Вибрационная диагностика

Наша компания обладает многолетним опытом по работам, связанным с вибрационной диагностикой технического состояния газотурбинных двигателей. Значительный прогресс получили наши работы, проводимые для ММЗ им. Чернышева, ОАО “Газтурбосервис”, г. Тюмень. В последней работе были практически реализованы все требования, предъявляемые к архитектуре систем вибрационной диагностики, независимо от того на какой аппаратной основе системы развивается.

>> Плакаты [pdf] RUS

Стендовые системы

В архитектуре стендовых систем, работающих, как для проведения контрольных и приемо-сдаточных испытаний, так и на сопровождение двигателей в эксплуатации, можно выделить следующие шесть основных уровней получения и обработки данных:

уровень, на котором производится сбор сигналов с датчиков, контролирующих работу двигателя, усиление, фильтрация, передача аналоговых сигналов на расстояние, преобразование сигнала в цифровое представление — данные;
уровень первичной обработки данных в реальном масштабе времени, на котором проводится выборка полученных сигналов во временной области, их запись в базу данных (БД), сжатие и архивация данных, преобразование временного сигнала в частотный диапазон. Данные могут быть получены из математических моделей;
уровень мониторинга технического состояния путем сравнения полученных значений параметров процессов, протекающих в двигателе с ожидаемыми величинами или их предельными значениями, определяющими допустимые или аварийные значения параметров. Полученные оценки могут использоваться для определения технического состояния в оперативном режиме;
уровень, на котором используются специальные алгоритмы диагностики, с помощью которых определяется реальное техническое состояние тех или иных деталей, узлов или двигателя в целом с указанием и ранжированием конкретного признака, формируются параметрический и вибрационный паспорта двигателя. На этом же уровне проводится оценка совершенства технологических процессов ремонта и восстановления двигателя;
уровень, на котором делается прогноз технического состояния двигателя, отдельных узлов и деталей. На этом уровне может быть получена оценка о том, как будет развиваться дефект, сделан прогноз остаточного ресурса оборудования;
интерфейсный уровень, предоставляющий возможность инженеру-оператору визуализировать информацию всех типов, со всех уровней, запротоколировать ее, получить ответ на вопрос, почему системы стенда поставили такой диагноз или сделали прогноз.

Каждый уровень неразрывно связан с предыдущими уровнями обработки данных. Более высокие уровни используют информацию нижних уровней. Например, спектральные характеристики вибрационных сигналов используются для оперативной оценки текущего состояния на уровне мониторинга, параметры, определяющие эффективность процессов в двигателе используются для диагностики состояния в трендовом анализе. Текущее состояние двигателя используется для прогнозирования возможного развития дефектов и т.д.

Системы стенда обмениваются между собой данными. Так, системы параметрического контроля и диагностики получает данные из САУ. САУ получает дополнительные данные из системы вибрационного контроля и диагностики.

Приведем основные виды используемых технологий на различных уровнях обработки данных. В терминологии стандарта OSA/CBM эти технологии могут быть представлены следующей матрицей технологий.

Вибрационный паспорт

Разработка вибрационных паспортов двигателя, которые в отличие от их стандартного представления, дополнены результатами математического моделирования в DYNAMICS R4 — также наша задача.

Под вибрационным паспортом двигателя обычно понимается совокупность временных реализаций с датчиков вибраций, а также их представление в частотной области, т.е. в виде спектров вибраций двигателя в некотором частотном диапазоне, полученных на нескольких установившихся режимах или переходных режимах.

Формируется в процессе контрольных испытаний двигателей путем измерений вибраций на установившихся режимах работы двигателя, а также на нестационарных. К нестационарным режимам можно отнести все переходные режимы и выбег роторов после холостого хода. Вибрационный паспорт содержит информацию, полученную для каждого установленного датчика в процессе испытаний двигателя по заданной программе.

Среди работ по созданию вибрационного паспорта, которые мы проводим:

Подготовка модели двигателя в программной системе DYNAMICS R4 для создания вибрационного паспорта и ее анализ.
Формирование постоянной части вибрационного паспорта двигателя на базе расчетных результатов в DYNAMICS R4.
Формирование программы испытаний для определения переменной части вибрационного паспорта.
Подготовка структуры и программирование базы данных для записи получаемых результатов.
Проведение испытаний по установленной программе и сбор данных.
Обработка и анализ полученных сигналов во временной и частотной области.
Выбор вибрационных параметров для контроля технического состояния двигателя.
Определение предельных значений выбранных параметров для включения в вибрационный паспорт двигателя.
Подготовка алгоритмов распознавания дефектных ситуаций при отклонениях вибрационных характеристик от характеристик вибрационного паспорта.
И другие.

Все эти работы фактически предшествуют созданию программных средств по распознаванию технического состояния конкретного двигателя для их включения в системы мониторинга и прогноза, использующие алгоритмы вибрационной диагностики.