируют состояние О, сравнивая значения измеренных П с пороговыми значениями. При нахождении измеренных П в пределах пороговых величин О считается годным, в противном случае осуществляется Д и локализуется отказ, т.е. поиск неисправного узла, для чего последовательно регистрируют П, которые позволяют вычислить обобщенную характеристику отдельного узла, вычисленные по измеренным П обобщенные характеристики каждого узла сопоставляют с их сформированными в первых циклах контроля пороговыми значениями. 1 табл., 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА, заключающийся в том, что циклически измеряют параметры в контрольных точках объекта, сравнивают их с расчетными пороговыми значениями и при выходе их за пороговые значения измеряют параметры в дополнительных контрольных точках, вычисляют по всем измеренным параметрам обобщенные характеристики пневмогидравлических узлов, составляющих объект, и сравнивают их с пороговыми значениями обобщенных характеристик пневмогидравлических узлов, проводя локализацию отказа, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и чувствительности способа и сокращения времени локализации отказа, предварительно измеряют параметры в основных и дополнительных контрольных точках, определяют по измеренным значениям параметров реальные пороговые значения обобщенных характеристик пневмогидравлических узлов, составляющих объект, которые используют для локализации отказа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технической кибернетике, предназначено для автоматизированного контроля и диагностики состояния пневмогидравлических систем энергетических установок.

Известен способ контроля и диагностики состояний объекта, заключающийся в измерении параметров на всех контрольных точках и сравнении их с пороговыми значениями [1].

Недостатком известного способа является необходимость обработки значительного объема информации по измерениям на всех контрольных точках объекта и связанное с этим большое время локализации отказа.

Известен также способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, заключающийся в том, что циклически измеряют параметры в контрольных точках объекта, сравнивают их с расчетными пороговыми значениями и при выходе их за пороговые значения измеряют параметры, в дополнительных контрольных точках вычисляют по ним обобщенные характеристики пневмогидравлических узлов, комплектующих объект, и сравнивают их с пороговыми значениями обобщенных характеристик, проводя локализацию отказа [2]. Данный способ принят за прототип.

Согласно известному способу из всех установленных на объекте датчиков сначала регистрируют показания ограниченного числа датчиков (в контрольных точках) для принятия решения о состоянии объекта ("норма" или "ненорма"). Ограничение на количество контрольных датчиков вводится на этапе проектирования объекта с помощью математического моделирования всех возможных неисправностей объекта и выбора наиболее информативных параметров. Решение о результатах контроля принимается путем сопоставления измеренных значений параметров с их пороговыми значениями. В случае выхода любого из измеренных параметров за пороговые значения принимают решение о "ненорме" объекта, измеряют параметры в дополнительных контрольных точках, вычисляют по ним обобщенные характеристики узлов объекта и определяют отказавший узел, характеристика которого вышла за свои пороговые значения.

Под обобщенной характеристикой узла понимается такая его характеристика, которая позволяет наиболее полно определить его состояние. Например, для центробежного насоса такой характеристикой является напорная характеристика, для местного гидравлического сопротивления - коэффициент сопротивления или эффективная площадь проходного сечения.

Пороговые значения обобщенных характеристик по известному способу рассчитываются с учетом возможных технологических отклонений и погрешностей измерения. Это приводит к неоправданному расширению расчетных пороговых значений характеристик, что приводит к неоправданному расширению расчетных пороговых значений характеристик, что приводит к снижению чувствительности и достоверности способа и увеличивает время локализации неисправности.

Целью изобретения является повышение достоверности и чувствительности распознавания и сокращение времени локализации отказа.

Это достигается тем, что предварительно измеряют параметры в основных и дополнительных контрольных точках объекта, определяют (реальные) пороговые значения обобщенных характеристик пневмогидравлических узлов, которые используют для сигнализации отказа.

Положительный эффект при использовании предлагаемого способа заключается в том, что реальные пороговые значения обобщенных характеристик, сформированные по новому способу, имеют существенно меньший разброс, чем пороговые значения, полученные по известному способу расчетным путем, так как при этом отклонения параметров, обусловленные предельными технологическими допусками на изготовление и предельной погрешностью измерения, исключаются. Это позволяет увеличить достоверность и чувствительность распознавания и сократить время локализации отказа.

На фиг. 1 изображен фрагмент сложной гидравлической системы, где НЦ - центробежный насос, 1,2,3,..., i - узлы гидравлической цепи, измеряемые параметры: Р1, ...,Рi - давления, Qi - расход, n - число оборотов насоса, Т - температура жидкости; на фиг.2 изображена блок-схема устройства по прототипу для реализации предлагаемого способа, где 1 - объект контроля, 2 - преобразователь аналог-код, 3 - первый формирователь пороговых значений, 4 - корректор пороговых значений, 5 - первый блок сравнения, 6 - второй формирователь пороговых значений, 7 - решающий блок, 8 - второй блок сравнения, 9 - блок регистраций, 10 - блок управления.

Обобщенными характеристиками узлов, составляющих объект, позволяющими определить его состояние, являются для НЦ напорная характеристика

Yнас= способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (1) где способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (Т ) - плотность перекачиваемой жидкости, для гидравлического сопротивления коэффициент гидравлического сопротивления

Yспособ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900= способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (2)

Пороговые значения Yiмакс и Yiмин по известному способу определялись по зависимостям

Yi макс=Yiном+ способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900+способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900Yi пульс

(3)

Yi мин =Yiном- способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900-способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900Yi пульс,

(4) где способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi изг - отклонение обобщенной характеристики, обусловленное технологическими допусками на изготовление;

способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi изм - отклонение обобщенной характеристики, обусловленное погрешностью измерения;

способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi ном - номинальное значение обобщенной характеристики;

способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi пульс - отклонение обобщенной характеристики, обусловленное пульсациями.

По предлагаемому способу пороговые значения обобщенных характеристик узлов формируются по зависимостям

Yi макс = Yi факт + способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi пульс; (5)

Yi мин = Yi факт - способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 Yi пульс, (6) где Yiфакт - реальное значение характеристики узла.

Таким образом, за счет осуществления предлагаемого способа величина допуска на пороговые значения сокращается на величину

способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (7)

Реальные характеристики узла определяются в первых тактах контроля по зависимостям

для насоса

Yфакт= способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (8)

для гидравлического сопротивления

способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 (9) где К - число первых циклов измерения параметров во всех точках, т.е. величину К выбирают в зависимости от динамических характеристик объекта (обычно К=5...10 циклов).

Сущность предлагаемого способа заключается в следующей последовательности операций.

Измеряют в течение первых К циклов параметры во всех основных и дополнительных контрольных точках объекта. Сравнивают измеренные значения параметров контрольных точек с пороговыми значениями. При нахождении измеренных параметров в пределах пороговых значений фиксируют "норму" объекта. По значениям измеренных параметров формируют реальные значения характеристик каждого узла и насоса по формулам (8) и (9). Формируют реальные пороговые значения обобщенных характеристик по формулам (5) и (6). Запоминают реальные пороговые значения обобщенных характеристик всех узлов. В дальнейшем продолжают измерение только ограниченного числа параметров в контрольных точках и контролируют состояние объекта, сопоставляя измеренные параметры с пороговыми значениями (регистрацию в остальных точках не производят). При выходе за пороговые значения одного из параметров подключают измерения в дополнительных точках. По зависимостям (1) и (2) вычисляют значения характеристик узлов объекта. Последовательно сопоставляют вычисленные по формулам (1) и (2) значения характеристик всех узлов с реальными до тех пор, пока не обнаружат узел, у которого Yi>Yi макс или Yi<Y мин.

Рассмотрим пример реализации способа применительно к гидравлической системе со шнекоцентробежным насосом, фрагмент которой изображен на фиг.1.

На этапе проектирования системы в качестве измеряемых параметров были выбраны давления Р3 и Рi+1, которые являются наиболее информативными для заданного перечня возможных неисправных состояний. В качестве допустимых пределов этих параметров Р3 и Рi+1 при испытании объекта были заданы соответственно 100 . 105 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 20189003 x x 105 Па и 40 . 105 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900105 Па.

В первых циклах контроля были измерены следующие значения параметров: Р1 = 5x x105 Па, Qi = 4,10-2 м3/с, Т=20оС, Р2 = 3,9 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900105 Па, Р3 = 98 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Р4 = 83 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Рi-1 = =53 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Рi=43,4 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900105 Па, Рi+1 = 38,6 x x105 Па.

Сопоставление измеренных параметров Р3 и Рi+1 с пороговыми значениями позволило зарегистрировать нормальное состояние объекта, так как

97 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 < 98 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 < 103 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105

37 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 < 38,6 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 < 43 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105.

По измеренным параметрам объекта были вычислены по формулам (8) и (9) значения фактических обобщенных характеристик узлов, которые приведены в таблице (строка 1).

С учетом измеренных в первых тактах контроля пульсаций параметров были рассчитаны изменения гидравлических характеристик узлов (Yпульс) и по зависимостям (5) и (6) сформированы пороговые значения действительных (реальных) характеристик узлов (строки 3 и 4 таблицы). Эти пороговые значения обобщенных характеристик узлов были запомнены для использования на случай возникновения неисправности.

В дальнейшем эксплуатация объекта велась с измерением лишь параметров Р3 и Рi+1, значения которых сопоставлялись с допустимыми пределами. Регистрацию остальных параметров (Q, T, n, P1, P2...Pi) не проводили.

На времени Тк был зафиксирован выход за нижний предел сначала параметра Р3, а затем параметра Рi+1. Это послужило основанием для фиксирования ненормального состояния объекта и подключения всех остальных параметров объекта. На момент Тк1 средние значения измеренных параметров составили: P1=5 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Qi= 4 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 10-2 м3/с; Т=20оС, Р2=3 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Р3=93 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Р4 =78x x105 Па, Рi-1=48 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Рi =38,4 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па, Рi+1 = 33,6 способ контроля и диагностики пневмогидравлического объекта, патент № 2018900 105 Па.

По измеренным значениям были вновь рассчитаны значения Yавар действительных характеристик узлов на момент Тк1 (строка 5 таблицы).

Последовательное сопоставление действительных обобщенных характеристик узлов с их пороговыми значениями показало, что причиной возникновения неисправности объекта послужило снижение напора НЦ из-за его кавитации вследствие снижения давления на входе в НЦ при увеличении гидравлического сопротивления (засорения) узла 1 (фильтра).

Применение предлагаемого способа позволило сократить допуск на величину напора НЦ более чем в 20 раз, исключив из него погрешность измерения и технологический разброс (Yмакс - Yмин по предлагаемому способу составляет 0,1 кДж/кг, тогда как по известному - 2,08 кДж/кг).

Сокращение величины допуска позволяет повысить достоверность и чувствительность распознавания и для развивающихся неисправностей сократить время распознавания.

Реализация предлагаемого способа устройством осуществляется следующим образом.

Из первого формирователя 3 пороговых значений по команде блока 10 управления в преобразователь 2 аналог-код выдается код датчика первого измеренного параметра Р3. Значение измеренного параметра заносится в первый блок 5 сравнения, куда поочередно заносятся из формирователя 3 значения верхнего и нижнего пороговых значений параметра Р3. В блоке 5 сравнения осуществляется операция сравнения Р3мин, Р3изм, Р3макс. Аналогично осуществляются измерение и проверка параметра Рi+1.

При нахождении измеренных параметров Р3 и Рi+1 в номере по команде блока 10 управления из второго формирователя 6 пороговых значений в преобразователь 2 аналог-код выдаются коды адресов датчиков, показания которых необходимы для вычисления характеристики первого узла объекта (Р1, Qi, Р2). Значения этих параметров заносятся последовательно в решающий блок 7, где вычисляется величина обобщенной характеристики узла 1 по зависимости (2). Аналогично вычисляется характеристика НЦ (по параметрам Р2, Р3, Т и уравнению 1) и всех узлов объекта.

Описанный процесс повторяется К раз для всех узлов пневмогидравлического объекта, и с помощью выражений (5), (6), (8), (9) вычисляются пороговые значения характеристик узлов. Из решающего блока 7 сформированные пороговые значения обобщенных характеристик всех узлов Yi макс и Yi мин заносятся в ЗУ второго формирователя 6 пороговых значений.

Далее по команде блока 5 управления устройство переходит на измерение параметров только в контрольных точках, т.е. в Р3 и Рi+1. Если в дальнейшем какой-либо измеренный параметр после сравнения оказывается не в норме, то на выходе первого блока 5 сравнения появляется сигнал неисправности. По этому сигналу блок 10 управления выдает команду во второй формирователь 6 пороговых значений, который поочередно заносит адреса датчиков Р1, Р2 и Qi первого узла в преобразователь 2 аналог-код. Производится измерение этих параметров, и затем их значения поступают в решающий блок 7. Осуществляется вычисление по зависимости (2) (или по зависимости (1) в случае НЦ). Вычисленная величина Yi заносится во второй блок 8 сравнения, куда одновременно поступают по командам блока 10 управления из второго формирователя 6 пороговых значений верхнее и нижнее пороговые значения Yi макс и Yi мин, раннее сформированные в первых К циклах. Производится сравнение, и если параметр находится в норме, то из второго формирователя 6 пороговых значений в преобразователь аналог-код заносятся адреса следующих датчиков, измеряющих Р2, Р3 и Т (для НЦ). Описанный процесс повторяется для НЦ и для всех узлов цепи.

Если параметр Yi оказывается не в норме, то во втором блоке 8 сравнения вырабатывается сигнал прерывания процесса вычисления значений характеристик узлов, по команде блока 10 управления в блоке 9 индикации регистрируются номер неисправного узла и тип неисправности. На этом работа устройства заканчивается.

Класс G05B23/00 Испытания и контроль систем управления или их элементов

способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе смены позиции входного сигнала -  патент 2528135 (10.09.2014)
способ и система управления для планирования нагрузки электростанции -  патент 2523191 (20.07.2014)
нормализация данных, используемых для контроля авиационного двигателя -  патент 2522308 (10.07.2014)
идентификация отказов в авиационном двигателе -  патент 2522037 (10.07.2014)
способ определения зачетных натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля -  патент 2520711 (27.06.2014)
способ поиска неисправных блоков в непрерывной динамической системе -  патент 2519435 (10.06.2014)
экспертная система контроля работы бортового оборудования летательных аппаратов -  патент 2517422 (27.05.2014)
способ определения массового расхода всасывания газовой турбины -  патент 2517416 (27.05.2014)
способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе -  патент 2513504 (20.04.2014)
способ и устройство для мониторинга состояния клапана -  патент 2509944 (20.03.2014)

Класс F15C5/00 Изготовление элементов цепей и сборных узлов из них

Наверх