Συμβολή στη διάγνωση βλαβών αεριοστροβίλων με χρήση μεθόδων ανάλυσης μετρήσεων ταχείας απόκρισης
Authors: Λουκής Ευριπίδης 
Published: August 2021

Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή ευρίσκεται στην περιοχή της Διαγνωστικής αεριοστροβίλων με δυναμικές μετρήσεις. Συγκεκριμένα διερευνώνται οι δυνατότητες διάγνωσης βλαβών πτερύγωσης και θαλάμου καύσης από διάφορα είδη δυναμικών μετρήσεων, και συγκροτούνται μέθοδοι αυτοματοποίησης της διάγνωσης καθώς και μέθοδοι σχεδιασμού και βελτιστοποίησης των διαγνωστικών συστημάτων. Στα πλαίσια αυτά αρχικά πραγματοποιήθηκε μία σειρά θεωρητικών μελετών γιά την εκτίμηση των δυνατοτήτων διάγνωσης των παραπάνω κατηγοριών βλαβών. Συγκροτήθηκαν μοντέλλα διαφόρων σημάτων, τόσο γιά την υγιή λειτουργία όσο και γιά την λειτουργία με βλάβες. Από τις μελέτες αυτές προέκυψαν χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με την διαγνωστική πληροφορία η οποία περιέχεται στα σήματα αυτά, καθώς και τα βασικά χαρακτηριστικά της. Με βάση τα συμπεράσματα αυτά ακολούθως σχεδιάσθηκαν και πραγματοποιήθηκαν δύο σειρές ρεαλιστικών πειραμάτων σε βιομηχανικό αεριοστρόβιλο.Η πρώτη σειρά των πειραμάτων αφορούσε την υγιή λειτουργία της μηχανής και· σκοπό είχε την μελέτη των βασικών χαρακτηριστικών διαφόρων κατηγοριών σημάτων. Η δεύτερη σειρά των πειραμάτων αφορούσε την λειτουργία της μηχανής με βλάβες, και σκοπό είχε την μελέτη της συμπεριφοράς των παραπάνω σημάτων στην περίπτωση αυτή. Πραγματοποιήθηκε τεχνητή πρόκληση μίας σειράς αντιπροσωπευτικών βλαβών πτερύγωσης και θαλάμου καύσης στον παραπάνω βιομηχανικό αεριοστρόβιλο.Κατά την διάρκεια των πειραμάτων προσκτήθηκαν σήματα πίεσης, κραδασμών, ήχου και μετατόπισης ατράκτου στα έδρανα, σε διάφορα σημεία λειτουργίας. Τα σήματα αυτά υπέστησαν μία σειρά από επεξεργασίες τόσο στο πεδίο του χρόνου όσο και στο πεδίο της συχνότητος. Από αυτές προέκυψαν:1.τα βασικά χαρακτηριστικά των σημάτων, τα κυριότερα φυσικά φαινόμενα από τα οποία αυτά επηρεάζονται και η εξάρτηση τους από το σημείο λειτουργίας.2.τα βασικά χαρακτηριστικά της περιεχόμενης στα παραπάνω σήματα διαγνωστικής πληροφορίας.Ακολούθησε μία ποσοτικού χαρακτήρα μελέτη και ανάλυση της διαγνωστικής πληροφορίας των σημάτων. Προς την κατεύθυνση αυτή συγκροτήθηκαν μέθοδοι ποσοτικής σύγκρισης αντιστοίχων σημάτων της υγιούς λειτουργίας και της λειτουργίας με τις βλάβες, και ακολούθως επεξεργασίας των προκυπτουσών από την σύγκριση αυτή «υπογραφών» των βλαβών. Οι μέθοδοι αυτές επιτρέπουν την ποσοτική ανάλυση της διαγνωστικής πληροφορίας των σημάτων, ως προς τις παρεχόμενες δυνατότητες διάγνωσης της ύπαρξης βλάβης καθώς και αναγνώρισης της συγκεκριμένης βλάβης. Οι μέθοδοι εφαρμόσθηκαν στα πειραματικά σήματα. Τα συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν απετέλεσαν την βάση γιά την συγκρότηση στην συνέχεια μίας σειράς μεθόδων αυτοματοποιημένης διάγνωσης βλαβών.Συγκεκριμένα συγκροτήθηκε αρχικά μέθοδος αυτοματοποιημένης διάγνωσης της ύπαρξης βλάβης. Κατόπιν συγκροτήθηκαν δύο εναλλακτικές μέθοδοι αυτοματοποιημένης αναγνώρισης βλάβης, από τις οποίες η μία είναι γεωμετρικής και η άλλη στατιστικής φύσεως. Γιά την περίπτωση βλαβών μεμονωμένων πτερυγίων ρότορος δημιουργήθηκε επίσης μέθοδος εντοπισμού των συγκεκριμένων πτερυγίων όπου υπάρχει βλάβη. Ακολούθησε μέθοδος βελτιστοποίησης της επιλογής των χρησιμοποιουμένων γιά την διάγνωση παραμέτρων. Πέραν των παραπάνω μεθόδων διάγνωσης, εξετάσθηκε επίσης και το πρόβλημα του σχεδιασμού των διαγνωστικών συστημάτων. Προς την κατεύθυνση αυτή συγκροτήθηκε μέθοδος ποσοτικής αποτίμησης της διαγνωστικής πληροφορίας και των δυνατοτήτων διάγνωσης μετρητικών οργάνων. Η μέθοδος αυτή επιτρέπει την σύγκριση διαφόρων μετρητικών οργάνων ως προς τις διαγνωστικές δυνατότητες, και την επιλογή των ελάχιστων δυνατών και καταλληλότερων από αυτά γιά την διάγνωση, πράγμα ιδιαίτερα σημαντικό τόσο γιά οικονομικούς όσο και γιά λειτουργικούς λόγους. Συγκροτήθηκε επίσης μια ποσοτικού χαρακτήρα μέθοδος αποτίμησης των δυνατοτήτων υποκατάστασης της μέτρησης χρήσιμων διαγνωστικά σημάτων, με την ανασύνθεση τους από άλλα σήματα. Ακολούθησε η εφαρμογή όλων των παραπάνω μεθόδων στα πειραματικά σήματα, η οποία αποδείχθηκε ιδιαίτερα επιτυχής. Οι παραπάνω μεθοδολογίες είναι σχεδιασμένες έτσι ώστε να είναι συμπληρωματικές ως προς την παρεχομένη διαγνωστική πληροφορία και συμβατές μεταξύ τους. Για τον λόγο αυτό είναι δυνατή η σύνθεση τους, ώστε να αποτελέσουν συνιστώσες εvóς εμπείρου διαγνωστικού συστήματος. Καλύπτουν τις ανάγκες τόσο της διάγνωσης βλαβών όσο και του σχεδιασμού διαγνωστικών συστημάτων.Με αυτόν τον τρόπο αποτελούν ένα ιδιαίτερα χρήσιμο εργαλείο υποστήριξης της λήψης αποφάσεων σχετικά με την συντήρηση αεριοστροβίλων και γενικότερα μηχανολογικών εγκαταστάσεων, το οποίο ικανοποιεί τις σύγχρονες απαιτήσεις.