способ вибродиагностики технического состояния механизма

Формула изобретения

СПОСОБ ВИБРОДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЗМА, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра, по измеренным последовательностям вибропараметра определяют соответствующую аппроксимирующую функцию и оценивают с учетом их состояние механизма, отличающийся тем, что разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей, измерение вибропараметра и определение аппроксимирующих функций проводят в каждой из N частотных областей, в качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную интенсивность составляющих спектра вибраций, после определения соответствующей аппроксимирующей функции определяют конечную разность первого порядка _m(t_i) в функции дискретного времени, сравнивают ее значение с пороговым уровнем и по результатам сравнения определяют наличие дефекта и его развитие в работе механизма, а техническое состояние механизма оценивают из соотношения



для каждого текущего и будущего моментов времени,

где ²_m(t_i) -суммарная интенсивность составляющих спектра вибраций из m-й частотной области в дискретном времени t_i,

i 1, 2,

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано для оценки технического состояния механизмов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ вибродиагностики технического состояния механизма, заключающийся в том, что в последовательные моменты времени t₁, t₂, t_k измеряют текущие значения вибропараметров механизма, определяют информативные составляющие спектра вибраций, для измеренных информативных составляющих спектра строят соответствующие аппроксимирующие функции, определяют предельно допустимые значения информативных составляющих и оценивают техническое состояние механизма.

Однако способ характеризуется недостаточно высокой информативностью и ограниченными функциональными возможностями в виду игнорирования возможных изменений технического состояния механизма на интервале проведения серии последовательных измерений.

Цель изобретения расширение информативности и функциональных возможностей путем прогнозирования развития во времени каждого отдельного выявленного дефекта.

Цель достигается тем, что в способе вибродиагностики технического состояния механизма, заключающемся в том, что в последовательные моменты времени измеряют текущие значения вибропараметра механизма, по измененным последовательностям значений вибропараметра определяют соответствующую аппроксимирующую функцию, при этом разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей, измерение вибропараметра и определение аппроксимирующей функции производят в каждой из N частотных областей, в качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную интенсивность составляющих спектра вибраций, после определения соответствующей аппроксимирующей функции определяют соответствующую конечную разность первого порядка _m(t_i) в функции дискретного времени, сравнивают ее с заданным пороговым уровнем и по результатам сравнения определяют наличие дефекта и его развитие в работе механизма, а техническое состояние механизма оценивают из следующих соотношений:

_m(t_i) ²_m(t_i-²_m(t_i-1), m N для каждого текущего и будущих моментов времени, где ²_m(t_i) суммарная интенсивность составляющих спектра вибраций из m-й частотной области в дискретном времени t_i, i 1,2,

При работе сложных механизмов возбуждается сложный спектр вибраций в некоторой фиксированной полосе частот. Возникающие в процессе работы механизма дефекты проявляются в искажениях соответствующих областей спектра вибраций за счет увеличения интенсивности или средней мощности их спектральных составляющих. Каждому конкретному дефекту можно поставить в соответствие вибропараметр механизма, определяемый по спектральным составляющим из соответствующих М частотных областей. Анализируя изменения вибропараметра во времени на интервале наблюдения [t₁, t_k] можно по одной из известных методик построить его аппроксимирующую функцию и прогнозировать дальнейшее (вне интервала наблюдения) развитие дефекта в работе механизма. Решение такой задачи достигается в предлагаемом способе.

Способ осуществляют следующим образом.

Разбивают спектр вибраций механизма на N частотных областей и выделяют соответствующие N групп частотных составляющих.

В качестве вибропараметра механизма выбирают суммарную или интегральную интенсивность ²_m спектральных составляющих вибраций из m-й частотной области, где m 1,2,М N. Измеряя ее значения по вибрациям механизма в последовательные моменты времени t₁, t₂,t_k, определяют соответствующий временной ряд _m,1², _m,2², _m,k², по которому строят аппроксимирующую функцию _m²(t_i) в дискретном времени t_i, i 1,2, причем соблюдают условие _m²(t_i)= _m,i² при i k. Примером может служить линейная аппроксимация вида

²_m(t_k+n) ²_m,k+ (t_k+n-t_k), n 1,2

Последовательность отсчетов аппроксимирующей функции в моменты i > k выполняет роль соответствующего прогнозируемого значения для вибропараметра механизма _m². После этого определяют соответствующую конечную разность первого порядка

_m (t_i)²_m (t_i) ²_m (t_i-1),

i= k, k+1. как численную характеристику скорости увеличения вибропараметра ²_m, которую сравнивают по величине с соответствующим пороговым уровнем _m> 0. Полностью исправному механизму соответствует случай близких к нулю величин _m(t_i) для всех m Как результат, выполняется система неравенств

_m(t_i) < _m t_i[t_k;t_k+n]

При возникновении в текущий момент времени t_k некоторого дефекта в работе механизма возрастает интегральная интенсивность _m²спектральных составляющих из соответствующей m-й области спектра вибраций и одновременно возрастает соответствующая разность первого порядка _m(t_i). При условии _m (t_i) _m возникший дефект автоматически регистрируют для дальнейшей оценки его развития по соответствующим будущим моментам времени t_i > t_k значениям аппроксимирующей функции ²_m(t_i). По моменту t_k+n, когда достигается равенство _m (t_k+n) _m^*, где _m^* (2-3) _m предельно допустимое значение скорости увеличения вибропараметра _m² определяют прогнозируемый остаточный ресурс работы механизма.

Результаты такого прогнозирования позволяют для каждого контролируемого механизма эффективно планировать проведение профилактических и ремонтных работ в удобное с точки зрения производственных затрат время до момента выхода механизма из строя.

Способ может быть реализован, например, с помощью устройства, схема которого изображена на чертеже.

Устройство содержит последовательно соединенные вибропреобразователь 1, широкополосный усилитель 2, блок 3 полосовых фильтров, блок 4 квадратичных детекторов, блок 5 интеграторов, многоканальный магнитофон 6, аналого-цифровой преобразователь 7, арифметический блок 8, пороговый блок 9, логический блок 10 и блок 11 отображения, а также блок 12 коммутации, информационные входы которого соединены с соответствующими выходами арифметического блока 8 и входами порогового блока 9, входы управления с соответствующими выходами логического блока 10 и первыми входами блока 11 отображения, а выходы с соответствующими вторыми входами блока 11 отображения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал вибропреобразователя 1, подключенного к контролируемому механизму (не показан), усиливается в широкополосном усилителе 2 и подается одновременно на N входов блока 3 полосовых фильтров, где выделяются отдельные группы его спектральных составляющих, несущие в себе информацию о техническом состоянии механизма в отношении каждого конкретного дефекта в его работе. Сигналы с выходов N полосовых фильтров детектируются по амплитуде в блоке 4 квадратичных детекторов и после этого раздельно усредняются в блоке 5 интеграторов для получения текущих оценок вибропараметра механизма _m²} Сигналы оценок вибропараметра из интервала [t₁; t_k] по каждой частотной области запоминаются в многоканальном магнитофоне 6 и после этого в ускоренном масштабе времени последовательно подаются на вход амплитудно-цифрового преобразователя 7. По полученным на выходе последнего массивам цифровых кодов _m,1², _m,2², _m,k^-2 для вибропараметра _m², m в арифметическом блоке 8 определяется соответствующая аппроксимирующая функция _m²(t_i) в дискретном времени t_i, i 1,2. и после этого формируется соответствующая конечная разность первого порядка _m (t_i). Ее текущий отсчет, равный _m(t_k), подается на соответствующий вход порогового блока 9, где он сравнивается по величине с заданным пороговым уровнем _m > 0. При выполнении условия _m(t_k) _m на соответствующем m-м выходе порогового блока 9 формируется сигнал логической единицы. Совокупность логических единиц и нулей одновременно на всех М выходах порогового блока 9 представляет собой М-разрядный двоичный код соответствующего дефекта в работе механизма. Ее дешифрация и определение конкретного типа дефекта осуществляется в логическом блоке 10, логика работы которого определяется в процессе предварительной настройки устройства на группу механизмов с заранее известными дефектами. Сигнал с каждого выхода логического блока 10 как признак соответствующего дефекта в работе механизма регистрируется в блоке 11 отображения диагностической информации и одновременно служит "ключом" для передачи на отображение через блок 12 коммутации последовательностей значений, соответствующих аппроксимирующей функции _m²(t_i) и ее разности первого порядка _m(t_i), как численных характеристик текущего и прогнозируемого технического состояния механизма.

Использование информации о скорости развития каждого отдельного дефекта во времени расширяет информативность и функциональные возможности вибродиагностики механизмов, что в совокупности способствует более полному использованию их рабочего ресурса и снижению до минимума затрат на техническое обслуживание.

Проведенный анализ свидетельствует о новизне и изобретательском уровне решения, а выполненная техническая проработка подтверждает возможность его промышленной применимости.