Способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений
METHOD FOR DETERMINING THE TECHNICAL CONDITION OF POWER EQUIPMENT USING THE PARAMETERS OF THERMOGRAPHIC IMAGES

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к способам диагностики технического состояния машин и двигателей - испытания двигателей внутреннего сгорания, например диагностические испытания поршневых двигателей.
Контроль технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений необходим для оценки состояния импульсной предохранительной арматуры, электротехнического оборудования, дизель-генераторов.
Известны способы диагностирования энергетического оборудования и трубопроводов, обеспечивающие повышение информативности результатов контроля температурных параметров за счет их совместного анализа с параметрами другой физической природы (вибрации, давления, ультразвука). Недостатком существующих способов является анализ параметров различной физической природы без учета корреляции между ними. Недостатками прототипа является представление исходных данных без учета их взаимосвязи и получение эталонного базиса без учета закономерностей развития дефектов в объекте.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является «Способ контроля технического состояния дизель-генератора при эксплуатации» G01M 15/04 опубл. 2021-08-12 (№2753156 на изобретение). Способ заключается в проведении измерений значений виброускорения в трех взаимно ортогональных плоскостях с помощью вибродатчиков, установленных в контрольных точках дизель-генератора, предварительно осуществляются первичные измерения значений виброускорения в контрольных точках заведомо исправного работающего дизель-генератора, а затем осуществляют последующие измерения значений виброускорения в контрольных точках дизель-генератора при его эксплуатации с регламентируемой периодичностью. Недостатком ближайшего аналога является необъективный критерий оценки состояния (евклидово расстояние между кластерами параметров исправного и неисправного оборудования), который зависит от особенностей объектов и средств измерений.
Задачей, достигаемой предлагаемым изобретением, является повышение чувствительности за счет выявления неявных различий параметров исправного и диагностируемого оборудования.
Технический результат, достигаемый настоящим изобретением, заключается в снижении ошибок диагностирования, значения которых являются объективными критериями и не требуют пересмотра в зависимости от особенностей объектов и средств измерений.
Технический результат достигается тем, что в способе определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений, заключающийся в проведении тепловизионного контроля (ТВК), извлечении температурных параметров в контрольных точках оборудования, одновременной регистрации ультразвуковых сигналов тех же в контрольных точках диагностируемого оборудования, вычислении среднеквадратичных значений сигналов (СКЗ) сигналов, предварительном измерении значений температурных параметров и СКЗ ультразвуковых сигналов в контрольных точках заведомо исправного оборудования того же типа, функционирующего в том же режиме, что и диагностируемое, отличающийся тем, что результаты измерения нормируют, представляют в виде рядов, в которых содержатся значения СКЗ и температуры в контрольных точках, ряды представляют в виде траекторных матриц, матрицу параметров исправного оборудования преобразуют в матрицу ковариации, матрицу ковариации подвергают сигнулярному разложению, формирует базис векторного пространства ковариационной матрицы, проецируют на базис векторного пространства матрицы параметров исправного и неисправного оборудования, проекции на первое направление векторного пространства (главную компоненту) представляют в виде функций плотности распределения вероятности (ФПРВ), по ФПРВ рассчитывают вероятности ошибок первого и второго рода, если вероятности ошибок первого или второго рода меньше 30%, то идентифицируется неисправность диагностируемого оборудования.
В другом варианте, способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров термографических изображений по п. 1, отличающийся тем, что в качестве диагностических параметров помимо СКЗ ультразвуковых сигналов используют СКЗ виброакустических сигналов или максимальное динамическое давление.
В другом варианте, способ определения технического состояния энергетического оборудования с использованием параметров ТВК по п. 1, отличающийся тем, что по матрицам параметров исправного и неисправного оборудования вычисляют матрицы собственных значений, которые затем умножают на проекции параметров исправного и неисправного оборудования в базисе векторного пространства.
Сущность изобретения состоит в следующем. Первоначально на заведомо исправном оборудовании методом тепловизионного контроля регистрируют температурные параметры в n областях объекта (). Дополнительно в тех же областях регистрируют данные другими р методами, так, что исправное состояние оборудования может быть описано (р+1) * n параметрами:
Группы данных, полученных одним методом, подвергаются нормировке путем деления на среднее значение в группе. Результат нормирования:
Результат нормирования перегруппируют так, чтоб каждая из n областей характеризовалась (р+1) нормированными параметрами, один из которых является температурным:
Ряд 3 преобразуют в ганкелеву матрицу. Число столбцов матрицы l выбирают как целую часть от деления числа параметров пополам:
Для случая р=3, n=4 ряд 3 преобразуется в матрицу X размером 8 на 9:
Матрица X преобразуется в матрицу ковариации Ковариационная матрица подвергается сингулярному разложению
Столбцы U, u1, u1, …, u8, являются главными компонентами (ГК) векторов нагрузки. Вектора u1 и u2 являются направлениями эталонного базиса.
На диагностируемом оборудовании (того же типа, что заведомо исправное) теми же методами и в тех же областях аналогично регистрируют и нормируют параметры, преобразуют в ряд, а затем в матрицу Y. Матрица Y имеет ту, же структуру, что и матрица X.
Обе матрицы X и Y проецируются на базис векторного пространства ковариационной матрицы путем умножения на векторы u1 и u2.
По взаимному расположению проекций матриц судят о соответствии анализируемого оборудования исправному состоянию. Если проекции хотя бы на одного направление эталонного базиса представленные функциями плотности распределения вероятности имеют площадь наложения менее 30%, то диагностируемое оборудование классифицируется как неисправное.
Способ диагностики технического состояния роторного оборудования был реализован на Нововоронежской АЭС и поясняется следующим примером. Результат полученных измерений и анализа приведен на фиг. 1-4.
На четырех цилиндрах дизеля измерены параметры температуры, вибрации, ультразвука и давления. Измерения выполнены для исправного и неисправного оборудования. Последовательность операций при комплексной обработке данных на Фиг. 1 не позволяет выявить неисправность.
Данные были обработаны согласно схеме на Фиг. 2., где: а) вычисленные значения параметров исправного дизеля, б) вычисленные значения параметров дизеля с дефектом. Результаты диагностирования (параметры исправного и неисправного дизеля в пространстве ГК) спроецированные на эталонный базис (Фиг. 3) локализуются в несовпадающих областях. Проекции на первое направление эталонного базиса представлены функциями плотности распределения вероятности исправного и неисправного дизеля (Фиг. 4). Вероятность ошибок диагностирования 12%. Диагностируется неисправность дизеля. На Фиг. 5 представлена последовательность операций при комплексной обработке данных, включая операции для повышения достоверности диагностирования.
Предлагаемый способ может быть использован на АЭС, а также для контроля технического состояния импульсной предохранительной арматуры, электротехнического оборудования, дизель-генераторов на предприятиях теплоэнергетики и других отраслей промышленности.
Предложенный способ обеспечивает повышение чувствительности при выявлении дефектов энергетического оборудования на ранних стадиях развития.