СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ НЕИСПРАВНОСТИ ДВИЖУЩЕГОСЯ УЗЛА ПО АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫМ ДАННЫМ
METHOD OF PREDICTING CRITICAL FAILURE OF A MOVING UNIT BY ACOUSTIC-EMISSION DATA

Изобретение относится к области техники, а более конкретно - к способу использования акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования образования дефектов в движущихся узлах.
Настоящее изобретение может найти применение при создании, эксплуатации, управлении и мониторинге строительных и технологических конструкций различного назначения, включая конструкции, используемые в промышленности, энергетике, машиностроении, коммунальном хозяйстве и других отраслях.
В основу настоящего изобретения положена задача создания такого способа использования акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования образования дефектов в движущихся узлах, который позволил бы предсказывать наступление критических событий, в первую очередь, связанных с внутренними неисправностями и сбоями, либо критическим ростом каких-либо значений показателей, описывающих движущиеся узлы, в первую очередь подшипники, и связанных с появлением сигналов акустической эмиссии от их внутренних дефектов.
Согласно ГОСТ 27655-88, Акустическая эмиссия (Эмиссия волн напряжений, Звуковая эмиссия, Ультразвуковая эмиссия, Акустическое излучение) - испускание объектом контроля (испытаний) акустических волн.
Наиболее близким к данному изобретению является патент RU 2371691 C1 СПОСОБ МОНИТОРИНГА МАШИН И СООРУЖЕНИЙ (2008.04.22), включающий измерение посредством, по крайней мере, одного датчика параметров вибрации объекта, определение и анализ значений параметров вибрации объекта мониторинга в месте установки датчика, отличающийся тем, что используют датчик, синфазно измеряющий три ортогональных проекции вектора ускорения, определяют вектор деформации объекта мониторинга в месте установки датчика, накапливают массив векторных величин деформации, отображают на мониторе, по крайней мере, для одной частоты вибрации годограф вектора деформации относительно системы координат, связанной с объектом мониторинга, и определяют наличие анизотропии в деформациях элемента объекта мониторинга в месте установки датчика.
Однако рассмотренный прототип имеет следующие существенные недостатки:
- не является универсальным для различных типов движущихся узлов;
- зависит от процессов вибрации и не учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов движущихся узлов;
- не позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов;
- не предназначен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов, в будущем времени.
Задачи изобретения решены и недостатки прототипа устранены в реализованном согласно настоящему изобретению способе использования акустико-эмиссионного сбора данных в целях прогнозирования образования дефектов в движущихся узлах, предусматривающий следующие стадии:
1) вблизи анализируемых узлов прикрепляют по меньшей мере два датчика, улавливающих сигналы акустической эмиссии;
2) полученные в ходе штатной работы узлов акустические сигналы от датчиков, сохраняют и считают эталонными;
3) улавливают акустические сигналы от датчиков при последующей работе движущихся узлов;
4) сравнивают полученные на предыдущей стадии акустические сигналы с эталонными сигналами;
5) по разнице вида акустических сигналов, сравненных на предыдущей стадии, делают вывод об отклонении функционирования движущихся узлов от эталонного, при этом по времени приема сходных акустических сигналов от датчиков определяют местонахождение предполагаемого дефекта в узле, а по характеру акустического сигнала определяют тип предполагаемого дефекта;
6) анализируют изменение во времени разницы акустических сигналов от эталонного, получая скорость изменений и вычисляют время наступления критической неисправности узла и ее тип;
7) вычисленное время сообщают эксплуатирующему движущиеся узлы, осуществляя профилактику образования дефектов;
8) данные предыдущих этапов используют для прогнозирования состояния данных или аналогичных движущихся узлов в будущем времени.
За счет реализации заявленного авторами способа достигаются следующие технические результаты:
- он является универсальным для различных типов движущихся узлов;
- не зависит от процессов вибрации и учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов движущихся узлов;
- позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов;
- предназначен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов, в будущем времени.
Настоящее изобретение будет раскрыто в нижеследующем описании мониторинга и предсказания состояния водонапорной башни, имеющей емкость для хранения воды и электромеханический турбинный насос для ее нагнетания в емкость.
На поверхности водонапорной башни прикрепляют по меньшей мере два датчика, улавливающих сигналы акустической эмиссии, получаемые от подшипников электромеханического турбинного насоса.
Полученные в ходе штатной работы узлов акустические сигналы от датчиков, сохраняют и считают эталонными.
Далее улавливают акустические сигналы от датчиков при последующей работе движущихся узлов - подшипников насоса.
Сравнивают полученные на предыдущей стадии акустические сигналы с эталонными сигналами.
По разнице вида акустических сигналов, сравненных на предыдущей стадии, делают вывод об отклонении функционирования движущихся узлов от эталонного, при этом по времени приема сходных акустических сигналов от датчиков определяют местонахождение предполагаемого дефекта в узле, а по характеру акустического сигнала определяют тип предполагаемого дефекта - в данном случае фиксируется сигнал акустической эмиссии, связанный с застреванием шариков в обойме шарикоподшипника и разрушением части шариков.
Анализируют изменение во времени разницы акустических сигналов от эталонного, получая скорость изменений и вычисляют время наступления критической неисправности узла и ее тип.
По разнице времени приема сходных акустических сигналов от датчиков определяют местонахождение дефекта, а по характеру акустического сигнала определяют тип дефекта;
Анализируют изменение во времени разницы акустических сигналов от эталонного, получая скорость изменений и вычисляют время наступления критической неисправности узла и ее тип.
Вычисленное время сообщают муниципальным службам водоснабжения, экспуатирующим водонапорную башню и насос, осуществляя профилактику образования дефектов.
Данные предыдущих этапов используют для прогнозирования состояния подшипников турбонасоса в будущем времени.
После чего прогнозируется время текущего ремонта и смена подшипников.
По сравнению со способами известными авторам, заявляемый способ обладает высокой универсальностью и гибкостью и позволяет достичь лучших результатов, является универсальным для различных типов движущихся узлов, не зависит от процессов вибрации и учитывает появление акустической эмиссии при возникновении внутренних дефектов движущихся узлов, позволяет классифицировать процессы наступления критических событий по интенсивности и характеру сигналов, удобен для прогнозирования наступления событий, связанных с образованием дефектов движущихся узлов, в будущем времени.
Литература
1. Математическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. И.М. Виноградов. 1977-1985.
2. М.Г. Сухарев Методы прогнозирования - Серия Прикладная математика в инженерном деле М: 2009.
3. ГОСТ 27655-88 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР. АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ. Термины, определения и обозначения. - УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 28.03.88 №787.